空气压缩机末级换热器管线气阻处理

冯 宝

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

0 引言

中海石油华鹤煤化有限公司3052 项目生产规模为年产30万吨合成氨，52 万吨大颗粒尿素。空压机组是公司的A 类设备，空压机组的运行负荷直接决定整套系统的运行负荷，从而影响公司的经济效益。空压机每一级出口都设计一台换热器，对这一级出口的压缩空气进行换热，降低温度后再进入到下一级进行压缩。换热器的换热效率决定整个机组的负荷。换热器换热效率低则会造成机组出气量降低，从而导致运行负荷降低。换热器的热介质为压缩空气，冷介质为循环水。

1 问题描述

2018 年12 月5 日，空气压缩机末级换热器（E01003）出口工艺气温度由32 ℃上升至56 ℃，使系统负荷降低了10%。

2 原因分析

针对问题，成立专项攻关小组，充分收集、分析数据，通过中控电脑查找数据（图1）显示：

（1）2018 年11 月15 日—12 月10 日，中控显示末级换热器工艺气出口温度由32 ℃逐渐上涨至56 ℃。

图1 中控电脑界面

（2）现场末级换热器冷介质出口，即循环水回水就地温度表显示温度由48 ℃逐渐上涨至72 ℃。

（3）系统逐渐减负荷，使系统负荷降低10%。

3 利用鱼骨图分析原因

（1）循环水回水带气产生气阻。

（2）冷介质温度高。

（3）冷介质流速低。

（4）仪表故障。

（5）室内通风不畅，导致室温升高。

4 确定主要因素

（1）通过采集循环水系统中控电脑数据，发现循环水温度和流速在系统运行过程中数据平稳，温度曲线在系统运行过程中没有较大波动。可以排除冷介质温度高和流速低两个关键因素。

（2）通过仪表人员进行现场数据检测和排查，确定仪表运行正常，可以排除仪表故障这个关键因素。

（3）小组成员在现场放置温度计实测现场温度，确认室温为23 ℃，且在该室温下其他换热器温度曲线并无异常情况，可以排除通风不畅导致室温升高这个关键因素。

（4）对管线气阻造成换热效果差这个关键因素进行排查。小组成员分别打开冷介质管线和热介质管线上的排气阀，发现冷介质管线内有气体排出，说明管线内存在气体。冷介质内并没有气体来源，气体是从热介质（压缩空气）泄漏至冷介质（循环水）中，在管线内存留，造成气阻，导致换热量降低，引起换热器温度升高。

5 解决措施

由于整个系统不允许停车，因此降低换热器温度必须在线操作。经过讨论制订以下方案。

（1）在循环水回水管线上带压开孔，在线安装阀门，通过管线将水气排至气液分离罐。

（2）将气液分离罐内的气体排向大气，将液体回收至循环水塔池内。

（3）为防止泄漏量增大，停车检修时对此换热器进行更换。

6 具体操作方法和步骤

6.1 预制工作

（1）为保证循环水的流量，在管线上准备安装DN200 闸阀，并将闸阀打开至全开状态。

（2）在阀门进口预制管法兰并与此阀门进行连接。

（3）将管法兰的另一端与循环水管线进行对比，制作U形口。

（4）选择两根M24 的螺杆，保证长度能够从管法兰及阀门内通过。

（5）制作盲板法兰，厚度300 mm，保证与DN200 闸阀的法兰能够安装。中间位置开两个孔，尺寸为Φ25 mm，确保每个孔都能够穿过M24 的螺杆。制作垫片并将盲板安装至闸阀出口方向。

（6）确保安装螺母时，盲板中间孔的垫片尺寸合适。

（7）预制气液分离罐Φ2 m、高度1.5 m，材料为碳钢，壁厚20 mm，进出水方式为上进水下出水。罐体上方开孔作为排气孔。准备一个进水阀一个出水阀为DN200 蝶阀。

（8）在室内测量尺寸确定罐体安装位置预制其他连接管线。

6.2 现场准备工作

（1）在末级换热器冷介质出口管线上标定开孔位置。

（2）由于开孔处偏高，在开孔处下方搭设脚手架。

（3）准备吊装阀门的手拉葫芦。

（4）在脚手架周围搭设篷布，防止开孔时漏水喷射到周围其他设备。

（5）工器具准备齐全，角磨机及膜片等准备齐全，接好焊机。

6.3 现场实际操作

（1）带压开孔前，确定管线上的开孔位置，画出开孔轮廓线，并与之前预制好的接管进行尺寸对比。不仅要确保开孔后能够焊接上，还要确保管线上取下的这一部分能够从阀门内取出。

（2）利用角磨机，对轮廓线内边缘缓慢进行打磨，边打磨边淋水降温，并用测厚仪进行测厚，待剩余0.10 mm 时停止打磨。

（3）将两根M24 的螺杆穿入预制好盲板中间的孔内，将阀门、盲板、准备对口的短管、螺杆进行组装后，使用手拉葫芦提起与打磨口进行对接。找出螺杆在开孔处中间需要焊接的位置并进行标记。拆除两根螺杆。

（4）在中间部位将两根M24 的螺杆一端进行焊接。螺杆要保证从阀门内能够穿出，并能够从盲板中间的孔穿出。

（5）将阀门及短管等组件，与管线进行焊接，焊接时注意焊口要在打磨口外侧。

（6）焊接短管后，对组件各处螺栓进行紧固。确保阀门与进口短管连接紧固，以及阀门出口处盲板与阀门连接紧固，确保两根螺杆从整个组件内穿过，并从盲板中间的孔穿过。

（7）在螺杆上安装垫片及螺母，通过反复紧固产生拉力，锤击产生推力使打磨处发生疲劳断裂。

（8）沿螺杆方向向外抽出螺杆，将螺杆及管线的打磨部分一同从阀门内取出。

（9）关闭阀门。

（10）拆除闸阀出口处的盲板及螺杆等。

（11）连接提前预制好的管线及气液分离罐。将气体排向大气，液体排至循环水塔池内。

图2 设备部件

图2 为从循环水管线上通过带压开孔取下的部件、螺杆、盲板及螺母。

7 运行效果

安装分离罐后，工艺气温度由56 ℃下降至39 ℃，循环水出口温度由70 ℃降至50 ℃，系统运行负荷100%。

8 后期处理

2019 年6 月30 日，全厂停车，空压机停运，更换该换热器。