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磁翻板液位計(jì)在換熱站的大型換熱設(shè)備的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-01-22 15:15:58??點(diǎn)擊次數(shù)：1511次
目前，一些換熱站的大型換熱設(shè)備，以管式換熱器為例，一般集中布置，上層為換熱設(shè)備本體，下層為冷凝水回收裝置，這樣既節(jié)省占地面積，又方便冷凝水回收。但是近年來(lái)，一些換熱站將換熱設(shè)備、冷凝水回收裝置等設(shè)備共同布置在一個(gè)水平面上，此時(shí)如何使這些換熱設(shè)備在蒸汽不斷變化的情況下，形成的冷凝水仍可以正常回收，面臨著新的挑戰(zhàn)。本文主要討論此問(wèn)題的解決辦法。
*鋼京唐鋼鐵公司為滿(mǎn)足鋼鐵廠正常的生產(chǎn)需要，在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置集中采暖站所5座，分別為1#、2#、3#、4#、5#換熱站，分布于全廠，主要負(fù)責(zé)對(duì)全公司內(nèi)各有關(guān)生產(chǎn)和生活與管理設(shè)施建筑進(jìn)行采暖所需要的高、低溫?zé)崴墓?yīng)，同時(shí)兼顧平衡管網(wǎng)蒸汽用量。各換熱站主要的換熱設(shè)備為汽-水式管式換熱器，蒸汽在各換熱器中放熱后產(chǎn)生的冷凝水，全部回收送至廠區(qū)各工藝設(shè)備做為生產(chǎn)用水。但是當(dāng)管網(wǎng)、用戶(hù)等外界原因造成進(jìn)入管式換熱器的蒸汽量較少、壓力較低時(shí)，致使換熱過(guò)程中形成的凝結(jié)水無(wú)法回收，在管式換熱器內(nèi)逐漸增多，凝結(jié)水液位持續(xù)偏高，換熱效率急劇降低，其中尤以大型換熱器更為嚴(yán)重。為此本文以*鋼京唐鋼鐵公司4#換熱站為例，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)QTQH-W-N-32MW型高溫汽-水換熱器總結(jié)分析后，提出了一種全新的解決換熱器疏水問(wèn)題的新方法，以適應(yīng)外界蒸汽的不斷變化。
1、水系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1補(bǔ)水箱
站內(nèi)設(shè)置一個(gè)補(bǔ)水箱，補(bǔ)水箱容積為20m³，具體尺寸為3000×3000×2500mm，補(bǔ)水箱設(shè)有進(jìn)水口、排污口、溢流口、箱頂人孔、液位計(jì)接口及水泵進(jìn)水口等必要接口及內(nèi)、外爬梯，底部設(shè)有隔欄。其中進(jìn)水口配有自動(dòng)浮球閥，浮球閥可根據(jù)水箱液位自動(dòng)開(kāi)閉。底部隔欄可以有效地過(guò)濾水箱內(nèi)的硬性雜質(zhì)。該水箱用于緩沖系統(tǒng)水流量的變化，防止水流量波動(dòng)較大時(shí)，影響供暖系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
1.2自動(dòng)變頻恒壓定壓補(bǔ)水裝置
該站設(shè)一套自動(dòng)變頻恒壓定壓補(bǔ)水裝置，含變頻補(bǔ)水泵2臺(tái)，變頻控制箱1套，單臺(tái)水泵主要參數(shù)如下：
（1）流量：20m³/h；
（2）揚(yáng)程：58.8m；
（3）電機(jī)功率：11kW/380V；
（4）輸送水溫：≤40℃；
（5）環(huán)境溫度：5℃～40℃；
（6）工作壓力：≤1000kPa。
該裝置的運(yùn)行方式有手動(dòng)、自動(dòng)兩種，自動(dòng)時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況自行設(shè)置相關(guān)參數(shù)。在供暖系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間，一般設(shè)置為自動(dòng)補(bǔ)水，水泵一用一備，兩個(gè)水泵按照設(shè)定時(shí)間自動(dòng)切換運(yùn)行，裝置通過(guò)安裝在與系統(tǒng)相連管道上的壓力傳感器，檢測(cè)系統(tǒng)壓力，并將數(shù)據(jù)上傳至內(nèi)部的CPU，通過(guò)比對(duì)預(yù)設(shè)參數(shù)，來(lái)控制變頻補(bǔ)水泵的啟停。