蔣俊　余國平

摘 要：某燃機廠聯(lián)合循環(huán)空壓機冷卻水現(xiàn)由閉冷水供應(yīng)，停機期間除了空壓機其余系統(tǒng)均不需要供水，造成浪費。本文就此背景下，利用某燃機廠空壓機房離#1冷卻塔較近的便利，設(shè)計了將換熱器置于冷卻塔底部，不需要外部強冷的空壓機單獨冷卻水運行方案，減少了廠用電浪費，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：空壓機;冷卻;換熱器

0 引言

無論機組停運與否，聯(lián)合循環(huán)空氣壓縮系統(tǒng)是需要常年保持運行的系統(tǒng)。目前，空壓機冷卻水來源是閉冷水，故機組停運狀態(tài)下閉式水系統(tǒng)也無法停運，這造成了廠用電的浪費。廠用電作為重要的經(jīng)濟指標(biāo)，直接影響著電廠的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益。在此背景下，制定方案解決聯(lián)合循環(huán)空壓機冷卻水系統(tǒng)這種高能耗的運行方式，以達(dá)到節(jié)省廠用電，降低生產(chǎn)成本的目的顯得尤為重要。

1 概況

某燃機廠兩臺機組運行時間較短，在長期停運期間，機組除用于保護主機的潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)和聯(lián)合循環(huán)空壓機系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)均停運。對于主機設(shè)備，只要機組大軸溫度小于100℃后盤車停運，滑油系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)就無需閉冷水對其冷卻，因而閉冷水用戶只有聯(lián)合循環(huán)空壓機系統(tǒng)。目前機組停機后閉式水主要由停機冷卻水泵供應(yīng)，但聯(lián)合循環(huán)空壓機組所需冷卻水所需流量遠(yuǎn)小于停機冷卻水泵參數(shù)，造成了電量和資源浪費。另一方面，由于閉冷水的運行，在夏天時自然冷卻量不夠，需要保持小循泵運行。

2016、2017、2018三年某燃機廠每年運行小時數(shù)均只有1000小時。去除汽機大軸冷卻時間，閉冷水僅供給空壓機系統(tǒng)大約每年6000小時。停機冷卻水泵工作電流在130A左右，功率約73kW，按照廠用電0.56元/度結(jié)算，一年運行成本為24.5萬元。日最高環(huán)境溫度高于30度天氣按80天算，折算需要小循泵運行時間為55天（按全年比例折算）。小循泵電流為270A，功率約184kW，折算一年運行成本約為37萬元。兩臺泵合計一年運行成本約為61.5萬元。

為了改善某燃機廠空壓機供水方式，達(dá)到降低能耗、節(jié)省成本、降低廠用電率的目標(biāo)，本文提出了此次技改方案。

2 技改方案詳析

2.1 技改方案簡介

此次技改方案為：為空壓機系統(tǒng)設(shè)計獨立的冷卻水供水系統(tǒng)。在僅空壓機需要冷卻水的情況下，隔斷閉式冷卻水母管至空壓機冷卻水進(jìn)、回水管路，空壓機冷卻水供應(yīng)切換至獨立供水系統(tǒng)，并停運閉式冷卻水供水系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)省廠用電的目的。

獨立冷卻水系統(tǒng)設(shè)計采用閉式循環(huán)形式，冷卻水從空壓機吸收熱量，通過換熱器與冷卻塔內(nèi)循環(huán)水進(jìn)行熱交換，該換熱器（換熱盤管）布置于空壓機房附近#1機冷卻塔底部，水平布置。

2.2 方案設(shè)計說明

空壓機冷卻水供水獨立系統(tǒng)具體組成說明如下：

本系統(tǒng)采用閉式強制對流換熱形式，系統(tǒng)由泵、膨脹水箱、補水管路、換熱器、手動截止閥、逆止閥以及手動調(diào)節(jié)閥等組成。其中設(shè)計有兩臺100%容量離心泵，正常運行時一用一備。

泵進(jìn)口安裝截止閥和Y型過濾器，泵出口安裝截止閥、逆止閥和壓力表等，泵出口設(shè)置有再循環(huán)管路。換熱器布置于冷卻塔底部，其換熱面浸于冷卻塔水池底部，由循環(huán)水與換熱器內(nèi)的空壓機冷卻水進(jìn)行自然循環(huán)熱交換。

