简介:近年来,随着社会的发展,我国的现代化建设的发展也有了很大的改进。国民经济的发展,空分装置的规模日趋大型化,离心空压机组作为空分装置的核心设备,为其提供原料气及能量,处理量亦随之向着大流量、高压力、高转速、大功率的方向发展。因此,在空压站的设计中,合理布置离心空压机组及相关管道,对减少后期维护成本、减少能耗等方面非常重要。关键词空分装置;离心式空压机;空气管道设计引言离心式空压机是整个空分装置核心设备之一。原料空气经过滤后,由离心空压机压缩至一定压力后送空分装置下阶段工序处理。目前国内空分装置朝着大型化方向发展,离心式空压机的空气处理流量较大,进出口管道基本在DN1000以上,并且由于空压机出口一般不设置后冷却器,空压机出口空气温度较高,则空压机空气管道设计过程中,需综合考虑管道振动、管道补偿以及管口力、力矩等因素,管道合理、准确设计,对于离心式空压机稳定运行起到关键作用。1空气入口管道的设计离心式空压机空气入口管道与空压机为水平连接,管道设置有检查人孔。入口管道与空压机入口间设置有膨胀节(橡胶材质),从而减少空压机自身振动对入口管道带来的影响。入口管道一般为碳钢材质,为防止后续生产过程中,入口管道内部锈渣吸入空压机,对空压机造成损坏,入口管道安装时,管道内表面需进行严格的除锈,管道内壁需光滑清洁,表面应显示均匀金属光泽,除锈等级不低于Sa3。如投资允许,空压机入口管道宜选用不锈钢材质。2空压机的管道设计离心空压机上方及四周的管道,不能妨碍压缩机的吊装及维修,管道不应布置在转子抽出范围内。2.1气路系统管道设计2.1.1吸人口管道设计在压缩机的吸人口管道上一般都需要安装空气过滤器。空气通过空气过滤器进人压缩机时,在满足进口管道应力以及压缩机管嘴允许受力的条件下,管道要尽量地短而直,这样可以减少进口阻力,吸气管总长度不宜超过25米。管道设计时要按优先考虑采用自补偿的方式,当无法满足时,方可采用补偿器。常规配置成碳钢材质管道,部分机组供货商要求为不锈钢材质。在采取碳钢材质管道时,应采取氢弧焊打底处理。2.1.2排出口管道设计空气出压缩机后,被压缩成饱和、带压气体进人后冷却器或直接进人预冷系统的空气冷却塔中。压缩机排出管道上的止回阀应尽可能地靠近压缩机,当管道布置在地面上时,管底标高距离地面的最小高度为600mm。管道设计时最好不要在压缩机管口上附加管道重量。如果驱动机为蒸汽机,则需要在蒸汽排出管上安装膨胀节,并且使配管的热膨胀力传不到压缩机上。设计中需要注意的事情是进人空气冷却塔的管道应在竖直方向上配置气封,常规高度为3一4米。此管道通常不要求进行振动分析,但必须进行管道柔性分析,并应符合机组管口受力的要求。2.2水路系统管道设计空气压缩机及其级间冷却器、驱动机为水冷式电机的的冷却水管路,因而其介质、设计温度及设计压力,可按照循环水管路设计。水管路布置时,可布置在压缩机侧边的平台下方,亦可靠近地面布置,但不能影响设备的检修、操作空间及通道。在空气压缩机的总排水管道上,必须装有水流观察装置或者流量控制器。2.3油路系统管道设计空气压缩机油路系统一般是指机器轴承、增速器的齿轮及轴承、联轴器和驱动机轴承等的润滑。润滑油系统应接有高位油箱及辅助油泵。压缩机润滑油的供油和回油宜各公用一根管线,总管的末端应设有法兰盖,以便清扫,且回油管道应坡向油箱,其坡度一般根据制造商的要求来确定,通常最小坡度为4%。油路管道应采用法兰连接,并分段设置,每段管道的长度应不大于4米,且弯头不宜超过两个油路管道上的阀门宜采用法兰式阀门。2.4加强运行前与运行中的管理在离心式空压机运行前,应做好以下工作,保证离心式空压机运行状态正常。