电厂仪用气系统中的问题及改造.pdf

1 电厂仪用气系统中的问题及改造 高永娟 肖 峰 （漳泽电力河津发电分公司 043300） 【摘 要】仪用气系统是电厂的一个非常重要的系统，仪用气的干燥程度直接关系着控制系统和机组的安全稳 定运行。本文简单介绍了漳泽电力河津发电分公司二期 2300mw机组仪用气系统的使用情况，并对实际运行中出 现的问题进行了一定的改造，达到了很好的效果。 【关键词】空压机 露点 控制 改造 1 系统概述 漳泽电力河津发电分公司托管的华泽机组为 2300mw 机组，本机组设置仪用空压机系统，用 于提供两台机组气动控制装置所需的压缩空气，空压机出来的杂用压缩空气经前置过滤器、油水分 离器、有热再生式干燥机、后置过滤器净化处理后达到仪用压缩空气标准后送至储气罐，由储气罐 送至各仪用压缩空气用户点。经处理后的压缩空气需达到仪用压缩空气国家标准。公用压缩空气系 统采用 4 台阿特拉斯.科普柯固定式螺杆空压机供气， 并配套 3 台杭州嘉隆生产的 jhl 型吸附式干燥 机对压缩空气进行干燥。 整体布置： 图 1：压缩空气系统图 压缩空气的干燥程度通常是用露点温度来表示的，露点是指水蒸气通过冷却开始凝结，由蒸汽 变成液体时的温度。露点单位虽然是，但它的内涵是压缩空气的含水量。因此测量露点实际上就 2 是测量压缩空气的含水量。 2 设备简介 2.1 空压机简介 空压机采用阿特拉斯.科普柯公司生产的 zr132- 10 型螺杆空气压缩机，该空压机是两级压缩由 电机驱动的无油螺杆压缩机，可提供压力平稳的无油压缩空气，冷却方式为水冷式。空气流程为： 过滤器过滤后吸入低压机头，压缩后压缩气体进入中间冷却器冷却。冷却后的压缩空气进入高压机 头进一步压缩，此压缩空气流经消声器降噪，后冷却器冷却后进入气网。压缩空气中含有 100%相对 湿度的水份，随着其在管道里冷却，其水份将析出。析出的水流入疏水器，并通过机械式自动疏水 系统排出（该自动疏水器水位通过浮球控制，当凝结水将浮球托起时，水分排出） 。在压缩空气系统 中，如果有水份，将会给使用者带来许多的弊端：要增加运行和维修成本，即对仪表、电磁阀、气 缸等元件的维修费用会上升；设备的工作效率低，并有可能造成生产中断。 2.2 干燥器简介 jhl 型微热再生吸干机是根据变压、变温吸附原理，充分利用吸附剂在高压、低温下吸附，低 压、高温下脱附的特性，提高单位质量内的吸附剂的吸附量，从而达到深度干燥压缩空气的目的。 jhl 型微热再生吸干机采用双塔结构，一塔在高压、常温下吸附空气中的水分，另一塔在低压、高 温下用部份干燥空气使吸附塔中的吸附剂再生，经过一定时间，两塔切换，这样就保证了干燥压缩 空气的连续供应。每个塔的实际工作过程分为三个阶段：吸附 再生（包括加热再生和冷却再生） 充压。 为确保经干燥机处理后压缩空气的质量，延长干燥机使用寿命，二期采用以下的系统配置： 1) 干燥机入口处安装前置过滤器，以处理压缩空气中可能存在的液态水、固体粒子和油雾。如 果液态水直接进入干燥机吸附床会严重恶化干燥机的运行条件，导致出口露点大幅度提高， 甚至导致干燥机运行失败。 2) 吸附剂长期受压和冲击，会产生一些吸附剂粉尘。为保证下游压缩空气的洁净，在出口安装 后置过滤器。 3 图2 ：干燥器系统示意图 3 问题调查 在实际运行过程中，压缩空气出口含水造成电磁阀、定位器大量损坏；并且在冬季的时候仪用 气管结冰造成气动阀门大面积故障，严重威胁机组安全运行。 我们经过为期 30 天的记录，统计出 2008 年 6 月 15 日至 7 月 15 日三十天中各干燥器出口露点 值情况，结果表明现干燥机出口压缩空气露点值为- 36.2 度，而国标 b/t13277- 71 要求为- 70 度，远 远达不到国标要求。