氮透冷却器温度超高的判断和处理

张晨

安钢2^#14000 m³/h制氧机配套有两台氮透，排气量分别为15000 m³/h 和5000 m³/h ，其中15000 m³/h 氮透的型号为4C90M ×4N₂，系单进气﹑四轴﹑离心式压缩机，设计压力1.0Mpa，是由美国英格索兰公司制造的。其压送的氮气主要供炼钢系统使用，同时为安钢1^#、2^#14000 m³/h制氧机的两台氧透机组提供密封和保安氮气，另外，在气量富裕时还为2^#14000 m³/h制氧机的液体工况系统提供原料气源。

15000氮透于2001年9月安装调试完毕，11月正式投入生产，一年多来该机组运行情况良好，尚未出现过因设备故障而影响公司用氮。但是，从2003年1月份开始，15000氮透的各级气体冷却器氮气出口温度开始呈显普遍上升的趋势，严重影响了机组的稳定运行，不得已只有对其进行停车检修。下面我们就将“15000氮透各气体冷却器温度超高”这一现象的判断分析和处理过程介绍给大家。

一．氮透冷却器温度超高的发生和应急措施：

从2003年1月份开始，15000氮透的四台气体冷却器氮气出口温度开始呈显普遍上升的趋势。 2月2日三级冷却器氮气出口温度TIAS3504达到49℃的报警值，在采取一系列应急措施后，2月23日TIAS3504仍然达到了52℃的联锁停车值，严重影响了机组的稳定运行。在分析现象﹑查找原因﹑寻求解决办法的同时，我们采取了以下几种应急措施来勉强维持机组的运行。

1.增加冷却水量：

    通过适当关小空透﹑氧透各级冷却器回水阀，减少这两大机组的冷却水量来达到增加15000氮透冷却水量﹑加强换热的目的。但是通过多次调整，15000氮透冷却水量增加的幅度不太明显，没有达到预期的目的。

2.降低冷却水温度：

    通过同时运转两台凉水塔风机，降低整个制氧机循环水系统的上水温度来达到降低15000氮透各级气体冷却器氮气出口温度的目的。采取这一措施后，整个制氧机循环水系统的上水温度由原来的22℃降到了16℃，15000氮透各级气体冷却器氮气出口温度也大幅下降，效果非常明显。但是随着环境温度的不断上升，循环水系统的上水温度也逐渐涨到了19℃，而在这期间各冷却器的换热效果进一步恶化，各级冷却器氮气出口温度迅速上升，其中换热效果最差的三级冷却器其氮气出口温度于2月23日达到了联锁停车值。

3.修改停车联锁设定值：

    在确定解决办法并做各种准备工作的同时，为避免意外停车，我们分两次修改三级冷却器氮气出口温度停车联锁的设定值。其中2月18日由52℃改为53℃，2月23日再次由53℃改为54℃。

但以上几种措施并不能从根本上解决冷却器温度升高的现象，仅仅能够暂时﹑勉强维持机组的运行。

表一：15000氮透在检修前各相关运行数据的对比表

二．氮透冷却器温度超高原因的判断和分析：

表二：氮透冷却器温度超高的原因

    通过分析，我们认为造成氮透冷却器温度超高这种现象的原因中，“水流量不足、水温度太高、水控制阀门调节不当、水流方向与空气方向为顺流、水流道短路”的可能性是可以排除的，而我们通过检查冷却器水侧排气阀，未发现有持续的气体排出，从而排除了冷却器泄露的可能。通过了解氮透冷却器内部结构，分析其他机组检修冷却器时的现象，以及研究循环水处理系统药剂投加状况后，我们认为“水流道堵塞或管水侧脏”可能是氮透冷却器温度超高的最终原因。

1.     氮透冷却器的内部结构:

据英格索兰公司现场服务人员介绍，15000氮透冷却器为管式换热器，管内为气侧并有螺旋式导流翅片，管外为水侧。换热管的材质为常用的紫铜，管壁厚度为1mm，管与管间距为3mm。因为换热铜管间距很小，一旦水侧有水垢或软泥黏附在管道上就会出现换热器的换热系数下降﹑冷却水流通能力减小，最终会使换热器的换热效果恶化。具使用英格索兰公司生产的氮气透平压缩机的多家国内用户反映，均多次出现过类似的现象，例如在这之后考察20000 m³/h制氧机时就了解到杭钢和济钢使用的英格索兰氮透就出现过冷却器后氮气温度超高的现象。

2.     其他机组检修冷却器时的现象:

    2002年12月2^#14000 m³/h制氧机检修空透﹑氧透各气体冷却器﹑油冷却器和电机冷却器时，均发现冷却器水侧管壁上附着有大量的生物粘泥。这些生物粘泥附着在管道上使换热器的换热系数下降，严重影响换热器的换热效果。用机械方法将这些生物粘泥清除掉后，各冷却器的换热效果均有了明显的提高。但是15000氮透气体冷却器为管式换热器，水侧在管外，即使证实氮透冷却器温度超高的原因是生物粘泥附着在管道上所致，也无法使用机械方法进行清除。英格索兰公司现场服务人员推荐使用酸性药剂进行清洗。

3. 循环水处理系统药剂投加状况:

制氧厂2^#14000 m³/h制氧机供水设计为敞开式净循环冷却水系统，补充水为深井水。整个循环冷却水系统投用之初，就采用FQ-011低温和FQ-301高温两种阻垢缓蚀剂，经过一年多的投加，基本达到了阻垢缓蚀的效果。而同时投加的非氧化性杀菌灭藻剂FQ-801，在使用一段时间后，冷却水系统内的生物产生了抗药性，异氧菌大量繁殖，异氧菌及其分泌物持续不断地附着在管道上形成生物粘泥导致换热器的换热系数下降，严重时就会影响到换热器的换热效果。

三、  透冷却器温度超高的处理方法和过程：

2月24日8：29在2^#6000 m³/h制氧机启动备用氮压机正常后，手动停运15000氮透，开始对其进行抢修。

1.清洗药剂性能介绍：

    本次清洗所用药剂为天津泰伦特化学有限公司（TALENT CHEMISTRY CO. LTD）生产的“精密水系统除垢剂SW-110”，该除垢剂是含有渗透剂的酸性化学洗涤剂，水垢﹑水泥﹑各种碳质铁锈在其溶液中，将荡然无存。由于它能够溶解碱盐和碳酸盐，其他不溶性物质也相应被分散脱落，安全﹑迅速﹑经济。其主要用于除热交换器﹑空调器等水系统的水垢﹑藻类﹑铁锈。其外观为蓝色透明液体，比重为1.08±0.05，pH值在1以下，气味为酸味。

2.清洗药剂使用方法：

热交换器﹑空调器及各类水系统装置的清洗：注入1:10的SW-110水稀释液每运转15分钟用pH试纸测量循环液的酸度，保持pH值为1，如有必要添加适量SW-110，连续运行4～6小时，洗涤后将液体放掉。用水将所洗涤的设备冲净，即可。

3.清洗过程：

    机组停运后，关闭总上水阀及各冷却器的回水阀，拆开各冷却器的上﹑回水管道。然后将一级冷却器的上﹑回水管道，循环水箱（容积为2 m³）和循环水泵（扬程为12.5m）用预制好的管道连接成一封闭的循环系统，在循环水箱内注入调配好的SW-110水稀释液后，启动循环水泵开始清洗。清洗过程中用“pH值测量仪”定期测量循环液的酸性，保持pH值在一稳定范围，并根据需要适量添加清洗药剂。一级冷却器清洗结束后，将管道分别连接到二﹑三﹑四级冷却器上继续清洗，根据各级冷却器换热效果的恶化程度控制各级冷却器的清洗时间分别为2～3小时，全部清洗结束后将清洗液放掉。用干净的生活水洗涤各级冷却器各2～3小时，直至冲洗干净为止。清洗过程中，冲洗出大量的污泥及部分杂质。