首先,应对机组的启动条件详细检查,既要查看是否有完整无损的设备零部件,同时还应侧重于对设备上的相关数据和一次维修的具体原因进行核对。在试运行过程中,还应对相应的指标参数是否达标进行观察;其次,一旦空压机出现振动故障,需要对电气仪表和灯管信号进行核对,以免轴承温度过高和过低。同时,由事故连锁处理系统实施有效的保护。在对润滑系统进行观察时,需要对辅助装置是否有正常的运行指标进行重点关注。察看油位是否与运行设备需求相符,是否有畅通的油路等;最后,还应结合开启指令或关闭指令,注重对各类闸门的检查,并作出相应的动作,对其正式投入运行提供保障.3空分装置离心式空压机诊断与处理方法3.1叶轮故障的处理导致叶轮损坏这一故障的主要原因就是异物的进入,一级吸气管道当中所存在的异物主要就是由于吸气滤芯破坏,所以在开展运维工作的过程中应该对反吹装置进行定期的检查,确保吸气滤芯完好无损。二、三级吸气管道当中的异物主要就是由于冷却器损坏、Y型密封胶条损坏、冷却器刺片损坏的情况下将异物吸入到了吸气管道当中,并与处于高速旋转的叶轮发生碰撞,从而也就会引起叶轮损坏这一故障。所以应该每6个月对其进行一次检查,在检查的过程中应该用手去摇动Y型密封胶条,如果感觉其弹性已经丧失,应该对其进行及时的更换。三级扩压器导流片在使用的过程中容易出现风蚀的问题,在这一问题的影响之下就会使得导流片的残片脱落,所以应该定期对叶轮、蜗壳、导流片进行检查,同时还需要认真的查验导流片的风蚀情况,当检查的过程中发现导流片已经出现了风蚀,应该利用激发冷焊的方法进行及时的修复和更换。3.2转子故障的处理在将叶轮装配到转子上面之后,动静平衡的精度要求是非常严格的,本文研究的对象在出厂的时候已经完成了高速动平衡检测,在使用的过程中,通过吸气过滤芯穿过的非常细微的粉尘与冷凝水相结合之后,与处于高速旋转的叶轮发生碰撞,使其非常牢固的附着在了叶轮的表面,从而使得转子原有的动平衡精度降低。在对叶轮进行清洗的时候,首先应该利用专用的清洗剂将其湿润,10-15min之后发现处于叶轮之上的垢污已经软化之后利用牙刷状的钢丝刷细致的清洗叶轮的每一个部位,然后利用清水进行反复的冲洗,从而有效预防残留在叶轮表面的清洗剂与空气当中的杂质或者叶轮上的润滑油发生化学反应,进而形成比较难溶的物质,进一步影响转子动平衡的精度。如果在检修的时候没有专业的清洗剂,可以利用吸油烟机的清洗剂,如“威猛先生”等代替。如果在清洗作业结束之后,发现转子振动仍然比较大,就需要将其返厂或者委托可以进行真空高速动平衡的厂家对其实施高速动平衡处理。在进行动平衡的时候需要签订动平衡的精度以及质保协议,从而有效预防动平衡精度比较低而导致的叶轮、轴承等零部件损坏的问题出现。结语离心式空压机空气管道设计过程中需综合考虑空压机设备以及管道自身等多方面因素情况,管道走向、支架类型以及补偿器类型设计需通过应力计算软件验算校核,避免管道失重、管道应力集中、管口力超标等情况的发生。离心式空压机作为空分装置的原料空气的供应源头,离心式空压机安全、正常运行是保证整个空分装置稳定运行的关键,而空气管道合理、准确的设计也是空压机正常运行的必要条件之一。参考文献1罗宇,张迎春,陈万里.探讨化工设计中的管道应力分析J.科技信息规划与设计版,2012(11)332-359.2张小牛,涂心宇.DA200-61型离心空压机异常振动故障的分析与处理J.机电产品开发与创新,2012,25(02)68-69.3张春芳.H125—7/0.98型离心空压机振动测量在故障诊断中的应用J.辽宁工学院学报,2001(04)22-24.