膨脹水箱容積約為10t，布置樣式參考閉冷水膨脹水箱，設(shè)置水箱進(jìn)出水手動隔離閥、液位計、放水閥、溢水閥、放氣彎頭管道等。水箱補水可以設(shè)置兩路，一路為化學(xué)2000t水箱靜壓補水，擬采用浮球式補水閥并加裝補水手動隔離閥;另一路為化學(xué)至200t水箱補水分支，擬采用水位上下限補水形式，進(jìn)水端加裝一個手動隔離閥和一個電動閥。冷卻器出口母管加裝手動流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量。

空壓機獨立冷卻水系統(tǒng)在閉式冷卻水至空壓機進(jìn)回水母管上接入，安裝手動隔離閥，且在閉式水至空壓機進(jìn)回水母管上加裝手動隔離閥，以便于冷卻水源切換。

該系統(tǒng)儀控設(shè)計有：兩臺泵加入跳泵及母管壓力低聯(lián)鎖保護;泵出口各設(shè)置一個壓力表，泵出口母管及壓力調(diào)節(jié)閥后設(shè)置壓力變送器;換熱器進(jìn)出口設(shè)置溫度計，膨脹水箱補水電動閥邏輯設(shè)置由水位高低限關(guān)開等。

2.3 設(shè)計計算說明

2.3.1 熱力計算說明

油冷卻器熱負(fù)荷：

油冷卻器換熱量 ：對于噴油螺桿壓縮機，壓縮功的絕大部分轉(zhuǎn)換成熱量被噴入壓縮腔的潤滑油帶走。

實際生產(chǎn)中會經(jīng)常依據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)，由下面的經(jīng)驗方法確定，在以壓差推動的噴油螺桿壓縮機系統(tǒng)中，噴油螺桿壓縮機軸功率的80%—85%會被噴入壓縮腔的潤滑油吸收。

根據(jù)資料[1]，經(jīng)冷卻器冷卻后出口溫度為：排氣量為15.6 ，環(huán)境溫度+10℃，長興地區(qū)夏季計算溫度為33℃，由運行曲線查得壓氣機出口溫度為86.7℃，由公式Q=Cm 計算。

冷卻水與循環(huán)水換熱器擬用不銹鋼管，其面積由公式：

計算。

查閱資料[1]，冷卻水最大流量為17m3/h ，冷卻水總流量為四臺空壓機

冷卻水總和，即17×4=68m3/h，密度取1.0×103kg/m3 ?？芍鋮s水與循環(huán)水換熱器進(jìn)口溫度為39.21℃。

2.3.2 水力計算說明：

根據(jù)空氣壓縮機技術(shù)規(guī)范書提供的數(shù)據(jù)：冷卻水進(jìn)水溫度<38℃;冷卻水最大流量17 m3/h;冷卻水進(jìn)水壓力0.5 MPa;冷卻水進(jìn)出水壓差0.14 MPa。

2.3.2.1 流量計算說明：

系統(tǒng)所需流量為：17х4=68 m3/h，富余系數(shù)取1.1，得出所需流量為74.8m3/h。

2.3.2.2 壓力計算說明：

系統(tǒng)所需壓力為冷卻水進(jìn)口壓力與系統(tǒng)管道壓損之和，由于該系統(tǒng)比較簡單，管道壓損所占比例較小，故不作精確計算，取富余系數(shù)1.2，其系統(tǒng)管道壓損包含在內(nèi)，因此系統(tǒng)所需壓力為0.6 MPa。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行泵體選型。參考本廠凝輸泵參數(shù)：流量100 m3/h;軸功率30 kw;揚程60m;轉(zhuǎn)速2900 r/min。

此泵符合計算結(jié)果所需要求，可以選擇相近參數(shù)泵作為冷卻水泵。平時凝輸泵運行電流參數(shù)約為35A，功率約為20kW，按每年6000小時計算，每年耗電量為12萬kWh，成本約為6.72萬元。

3 總結(jié)

在某燃機電廠每年利用小時數(shù)偏低的背景下，筆者提出技改方案，通過方案分析、熱力計算等得出了計算結(jié)果。通過結(jié)果對比我們可知，技改方案實施后，一年約節(jié)電97.8萬度，年節(jié)省生產(chǎn)成本約54.78萬元。因此，若某燃機保持低利用小時數(shù)的現(xiàn)狀，則本技改方案實施可以保證產(chǎn)出大于投入，且對綜合廠用電率指標(biāo)有較大幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杭州浙華機電設(shè)備有限公司 《浙能長興天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)工程空氣壓縮機設(shè)備技術(shù)協(xié)議》2012年9月

作者簡介：

蔣 俊（1991-），男，助理工程師，大學(xué)本科，多年從事電廠熱工自動化相關(guān)工作

余國平（1983—），男，助理工程師，大學(xué)本科，從事多年電廠熱動專業(yè)相關(guān)工作