郭 勇，王 帥，李東彬，顏雄偉

（湖南華菱漣源鋼鐵有限公司，湖南婁底 417000）

引言

湖南華菱漣源鋼鐵有限公司2#30 000 m3/h 制氧機(jī)組的QY-1 200/30 液氬立式水浴蒸汽氣化器由于運(yùn)行時(shí)間長，效率下降。該氣化器通過蒸汽加熱水換熱使液氬氣化，正常運(yùn)行時(shí)，氣化器上部溫度達(dá)65 ℃，底部溫度為25 ℃，溫差較大。在冬季外部溫度較低的情況下，已多次發(fā)生因氣化器底部溫度過低而結(jié)冰的異常情況，存在設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

1 氣化器簡介

氣化器是一種工業(yè)和民用的節(jié)能設(shè)備，作用是把液態(tài)氣體如液氧、液氮、液氬、液態(tài)二氧化碳等轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氣體。按換熱交換介質(zhì)主要分為水浴式氣化器和空浴式氣化器。水浴式氣化器又分為電加熱式水浴式氣化器、蒸汽式水浴式氣化器和循環(huán)熱水水浴式氣化器。其中電加熱式水浴式氣化器需要消耗較多能源，而循環(huán)熱水式水浴式氣化器則需要大量熱水。蒸汽式水浴式氣化器是通過蒸汽加熱水浴式氣化器中的水，再通過熱水加熱盤管中需要?dú)饣囊后w，使之轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的氣體［1］，其優(yōu)點(diǎn)是供氣量充足，壓力穩(wěn)定。

2 問題分析

QY-1 200/30 氣化器的蒸汽管道從頂部中心位置進(jìn)入，為一根無縫鋼管，從上部深入到氣化器底部。從管道中部至下部每隔100 mm 左右在管道上均勻開4 個(gè)直徑約為10 mm 的孔。隨著管道使用年限的增加，管道及孔洞逐漸出現(xiàn)腐蝕。其中，中部位置的第一、二排管孔由于該處蒸汽壓力高、流速快，管孔和管道腐蝕最為嚴(yán)重，管孔增大，管道嚴(yán)重腐蝕穿孔，大量蒸汽從中部位置進(jìn)入水中，下部蒸汽變少，導(dǎo)致中、上部水溫升高，下部水溫下降。上部水加熱汽化后，從頂部蓋板溢出，同時(shí)冷凝水通過溢流管道中、下部腐蝕穿孔點(diǎn)漏出，存在水位異常降低的安全隱患。

3 優(yōu)化改造方案

3.1 更換氣化器內(nèi)蒸汽管道分配器

拆除原碳鋼材質(zhì)的蒸汽管道，更換為不銹鋼材質(zhì)的蒸汽管道分配器，可有效降低管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 增加底部筒體外溢流裝置

3.2.1 溢流方式改造

對原氣化器頂部取樣筒內(nèi)布管溢流方式進(jìn)行改造，在底部溢流排污管口焊接一根豎直管，引至氣化器頂部溢流高度位置。在頂部溢流位置開設(shè)三通，三通上方管道為防止虹吸效應(yīng)，采取對空方式，三通另一個(gè)管道垂直引至地面進(jìn)行溢流，管道改造示意圖見圖1。在持續(xù)使用水浴式氣化器時(shí)，不斷通入的蒸汽與水換熱后會出現(xiàn)冷凝，從而造成水浴腔內(nèi)水量增加，這時(shí)就可以通過排污管及時(shí)將增多的冷凝水排放出去。

圖1 管道改造示意圖

3.2.2 優(yōu)化水流及水溫分布

優(yōu)化氣化器水流分布及水溫分布，可以增強(qiáng)換熱效能［2］。原氣化器通過頂部溢流，各區(qū)溫度自下向上逐步升高，而水流體方向與熱量分布也自下向上流動(dòng)變化。通過改變溢流口位置，可以對流體方向同步進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)氣化器水溫達(dá)到氣化低溫液體所需溫度時(shí)，可以暫停通入蒸汽，以減小熱能浪費(fèi)。當(dāng)?shù)撞克疁剡^低時(shí)，可通過排污口將低溫水外排，并適當(dāng)增補(bǔ)新水。當(dāng)中部溫度降低時(shí)，通過補(bǔ)充蒸汽進(jìn)行加熱，同時(shí)由底部小量溢流，可改善氣化器溫區(qū)，增強(qiáng)水浴腔內(nèi)液體介質(zhì)的流動(dòng)性，使腔內(nèi)液體介質(zhì)的溫度更均勻，從而減少外排液體介質(zhì)造成的熱量損失，提高熱能利用率，減少熱能浪費(fèi)［3］。水浴式氣化器上、下部溫區(qū)均勻，既可以減少補(bǔ)水率，也可以防止在冬季水浴式氣化器底部因溫度過低而產(chǎn)生結(jié)冰的現(xiàn)象。

3.3 排污管道增加電磁閥控制

將原氣化器頂部溢流方式改為底部排污管與筒體外溢流管并聯(lián)后，在排污管增加自動(dòng)控制電磁閥。該電磁閥可根據(jù)氣化器下部溫度自動(dòng)進(jìn)行控制，如底部溫度<10 ℃時(shí)，設(shè)定自動(dòng)排污，從而實(shí)現(xiàn)溢流和排污功能合二為一，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高排污操作效率。

4 結(jié)束語

通過對2#30 000 m3/h 制氧機(jī)組QY-1 200/30 液氬立式水浴蒸汽氣化器現(xiàn)狀分析，在管道、結(jié)構(gòu)等方面采取了改進(jìn)措施，使氣化器運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠、安全可控，同時(shí)減少了蒸汽消耗量，降低系統(tǒng)能耗，為企業(yè)降本增效提供了有效助力。