简介:摘要:当今地球水资源日趋紧张,使得直接空冷系统在火力发电厂的应用越来越广泛。空冷凝汽器是直接空冷机组冷却系统的主要装置,由于它在室外通过轴流风机的强迫对流,利用周围的空气作为冷却介质进行热交换,所以环境风场必然对空冷凝汽器的正常运行产生很大影响。环境风场除了取决于当地的气候条件外,还与空冷凝汽器周围的建筑物,特别是主厂房和电厂的总体布置密切相关。同时,空冷凝汽器的换热效率还与其自身的结构技术参数如凝汽器平台支架高度、挡风墙高度以及凝汽器单元排列等有关。热回流现象是空冷凝汽器运行中特有的典型问题之一,特别是在夏季高温情况下,热回流现象严重时会导致空冷汽轮机背压急剧升高,影响机组安全运行。因此研究直接空冷系统发生的热回流问题及其带来的后果、应对措施等,对提高空冷机组安全经济运行有重要意义。
简介:摘要:深冷空分技术作为一种成熟的空分分离技术,具有适应性广泛,产能较大,工艺稳定等特点,目前在石油炼化及化工行业运用比较广泛。但随着2019年“河南义马7.9爆炸事故”的发生,对深冷空分技术及相关设备的安全性需要重新认识。延安石油化工厂深冷空分装置为一套单塔高纯制氮设备,产氮量仅为3900Nm3/h,其产能相对较小,但由于其制造工艺的特殊性,提升其安全性是对操作人员以及管理人员是一个新的课题。
简介:摘要:深冷空分技术作为一种成熟的空分分离技术,具有适应性广泛,产能较大,工艺稳定等特点,目前在石油炼化及化工行业运用比较广泛。但随着2019年“河南义马7.9爆炸事故”的发生,对深冷空分技术及相关设备的安全性需要重新认识。延安石油化工厂深冷空分装置为一套单塔高纯制氮设备,产氮量仅为3900Nm3/h,其产能相对较小,但由于其制造工艺的特殊性,提升其安全性是对操作人员以及管理人员是一个新的课题。
简介:摘要:小河嘴煤矿在沿空护巷实施以来,受顶底板岩性、埋深、采高影响,沿空护巷工作难度大,近年来该矿通过对钢管混凝土柱+工字钢+切顶卸压+喷浆封闭沿空护巷技术研究与应用,取得较好成果,现以-1216(21)机巷沿空护巷为例对近水平松软顶板煤层沿空留巷技术进行介绍。
简介:摘要:锅炉管式空预器积灰问题,一直是困扰锅炉安全稳定运行、持续正常接带发电负荷的一项关键问题。近几年随着国家环保管控、深度调峰等政策的持续推进,对锅炉空预器积灰和腐蚀问题,产生了较大影响。本文浅述了某电厂冬季运行期间发生堵灰状况,及建议采取的相应措施。
简介:摘 要 :在研究海勒式空冷系统凝汽器压力变工况计算模型基础上 ,导出了海勒式空冷系统冷端各运行参数对机组运行热经济性影响的计算模型,为空冷机组冷端系统的优化运行提供了理论依据。 关键词 :空冷系统;热经济性;计算模型 1 前言 目前,国内外空冷机组运行中的突出问题是冷端系统运行性能达不到设计值,严重影响了机组出力和厂用电。特别是冷却塔出力不足、循环水系统不匹配、凝汽器漏空气和冷却管结垢等严重影响了机组真空,由此造成的煤耗损失多达 1~ 4 。这些大多在其冷端系统 ,因此对其冷端系统进行研究 ,尤其冷端变工况下特性的研究具有重要意义。 目前,空冷冷端系统的研究大多限于单个设备的运行特性研究或是局部系统变工况研究。