當(dāng)系統(tǒng)壓力等于已經(jīng)設(shè)置的壓力參數(shù)時(shí)，水泵停止運(yùn)行，進(jìn)入休眠期，待系統(tǒng)壓力降低時(shí)，再次變頻啟動(dòng)。同時(shí)該裝置設(shè)置有自動(dòng)泄壓閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)預(yù)設(shè)參數(shù)時(shí)，裝置將通過(guò)自動(dòng)泄壓閥泄壓，以此來(lái)維持系統(tǒng)的恒壓。
1.3循環(huán)水泵
該站共設(shè)3臺(tái)ISR200-150-440型臥式高溫?zé)崴h(huán)泵，正常工作時(shí)兩用一備，每臺(tái)水泵的主要參數(shù)如下：
（1）流量：550m³/h；
（2）揚(yáng)程：54.5m；
（3）所配電機(jī)功率：132kW/380V；
（4）工作溫度：≤100℃；
（5）工作壓力：≤1200kPa。
水泵采用彈性聯(lián)軸器連接。配標(biāo)準(zhǔn)軸承，水泵葉輪青銅材質(zhì)、耐腐蝕；泵體樹(shù)脂砂鑄造，泵軸采用不銹鋼材質(zhì)。其中泵的轉(zhuǎn)子及其主要的旋轉(zhuǎn)部件均進(jìn)行了靜平衡和動(dòng)平衡試驗(yàn)。靜平衡精度不低于GB9239中的G6.3級(jí)，動(dòng)平衡精度不低于GB9239中的G2.5級(jí)。泵的振動(dòng)在無(wú)汽蝕運(yùn)轉(zhuǎn)條件下測(cè)量，軸承處的振動(dòng)值符合JB/T8097的規(guī)定。水泵的啟動(dòng)方式分為就地啟動(dòng)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)兩種方式。
2、蒸汽系統(tǒng)簡(jiǎn)介
2.1蒸汽管道
該站的蒸汽管道主路由一次電動(dòng)切斷閥、Y型過(guò)濾器、減壓閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、二次手動(dòng)閥等五大部分組成；旁路只設(shè)置一道手動(dòng)閥。正常情況下，廠區(qū)管網(wǎng)蒸汽通過(guò)主路進(jìn)入管式換熱器。電動(dòng)切斷閥用于緊急情況下快速、可靠地切斷蒸汽源。Y型過(guò)濾器用于過(guò)濾蒸汽攜帶的硬質(zhì)雜質(zhì)。雜質(zhì)可通過(guò)設(shè)備自帶的排污口定期排出。三暢減壓閥通過(guò)調(diào)節(jié)其自身的調(diào)壓螺栓，來(lái)調(diào)整進(jìn)入管式換熱器的蒸汽壓力，以保證進(jìn)入管式換熱器的蒸汽在允許的正常壓力范圍內(nèi)波動(dòng)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一般設(shè)置為遠(yuǎn)程操作，廠區(qū)中心調(diào)度通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，來(lái)控制進(jìn)入管式換熱器的進(jìn)汽量，以適時(shí)地調(diào)整供暖溫度。二次手動(dòng)閥正常工作時(shí)處于全開(kāi)狀態(tài)，其主要用于電動(dòng)調(diào)節(jié)閥退出運(yùn)行后調(diào)節(jié)蒸汽量。旁路閥門(mén)一般處于常閉備用狀態(tài)，當(dāng)管網(wǎng)壓力過(guò)低蒸汽無(wú)法通過(guò)減壓閥，或是主路檢修需隔離時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟旁路提供蒸汽。
2.2冷凝水回收裝置
該站共配有3套冷凝水回收裝置，單套裝置的處理水量為40t/h。每套裝置由回水主機(jī)罐體、除污器、汽蝕消除器、調(diào)壓裝置、凝結(jié)水給水泵、液位傳感器、電氣控制柜等七大部分組成。管式換熱器運(yùn)行過(guò)程中形成的冷凝水經(jīng)疏水器后，先后通過(guò)上升管道、水平管道進(jìn)入回收裝置的主機(jī)罐體。此時(shí)，*先通過(guò)精密過(guò)濾器、除污器，把整個(gè)管道中的油污、硬質(zhì)雜質(zhì)通過(guò)機(jī)械物理處理，使雜污物通過(guò)回收裝置開(kāi)設(shè)的排污閥定期排出。而罐內(nèi)的凝結(jié)水通過(guò)汽水分離器使二次汽與飽和凝結(jié)水得到分離，進(jìn)而使二次汽在密閉的罐體內(nèi)保持一定的空間與凝結(jié)水保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，然后凝結(jié)水通過(guò)汽蝕消除器，進(jìn)入配套使用的給水泵送至廠區(qū)管網(wǎng)。