4.清洗效果：

    本次检修共使用清洗药剂400公斤（17元/公斤），历时二十五小时，于2月25日10:07检修结束，启动机组运行。检修后，15000氮透各级气体冷却器氮气出口温度明显下降，冷却水流量明显增加，冷却器换热效果明显好转，压缩机排气量和电流也因此有了明显提高（在进、排气压力同为8Kpa和0.77Mpa时，检修前、后15000氮透的排气量和电流分别为16800 m³/h 、95A和18800 m³/h 、104A）。

表三：15000氮透检修前﹑后各相关运行数据的对比表

5.总结：

    ①15000氮透没有设计总回水阀，检修时又因部分冷却器回水阀不能关严，只好在其法兰处加盲板，以免影响到整个循环水系统；另外，因为部分上、回水管道没有设计适当的短节，检修时不能及时连接清洗系统。为此，在今后中修时应对两台氮透的冷却水系统进行改造，以利于今后的各项检修工作。

    ②检修时，才发现这四级气体冷却器每两级共用一根排水管，并最终由一个排水阀排出。于是，在清洗其中一级冷却器时，清洗剂会通过这一根共用的排水管串通入其他冷却器内。这一点在检修前是没有预料到的，而在检修中更是因为这一现象怀疑过冷却器水侧是否有短路的可能。最终，在清洗其中一级冷却器时，只需将其他各级上、回水管道盲死，即可。

    ③更换主油箱和主电机两端轴承箱的润滑油，其中主油箱加了7桶润滑油，主电机两端轴承箱共加了50Kg左右的润滑油。同时，更换了油过滤器的油滤芯。

④对油冷却器进行了清洗。

⑤用新定做的氮透进口过滤器的不锈钢过滤网骨架替换了现有的过滤网骨架。并更换了一个就地盘电源指示灯。

四、             透冷却器温度超高的预防措施和手段：

    因为15000氮透检修效果良好，于是停运一台凉水塔风机，恢复循环水系统的上水温度至25℃左右。但是因为冷却水系统内的生物粘泥并未得到清除，冷却水温放开后，5000氮透各级气体冷却器换热效果差的问题就暴露了出来，其中三级冷却器氮气出口温度达到了39℃。为此，需要在不停车的前提下，对冷却水系统内的生物粘泥进行有效清除。

长期为2^#14000 m³/h制氧机提供水处理药剂的安钢集团附企有限责任公司，根据冷却水系统内异氧菌繁殖的情况，制定出了“不停车菌藻清洗方案”及“新的加药规程”，用于对冷却循环水系统内的生物粘泥进行清除。

1.         不停车菌藻清洗方案 :

    该方案采用大剂量﹑连续性交替投加氧化性杀菌剂FQ-803和配方有所调整的非氧化性杀菌灭藻剂FQ-801的方法强化性杀菌灭藻，以使附着于管道上的粘泥脱落，随循环水排除系统。因FQ-803为固体杀生剂，且有刺激性气味，因此在投加时应将该固体药剂制成水溶液混合物（不必完全溶解），投入冷却塔水池。每次投药后，观察循环水浊度，以便于比较。浊度检测取样点为循环水泵后﹑氮透冷却器后和空透冷却器后。最终以投加杀菌灭藻剂后各取样点浊度不升高为标志，表明附着于管道上的粘泥已经脱落，从而结束该清洗方案。清洗方案实施前﹑后,循环水系统的各取样点浊度检测情况（表四）和5000氮透相关运行数据的对比（表五）如下。

表四：各取样点浊度检测情况表

表五：5000氮透各相关运行数据的对比表

2.         新的加药规程：

    为避免循环水系统内的菌藻不再生成和产生抗药性，附企公司同时制订了“新的加药规程”。该规程将以往投加单一非氧化性杀菌灭藻剂的方式修改为氧化性杀菌剂FQ-803和配方有所调整的非氧化性杀菌灭藻剂FQ-801交替投加的方式。同时注意观测循环水系统内菌藻滋生情况，并根据菌藻滋生的快慢临时调整药剂投加剂量和投加频率。该规程从2003年3月17日开始实施。“新的加药规程”实施后循环水系统控制指标见下表（表六）。

表六：循环水系统控制指标表

张晨

2003年3月31日