本文首先根据变工况下冷端参数对排气压力的影响关系,通过排汽压力变化对热经济性的影响,建立变工况下冷端系统各参数与机组热经济性的直接关系模型,该关系更能反映机组冷端系统运行经济性,为机组运行和优化提供指导。 海勒式间接空冷系统冷端变工况的分析模型 2.1 海勒式间接空冷系统凝汽器压力变工况分析模型 海勒式间接空冷系统有两次换热,见图 1、 2。第 1次为在喷射式凝汽器内进行的蒸汽冷凝 ,属混合式换热;第 2次为在空冷塔内进行的冷却水的冷却 ,属表面式换热。 图 1 海勒式间接空冷系统冷端系统图 图 2 海勒式间接空冷系统换热示意图 对喷射式凝汽器 ,其热平衡方程为 : (1) 式中 : 为凝汽器的凝汽量 ,kg/s; 为凝汽器的循环水量 ,kg/s; 为汽轮机排汽焓 ,kJ/kg; 为凝汽器压力饱和水焓 ,kJ/kg; 为循环水焓 ,kJ/kg. 对空冷器采用 法,此时管内介质为循环水,则 (2) 由式( 2)有 (3) 式中, 、 为空冷器进出口空气温度,℃; 为空气的水当量, kJ/s ℃。其中 为空冷器传热有效度。 空冷器的总热阻为: (4) 式中: , 为管内、外污垢系数, ; 为肋面总效率; 为管壁的对数平均表面积 ; , 为换热器内、外换热面积 ; 为换热管壁厚 ; 为换热管的导热系数 ; 、 为管内、外对流换热系数, 。 管内为循环水强制对流换热,故 表达式如下: (5) 式中, , 为雷诺数、普朗特数。 空冷器管外为空气强制对流换热,如对福哥型铝制表面式空冷散热器有: (6) 式中, 为每平方米面积进风量, 。 将式 (4)~ (6)代入式 (3)可以得出 ,也就是汽轮机的排汽温度。而凝汽器压力为 。利用上述计算模型即可以得出任意工况下凝汽器压力的值: (7) 由式( 3)可知道: (8) 式中: 表示凝汽器热负荷 ; 为空气的水当量, kJ/s ℃; 为空冷器传热有效度,可由式( 4)~( 8)计算。 这样,由凝汽器压力相关变量可以得出其影响因素,用如下关系式表述: (9) 式中: 为循环水流量, kg/ s; 为空气流量, kg/ s。 由于循环水流量对于已设计完好的机组为定值,空气流量常以空气流速 表征。而空冷器热阻对机组经济性影响较小,而且随机组运行时间和状况有关,故这里不作讨论。这样就得到海勒式间接空冷系统排汽压力变工况的分析模型: ( 10) 2.2 排汽压力对机组热经济性影响的分析模型 排汽压力是影响机组热经济性的重要因素,汽轮机排汽压力变化对机组热经济性的影响有两个方面:( 1)排汽焓的变化,引起机组有效焓降即作功量的变化 。( 2)凝结水温度的变化,引起最末一级低加抽汽量的变化,从而影响作功量的变化 。所以,排汽压力变化引起的新蒸汽等效热降变化: ,装置效率相对变化: 。 热耗率相对变化: ( 11) 标准煤耗率绝对变化: ( 12) 式中: , , 均为原背压时的流量 对应的运行工况下机组的新蒸汽净等效热降、机组的热耗率和机组的标准煤耗率。 综上所述 , 当已知运行工况的等效热降参数 ( , ) 和排汽压力变化引起 , 的变化时 ,就可以计算机组效率的相对变化以及热耗率和煤耗率的绝对变化值: 、 。