统计数据如下： 露点 日期 a 干燥器 b 干燥器 c 干燥器 露点 日期 a 干燥器 b 干燥器 c 干燥器 6 月 15 日 - 27 - 40 +15 6 月 30 日 - 31 - 35 +15 6 月 16 日 - 29 - 41 +15 7 月 01 日 - 35 - 32 +15 6 月 17 日 - 35 - 37 +15 7 月 02 日 - 35 - 32 +15 6 月 18 日 - 29 - 45 +15 7 月 03 日 - 31 - 31 +15 6 月 19 日 - 30 - 40 +15 7 月 04 日 - 40 - 40 +15 6 月 20 日 - 30 - 42 +15 7 月 05 日 - 39 - 41 +15 6 月 21 日 - 28 - 37 +15 7 月 06 日 - 41 - 42 +15 6 月 22 日 - 32 - 50 +15 7 月 07 日 - 39 - 41 +15 6 月 23 日 - 17 - 42 +15 7 月 08 日 - 35 - 45 +15 6 月 24 日 - 20 - 41 +15 7 月 09 日 - 34 - 42 +15 6 月 25 日 +15 - 38 - 35 7 月 10 日 - 34 +15 - 35 6 月 26 日 +15 - 52 - 32 7 月 11 日 - 36 +15 - 40 6 月 27 日 +15 - 45 - 31 7 月 12 日 - 30 +15 - 41 6 月 28 日 - 30 - 39 +15 7 月 13 日 - 31 +15 - 39 6 月 29 日 - 31 - 39 +15 7 月 14 日 - 31 +15 - 39 平均 - 31.9 - 40.3 - 36.5 4 注：显示+15为停机备用，不计入统计数据。经计算，出口压缩空气露点平均值为- （31.9+40.3+36.5）/3=- 36.2。 我们又认真查阅以前的设备缺陷统计资料及运行工作日志，统计出 2008 年 4 月至 2008 年 6 月 的 3 个月间仪用压缩空气系统露点的显示情况，结果如下： 月 份 合格时间（小时） 不合格时间（小时） 备注 2008年4月 152 592 2008年5月 123 597 时间统计 2008年6月 168 576 总 计 1765小时(3个月时间) 月度平均不合格时间： 588小时/月 由于干燥机设计出力为 （- 40至- 70） 。所以统计 露点值- 40 c为仪用气 品质不合格； - 40 c为合 格 我们又进一步对造成仪用气品质不合格的原因按系统进行分类，并按时间排序如下： 序号 系统名称 不合格时间 累计时间 累计百分比 1 疏水排放系统异常 1420 1420 80.45 2 空压机本体设备故障 23 1443 81.76 3 干燥机本体设备异常 307 1745 98.87 4 压缩空气过滤系统异常 15 1765 100 5 其它 0 1765 100 合计 100 从图中可以看出，问题 1“疏水排放系统异常”与问题 3“干燥机本体异常” ，合计占到不合格 总时间的 97.85，是造成仪用压缩空气品质不合格的两个主要问题。 4 原因分析 针对这两个主要问题，我们依据专业知识进行认真讨论，展开原因分析，并进行实际试验： （1）确认现有的疏水能力能否满足要求。每次手动疏水时应无水或只有少量凝结水。我们每天 两次打开手动疏水门进行手动疏水，观察凝结水量排放完成所用时间。在一周内，每次打开手动疏 水排污阀时，均有大量冷凝水排出，经长达 3- 5 分钟的时间才能排完，说明现有的疏水系统无法满 足空压机要求。而冷凝水进入空压机将会严重恶化空压机运行工况，并且造成出口压缩空气中含有 大量液态水，液态水直接进入干燥机吸附床会严重恶化干燥机的运行条件，导致出口露点大幅度提 高。 手动疏水时凝结水全部排放所用时间，如下表所示： 日期 疏水时间 08.08.15 08.08.16 08.08.17 08.08.18 08.08.19 08.08.20 08.08.21 a 空压机一级疏水 3 分 20 秒 3 分 10 秒 3 分 15 秒 3 分 02 秒 3 分 09 秒 备用 备用 a 空压机二级疏水 3 分 05 秒 3 分 17 秒 3 分 32 秒 3 分 22 秒 3 分 10 秒 备用 备用 b 空压机一级疏水 4 分 15 秒 4 分 02 秒 3 分 45 秒 备用 备用 备用 备用 5 日期 疏水时间 08.08.15 08.08.16 08.08.17 08.08.18 08.08.19 08.08.20 08.08.21 b 空压机二级疏水 3 分 41 秒 3 分 52 秒 3 分 30 秒 备用 备用 备用 备用 c 空压机一级疏水 备用 备用 备用 3 分 18 秒 3 分 11 秒 3 分 30 秒 3 分 25 秒 c 空压机二级疏水 备用 备用 备用 3 分 07 秒 3 分 24 秒 3 分 17 秒 3 分 11 秒 d 空压机一级疏水 3 分 50 秒 3 分 10 秒 3 分 18 秒 3 分 22 秒 3 分 32 秒 3 分 02 秒 3 分 40 秒 d 空压机二级疏水 3 分 24 秒 3 分 18 秒 3 分 32 秒 3 分 21 秒 3 分 45 秒 3 分 06 秒 3 分 12 秒 图 3 ：空压机内部系统图 图 4 ：空压机疏水器示意图 （2）吸附剂是否已被污染。