3、換熱系統(tǒng)簡(jiǎn)介
3.1管式換熱器
換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱(chēng)熱交換器。換熱器是生產(chǎn)過(guò)程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強(qiáng)的物料，因此要求制造換熱器的材料具有抗強(qiáng)腐蝕性能。換熱器的分類(lèi)比較廣泛，主要分為：螺旋板式換熱器、波紋管換熱器、列管換熱器、板式換熱器、管殼式換熱器、容積式換熱器、浮頭式換熱器等。鑒于要求制造換熱器的材料具有抗強(qiáng)腐蝕性，因此可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金屬材料以及不銹鋼、鈦、鉭、鋯等金屬材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的換熱器有易碎、體積大、導(dǎo)熱差等缺點(diǎn)，用鈦、鉭、鋯等稀有金屬制成的換熱器價(jià)格過(guò)于昂貴，而用不銹鋼制成的換熱器則抗腐蝕性較差，易產(chǎn)生晶間腐蝕。
該站高溫水汽-水管式換熱器共有2臺(tái)，單臺(tái)設(shè)備的主要參數(shù)如下：（1）換熱負(fù)荷：32000kW；（2）熱水循環(huán)量：550m³/h；（3）供水溫度：130℃；（4）回水溫度：80℃；（5）蒸汽計(jì)算壓力：0.2-0.4MPa；（6）蒸汽計(jì)算溫度：200℃，設(shè)備耐溫按300℃考慮；（7）凝結(jié)水出水溫度：≤85℃；（8）耗蒸汽量：48t/h；（9）水側(cè)工作壓力：≤1200kPa。該換熱器內(nèi)部管材質(zhì)為：不銹鋼。
管式換熱器的工作原理：
如下圖所示，壓力為0.4~0.6MPa的飽和蒸汽由蒸汽入口進(jìn)入管式換熱器，經(jīng)折流板、隔板上下流通，*終其大部分熱量被熱水吸收，形成凝結(jié)水從凝結(jié)水出口流出。一次熱水（溫度約為20℃）從熱水入口流進(jìn)，經(jīng)過(guò)從左向右的換熱管流至封頭，在經(jīng)過(guò)從右向左的換熱管從熱水出口流出，變成二次熱水，二次熱水流向系統(tǒng)，放熱后流回?fù)Q熱站循環(huán)水泵入口，經(jīng)加壓后再次流向熱水入口，如此反復(fù)循環(huán)加熱，*終向用戶(hù)提供80~130℃的高溫?zé)崴?/div>
4、疏水問(wèn)題
4.1換熱初期
*鋼京唐鋼鐵公司4#換熱站于2008年冬季投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)由于大部分外界用戶(hù)不具備供暖條件，站外一些采暖管道也未安裝到位等諸多問(wèn)題，致使4#換熱站無(wú)法帶齊所有的高溫用戶(hù)，只需要少量的蒸汽，便可以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求，因此換熱器無(wú)法滿(mǎn)負(fù)荷正常運(yùn)行，在這種情況下，由于進(jìn)入管式換熱器的蒸汽量較少，同時(shí)在其內(nèi)部沒(méi)有形成足夠的壓力，導(dǎo)致形成的少量冷凝水經(jīng)過(guò)疏水器后，根本無(wú)法通過(guò)疏水器后的上升管道回到凝結(jié)水箱，*終在換熱器內(nèi)的冷凝水逐漸增多，磁翻板液位計(jì)長(zhǎng)期顯示高液位，而換熱器的換熱效率也開(kāi)始急劇下降，后期甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的撞管現(xiàn)象，直接威脅設(shè)備的使用壽命。
4.2換熱中期