所以,机组在负荷和背压一定的条件下 ,当背压变化到 时 ,在流量 不变的条件下 ,由文献 [2]介绍的方法可求得主机变化后的排汽焓 。即可由排汽压力确定排汽焓。这样,就建立排汽压力对热经济性影响的数学模型: ( 13) 3 海勒式间接空冷冷端系统变工况经济性分析模型 综上所述,由式( 10)和式( 13)可以得到海勒式间接空冷系统冷端变工况经济性分析模型: ( 14) 式中,凝汽器热负荷 反映凝汽器系统性能影响因素;空气流速 ;空冷器进口空气温度 反映环境温度的影响。 4 实例计算 以丰镇电厂 #3机组为例,对 200MW海勒式间接空冷机组冷端系统进行经济性分析。汽轮机主要技术参数: NK200-12.7/535/535型,额定功率 200MW。主 /再热蒸汽压力 /温度为 12.7MPa/535℃、 2.4MPa/535℃。平均大气干球温度 6.4℃,对给水温度 244℃。冷却水温 34.16℃。额定流量 610t/h。空冷系统主要参数:空冷系统由福哥型铝制表面式空冷散热器和喷射式凝汽器组成。凝汽器循环水量 22000t/h,设计气温 14℃。空冷塔为干式冷却自然通风塔,塔高 115m,底部直径 95m,喉部直径 60m。冷却三角 107个,高 15m,宽 2.4m,厚 0.15m。根据上述分析模型,计算得到海勒式空冷机组各个经济性影响因素与机组煤耗的直接对应关系,如图 3~图 7。 图 3 额定负荷下凝汽器热负荷与煤耗变化关系 图 4 80%负荷下凝汽器热负荷与煤耗变化关系 图 5 额定负荷下环境温度与煤耗变化关系 图 6 80%负荷下环境温度与煤耗变化关系 图 7 额定负荷下空气流速与煤耗变化关系 图 3、图 4分别表示的是机组在额定负荷, =6.4℃时凝汽器热负荷 变化对机组煤耗影响关系曲线。由图可知,随着凝汽器热负荷的增加煤耗增加,在热负荷在 290~ 300MJ/s区间段其对机组经济性影响不明显。额定负荷下其对机组经济性影响较小。 图 5、图 6分别表示的是机组在不同负荷, =300MJ/s时环境温度变化对煤耗影响关系曲线。由图可知,随着环境温度的升高,机组煤耗增大,在环境温度 <6℃时,其对煤耗的影响趋于 0。 图 7表示在机组在额定负荷下, =300 MJ/s, =6.4℃时空气流速对煤耗的影响关系曲线,由图可知,随着空气流速增大,煤耗成对数下降,在 =1.5~ 2.0m/s达到最小值,在 >2.0m/s时其变化对机组经济性影响很小。 5 结论 ( 1)通过海勒式间接空冷变工况经济性分析模型可得到冷端系统变工况下各参数与煤耗、热耗的影响关系。 ( 2)通过该关系能直接地分析海勒间接空冷机组冷端各设备及系统的运行状况,诊断分析故障,进而指导和优化空冷冷端系统运行和管理。 ( 3)该模型普适性强,为空冷机组运行热经济性分析提供了一个新的技术手段。 参考文献 [1]丁尔谋.发电厂空冷技术 [M].水利电力出版社, 1992. [2]蔡颐年 .蒸汽轮机 . 西安 :西安交通大学出版社 ,1988,215~ 218. [3]林万超 .火电厂热系统节能理论 .西安 :西安交通大学出版 ,1994. [4]李秀云 .火电机组冷端系统经济性诊断理论的研究 .西安:西安交通大学能源与动力工程学院, 1999.