冷干機(jī)壓縮機(jī)結(jié)霜原因分析及處理

趙光鋒 萬國彬

（浙江浙能金華燃機(jī)發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江金華321025）

0 引言

某發(fā)電廠有一套M701F4型燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，壓縮空氣系統(tǒng)配置了3 臺(tái)空壓機(jī)、1 臺(tái)輔助空壓機(jī)和2 臺(tái)JAL-41M型無熱組合式干燥機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)殼體吹掃用氣、設(shè)備檢修用氣、儀用控制氣源、制氮機(jī)氣源等，均由壓縮空氣系統(tǒng)提供。JAL-41M型無熱組合式干燥機(jī)主要包括過濾器、冷干機(jī)、吸干機(jī)三大部分，最高允許進(jìn)氣溫度為45℃、流量為42.5Nm3/min、工作壓力為0.85 MPa。自從燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組投產(chǎn)以來，壓縮空氣系統(tǒng)供氣露點(diǎn)值合格，但無熱組合式干燥機(jī)中的冷干機(jī)在冬季運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)結(jié)霜現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至蒸發(fā)器也會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。

1 干燥機(jī)工作流程簡(jiǎn)述及主要部件作用

干燥機(jī)工作流程如圖1所示，空壓機(jī)排氣先進(jìn)入精密過濾器，通過攔截、慣性、擴(kuò)散、重力等作用，有效地去除壓縮空氣中含有的液態(tài)水、塵粒以及油，然后進(jìn)入冷干機(jī)中的預(yù)冷器與經(jīng)降溫干燥后的壓縮空氣進(jìn)行熱交換，使降溫干燥后的壓縮空氣溫度升高，同時(shí)降低了進(jìn)入蒸發(fā)器的壓縮空氣溫度，除去部分水分，使其降至常溫，減輕蒸發(fā)器的工作負(fù)荷。壓縮空氣進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)與高壓液態(tài)冷媒進(jìn)行熱交換，被冷卻至5 ℃左右的露點(diǎn)溫度，大部分水分及雜質(zhì)在此被凝結(jié)，經(jīng)過氣水分離器、自動(dòng)排水器將水分、油分排出，干燥后的壓縮空氣返回到冷干機(jī)中的預(yù)冷器，以冷卻濕熱空氣，使其本身溫度得以提高，經(jīng)過冷凍干燥處理的壓縮空氣再依次進(jìn)入吸干機(jī)吸附干燥和除塵過濾器，使壓縮空氣露點(diǎn)溫度、粉塵含量符合要求，同時(shí)從吸干機(jī)出口取一部分壓縮空氣進(jìn)入再生塔進(jìn)行再生。

圖1 干燥機(jī)工作流程簡(jiǎn)圖

干燥機(jī)主要部件作用：

（1）壓縮機(jī)：把低溫低壓、以氣態(tài)為主的冷媒劑壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒劑。

（2）冷凝器：將壓縮機(jī)排出的高壓高溫冷媒氣體冷卻成為液態(tài)為主的常溫常壓的冷媒劑。

（3）蒸發(fā)器：吸收壓縮空氣的熱量，起到降溫除水目的，是冷干機(jī)的主要換熱部件。壓縮空氣在蒸發(fā)器中被強(qiáng)制冷卻，冷媒會(huì)在蒸發(fā)器中發(fā)生相變，由液態(tài)變成氣態(tài)，并吸收壓縮空氣熱量，降低溫度。

（4）熱力膨脹閥：制冷系統(tǒng)中的節(jié)流機(jī)構(gòu)，根據(jù)蒸發(fā)器出口氣態(tài)冷媒的過熱度來調(diào)節(jié)閥芯開度，控制進(jìn)入蒸發(fā)器的冷媒流量。

（5）熱氣旁通閥：蒸發(fā)器回氣管里的低溫低壓氣態(tài)冷媒壓力低于設(shè)定值時(shí)，旁通閥門打開，部分高溫高壓氣態(tài)的氟利昂直接進(jìn)入蒸發(fā)器。

吸干機(jī)（再生裝置）配置了2個(gè)干燥塔A、B，正常運(yùn)行時(shí)分別起吸附和再生作用。如果B塔處于吸附工作狀態(tài)，則A塔為再生工作狀態(tài)。工作周期設(shè)置為70 min，即冷干機(jī)在啟動(dòng)35 min后，進(jìn)行第一次切換。無熱型吸干機(jī)：通過吸附塔出口的高壓微小氣流逆向流過再生塔，經(jīng)過底部排放口順消音器排出，將吸附劑內(nèi)的水分帶走。無熱組合式干燥機(jī)吸附干燥工作周期如表1所示。