*鋼京唐鋼鐵鋼鐵公司4#換熱站在2010年冬季隨著廠區(qū)內(nèi)各項(xiàng)工程的結(jié)束，站內(nèi)的高溫管式換熱器幾乎帶齊所有的用戶(hù)，換熱器也接近滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，換熱過(guò)程中形成的凝結(jié)水幾乎全部回收。但是換熱站作為平衡全廠管網(wǎng)蒸汽的重要設(shè)施，往往需要根據(jù)管網(wǎng)蒸汽量，做出適時(shí)調(diào)整。在管網(wǎng)蒸汽短缺的情況下，換熱器只得間斷性地使用少量蒸汽。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期觀察，這種情況往往換熱器內(nèi)的凝結(jié)水又開(kāi)始逐漸增多，磁翻板液位計(jì)顯示高液位，換熱效率逐漸下降，出現(xiàn)撞管等現(xiàn)象，威脅設(shè)備使用壽命。
4.3換熱后期
隨著換熱設(shè)備及其附屬設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行，換熱器的疏水器有時(shí)會(huì)出現(xiàn)工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q熱器在換熱過(guò)程中形成的冷凝水不能完全回收，而是在換熱器內(nèi)逐漸增多，*終同樣導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降，出現(xiàn)撞管等現(xiàn)象，威脅設(shè)備的使用壽命。
5、解決辦法
5.1如上圖所示，在原上升管道與疏水器之間增加兩條回路，其中主路由止回閥、管道泵組成。管道泵與換熱器的三暢磁翻板液位計(jì)連鎖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體運(yùn)行情況設(shè)置高、低液位管道泵自動(dòng)啟停，磁翻板液位計(jì)的數(shù)值上傳至廠區(qū)指揮中心，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)增設(shè)管道泵的緊急停止按鈕。旁路僅設(shè)置止回閥。在正常情況下，凝結(jié)水可以通過(guò)旁路的止回閥順利地回收到凝結(jié)水回收裝置中；在非正常情況下，則可以憑借管道泵加壓后，順利回收。
5.2如上圖所示，在原排污管道的手動(dòng)閥門(mén)下側(cè)增加電動(dòng)閥門(mén)。正常運(yùn)行期間手動(dòng)閥門(mén)處于常開(kāi)狀態(tài)，電動(dòng)閥門(mén)與換熱器的磁翻板液位計(jì)連鎖，設(shè)置高、低液位自動(dòng)啟停。此高液位上限應(yīng)高于管道泵啟動(dòng)時(shí)的上限，作為管道泵檢修時(shí)或是冷凝水過(guò)多時(shí)的后備，從而保證換熱設(shè)備的正常運(yùn)行；此低液位的上限可應(yīng)略高于管道泵停止時(shí)的上限，保證管式換熱器內(nèi)存有少量的凝結(jié)水，減少蒸汽對(duì)設(shè)備的直接沖擊。
6、總結(jié)
雖然通過(guò)調(diào)節(jié)手動(dòng)排污閥可以排出部分凝結(jié)水，適當(dāng)緩解管式換熱器的高液位，但是這種方法既浪費(fèi)凝結(jié)水，又在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中有局限性。閥門(mén)開(kāi)度的大小，直接關(guān)系到管式換熱器內(nèi)凝結(jié)水液位的高低，過(guò)大會(huì)使蒸汽還未完全放熱便直接溢出，過(guò)小又會(huì)使設(shè)備液位逐漸升高，因此往往需要專(zhuān)人在現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)調(diào)節(jié)，不僅消耗了大量的人力和物力，實(shí)際效果也并不理想。*鋼京唐鋼鐵公司4#換熱站將上述兩種辦法相互結(jié)合，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加部分設(shè)備后，通過(guò)2010年冬天的運(yùn)行檢驗(yàn)，不僅從根本上解決了大型換熱設(shè)備的疏水問(wèn)題，釋放了人力，而且提高管式換熱器的換熱效率，使設(shè)備可以長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行。
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