联系厂家人员对 3 台干燥器进行了全面检查及保养，确认干燥器由 于入口压缩空气液态水含量过高，造成吸附剂被部分污染，引起出口大幅度露点升高。 最终确认，造成仪用压缩空气露点高的主要原因就是： （1）空压机设计疏水能力不足 （2）干燥器吸附剂被污染 5 对策实施 1）针对空压机设计疏水能力不足，决定在手动疏水方式基础上增加一套自动疏水系统。由 plc 实现自动控制，电磁阀定时疏水。 具体实施如下： （1）先设计出控制原理框图如图所示。 （2）进行现场安装。 （3）进行 plc 编程，并进行调试，设置自动疏水频次及每次疏水时电磁阀动作时间，确保冷 6 凝水可以及时全部排放。 图 5：改造方案原理图 图 6 ：改造前疏水系统布置图 图 7 ：改造后疏水系统示意图 安装完成后，我们对参数进行了调整试验，最终确定为 5min 疏水一次，每次疏水 30s 时，基本 能满足要求。加载时冷凝水全部排放，保证了空压机及干燥器的正常运行。 2）针对干燥器吸附剂被污染，我们联系汽机专业，分别停止 3 台干燥器，对已完全失效的吸附 剂进行更换，对干燥床层下沉的进行补充。 6 效果测试 测试一：在上述两项措施全部实施完成后，对本厂三台干燥器出口露点进行了为期一个月的跟 7 踪监测和效果检查，平均露点值为- 70.4，达到了国家标准。具体结果统计如下： 露点值 日期 a 干燥器 b 干燥器 c 干燥器 露点值 日期 a 干燥器 b 干燥器 c 干燥器 10 月 15 日 - 70 - 71 +15 10 月 30 日 - 70 +15 - 71 10 月 16 日 - 70 - 71 +15 11 月 01 日 - 70 +15 - 71 10 月 17 日 - 70 - 71 +15 11 月 02 日 - 71 +15 - 70 10 月 18 日 - 70 - 69 +15 11 月 03 日 - 70 +15 - 70 10 月 19 日 - 71 - 70 +15 11 月 04 日 - 70 +15 - 70 10 月 20 日 - 71 - 71 +15 11 月 05 日 - 71 +15 - 71 10 月 21 日 +15 - 70 - 70 11 月 06 日 - 70 - 70 +15 10 月 22 日 +15 - 70 - 70 11 月 07 日 - 70 - 71 +15 10 月 23 日 +15 - 70 - 71 11 月 08 日 - 70 - 70 +15 10 月 24 日 +15 - 71 - 71 11 月 09 日 - 70 - 71 +15 10 月 25 日 +15 - 70 - 70 11 月 10 日 - 70 - 70 +15 10 月 26 日 +15 - 70 - 71 11 月 11 日 - 70 - 71 +15 10 月 27 日 +15 - 70 - 71 11 月 12 日 - 70 - 71 +15 10 月 28 日 - 71 - 70 +15 11 月 13 日 - 70 - 70 +15 10 月 29 日 - 70 - 71 +15 11 月 14 日 - 71 - 70 +15 平均 - 70.3 - 70.4 - 70.5 测试二： 干燥器出口压缩空气露点大大降低，消除了机组投产以来冬季仪用压缩空气管路结冰造成气 动关断阀门大面积故障的隐患，保障了冬季低温天气下机组安全稳定运行。 电磁阀及定位器的故障频次大大降低，节省了备件消耗费用，减少了检修人员的维护工作量 及工作强度。 7 小结 （1）通过大家的共同努力，压缩空气露点大幅降低，取得了明显的安全效果和社会效益。 （2）增加 plc 控制的自动疏水系统，降低了空气中水分，提高了仪用空气的品质，减少了气 动调节门的潜在故障因素，尤其是冬季，防止了仪用气结冰造成控制设备