表1 無熱組合式干燥機(jī)吸附干燥工作周期

2 冷干機(jī)壓縮機(jī)結(jié)霜原因分析及處理

冷媒高壓測(cè)點(diǎn)值取自冷凝器冷媒出口管道，冷媒低壓測(cè)點(diǎn)值取自蒸發(fā)器冷媒出口管道。按照J(rèn)AL-41M型無熱組合式干燥機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)定：正常運(yùn)行過程中，冷干機(jī)冷媒低壓表指示在0.35～0.45 MPa，冷媒高壓表指示在1.4～1.6 MPa。但是，冷干機(jī)冬季運(yùn)行時(shí)冷媒低壓表指示0.3 MPa，冷媒高壓表指示1.1 MPa，均低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由于進(jìn)入蒸發(fā)器的高壓冷媒壓力低于設(shè)計(jì)規(guī)定值，蒸發(fā)器內(nèi)壓縮空氣放熱量與冷媒吸熱量偏離設(shè)計(jì)值，冷媒吸熱后，壓力與溫度未上升至設(shè)計(jì)值，即蒸發(fā)器回氣管里的低壓冷媒壓力低于設(shè)定值。當(dāng)冷媒吸熱不足，蒸發(fā)溫度過低，甚至低于周圍環(huán)境空氣的露點(diǎn)溫度，環(huán)境中的水蒸氣在蒸發(fā)器本體上會(huì)結(jié)霜。同理，低于設(shè)計(jì)值的低壓低溫冷媒進(jìn)入壓縮機(jī)后，壓腔一側(cè)的鋼制外殼的溫度很低，如果冷干機(jī)壓縮機(jī)的外殼溫度低于當(dāng)時(shí)環(huán)境空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，環(huán)境中的水蒸氣就會(huì)在冷干機(jī)壓縮機(jī)的外殼表面結(jié)成霜。由于冷媒高壓值低于設(shè)計(jì)值，發(fā)電廠運(yùn)行人員聯(lián)系廠家人員對(duì)熱器旁通閥進(jìn)行檢查，確認(rèn)該閥因蒸發(fā)器回氣管里的低溫低壓氣態(tài)冷媒壓力低于設(shè)定值，已接近全開，屬于正常動(dòng)作。當(dāng)外界環(huán)境溫度變化時(shí)，冷媒壓力也會(huì)變化，冷凝器內(nèi)冷媒與水的交換熱量也會(huì)變化，相應(yīng)的冷卻水流量需要調(diào)整。冷凝器的冷卻水由壓力為0.48 MPa的閉式水系統(tǒng)供給，冷卻水管路只設(shè)置了冷干機(jī)冷卻水進(jìn)水閥、冷干機(jī)冷卻水進(jìn)水濾網(wǎng)、冷干機(jī)冷卻水回水閥，在任何季節(jié)運(yùn)行時(shí)，冷凝器的冷卻水流量不變。運(yùn)行人員嘗試將冷凝器冷卻水回水閥關(guān)小，對(duì)冷卻水回水量進(jìn)行調(diào)整后，冷干機(jī)運(yùn)行時(shí)的冷媒高壓表指示值上升至1.25 MPa，有明顯提高。

為實(shí)現(xiàn)冷媒壓力調(diào)節(jié)自動(dòng)化，減少人工操作和提高設(shè)備的安全可靠性，發(fā)電廠對(duì)冷干機(jī)冷凝器冷卻水回水管路進(jìn)行改造，增設(shè)一只流量自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，型號(hào)為WVFX40，并且該調(diào)節(jié)閥信號(hào)取自冷媒高壓值測(cè)點(diǎn)，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凝器冷卻水回水量，保持冷媒高壓值為1.4 MPa。自冷干機(jī)冷凝器回水管路改造后，在冬季運(yùn)行時(shí)，冷媒低壓表指示0.35 MPa，冷媒高壓表指示1.4 MPa，均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，壓縮機(jī)、蒸發(fā)器本體再未出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。冷干機(jī)冷卻水管路如圖2所示。

3 結(jié)語

圖2 冷干機(jī)冷卻水管路

空氣壓縮系統(tǒng)在電廠有著重要作用，冷干機(jī)的安全運(yùn)行，可以保證壓縮空氣系統(tǒng)的供氣品質(zhì)和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。本文通過對(duì)某電廠JAL-41M型無熱組合式干燥機(jī)中冷干機(jī)壓縮機(jī)在冬季運(yùn)行過程中容易結(jié)霜的原因進(jìn)行分析，提出了解決措施，對(duì)同類型電廠運(yùn)行人員及相關(guān)專業(yè)人員處理類似問題具有借鑒意義。