直燃机补燃高发泄漏问题分析

2017-01-12北京燃气能源发展有限公司设备管理部熊立国周国华

河北农机 2016年12期

北京燃气能源发展有限公司设备管理部熊立国周国华

直燃机补燃高发泄漏问题分析

北京燃气能源发展有限公司设备管理部熊立国周国华

北京燃气能源发展有限公司烟气热水补燃型溴化锂吸收式冷热水机组经过两年的运行发现，补燃高发连续三次出现高发换热管泄漏问题。通过对于泄漏管组检查分析可以得出：燃烧器火焰长度过长，经过高发墙板反射后直接接触部分管路，造成部分管路局部温度过高，出现结晶并腐蚀换热管路。

补燃高发；换热管泄漏；火焰长度；结晶；腐蚀

2015年7月至2016年2月，北京燃气能源发展有限公司国润新通项目1#溴化锂吸收式冷热水机组（型号为ZXQ-349 (32/37.5)H2M3）高压发生器多次发生溴冷机真空度压力上升，温度超过报警温度。经过检查发现，是由于高压发生器溴化锂与烟气换热管出现了泄漏。在半年的时间内连续发生三次高压发生器换热管泄漏情况，因此对其进行更换。本文通过整个机组运行及检查情况对高压发生器换热管泄漏进行了分析。

1 故障情况

根据直燃机运行原理，高压发生器是在真空环境下吸热蒸发，整体温度应维持在130℃以内，高发温度报警为165℃。直燃机高发温度控制由高发蒸发量决定，而蒸发量由真空度决定，一旦真空度下降，蒸发量降低，高发温度必然急剧上升。

三次国润新通项目部1#直燃机现场故障现象为：直燃机高发压力上升，高发温度上升造成直燃机温度报警停机。发现故障问题后对机组进行充氮气检查漏点，充氮气至144kPa时，在高发腔体内发现溴化锂溶液从针眼大的小孔往外流，从而判断故障均为直燃机高发换热管泄漏造成高发压力上升。

2 故障分析

为了查明高发换热管频繁泄漏的原因，通过解剖三次泄漏管进行分析判断，发现三次泄漏管路存在以下共同点：

（1）所有泄漏位置高度基本相同，均在距离地板高度10cm左右位置且泄漏管均位于墙板侧的前三排管路。

（2）所有泄漏管路外表面无腐蚀现象，仅为腐蚀一个针尖大小泄漏点。

（3）所有泄漏管内部均存在大量直径0.4mm的腐蚀性凹坑，根据溴化锂溶液的腐蚀特性可以判断该位置发生了晶体腐蚀。

（4）所有泄漏位置朝向均一致，面向高发墙面方向。

通过对高发换热管解剖分析可以得知，泄漏点是由于溴化锂腐蚀引起的。众所周知，溴化锂溶液对金属材料有较强的腐蚀性，对制造溴化锂吸收式机组中常用的碳钢、紫铜等金属材料具有较强的腐蚀性，因此直燃机机组中通常会添加铬酸锂(Li2CrO4)或钼酸锂作为缓蚀剂阻止溴化锂溶液对机组的腐蚀。未添加缓蚀剂的溴化锂溶液是无色透明的流体，添加铬酸锂后呈淡黄色。第三次腐蚀发生后，现场取样高发溴化锂溶液，颜色呈现黑褐色，说明溴化锂溶液中缺少缓蚀剂，已经发生一段时间的金属腐蚀。随后将溶液送至相关检测院进行检测，检测结果为溶液中的缓蚀剂含量不到最小标准值的50%。综上说明，溴化锂溶液中缺少缓蚀剂是造成腐蚀开始的原因。

通过观察解剖的高发泄漏管，我们还发现一个问题：泄漏管存在大约10cm长腐蚀严重的管段，同样的溶液为什么会产生腐蚀程度不一样的情况，且产生严重腐蚀的管段只有10cm长呢？

分析原因只有一个，就是此部分有溴化锂晶体形成，造成结晶腐蚀。根据设备运行原理可知，高压发生器中的溶液为低浓度溶液，溶液浓度约为54%，只有在溶液浓度高于70%后才会出现结晶情况，高发燃烧器火焰产生的烟气是给高发溶液提供热源的，直燃机运行过程中，溶液与烟气换热蒸发，烟气温度无法使换热管局部温度过高进而造成局部浓度过高，那么只有燃烧器火焰的高温直接作用于换热管才可以产生局部超高温，造成局部高温结晶腐蚀。为了验证燃烧器火焰长度情况，现场通过热成像仪检测发现，直燃机燃烧器火焰过长造成火焰外焰产生折射而直接作用于换热管上造成局部高温，导致局部溶液浓度高于70%，发生晶体腐蚀。图1为高发火焰示意图。

图1 高发火焰简易示意

综上分析判断，本次直燃机高发换热管泄漏主要原因是燃烧器火焰长度调整不当导致局部高温，发生结晶腐蚀。

3 解决方案

3.1 溴化锂溶液调整

溴化锂溶液在制冷机中使用一段时间后，溶液中添加的缓蚀剂会随着机组的运行而逐步消耗，当溶液中的缓蚀剂越来越少，甚至没有时，溶液pH会增大或变小。碱性溶液对机组的腐蚀程度会越来越强，机组内壁所产生的锈蚀物与杂质也会不断增加。锈蚀物与杂质随溶液的循环附在铜管表面产生垢质，从而导致其热交换效率大大降低，浪费能源；同时，溶液在吸收器内的吸收效果也会降低，从而影响机组的制冷效果。

如果锈蚀物与杂质较多，轻则不凝性气体增多，真空度下降，制冷效果差；重则有可能就会堵塞屏蔽泵造成电机烧毁，或堵塞溶液喷淋造成机组无法运行等重大事故，使用户蒙受重大的经济损失。所以，当机组溶液颜色发生变化和其它各项指标不正常时（溴化锂标准如表1所示），溶液须立即做调整处理。

表1 溴化锂溶液指标（HG/T2822-2012）

3.2 燃烧器选型需配套及调节

一旦燃烧器选型过大或者进气量等调节过大也会造成火焰长度过长或者因燃烧热值过高而造成高发器内温度过高。国润高发更换后，由专业技术人员对于直燃机进气量进行了重新的调整，进气量降低了40%，未影响直燃机的冷量输出。

3.3 调节翻板及燃气量调节

项目部操作人员在日常操作过程中，未对直燃机烟气管道翻板进行过调整。烟气管道翻板起到调节烟囱吸力作用，翻板打开越多吸力越大，火焰长度越长，火焰温度也高，对于高发换热管也有影响。

3.4 直燃机高发火焰观察孔

国润新通项目部直燃机是双良公司改型新型直燃机，为减少泄漏点等，取消了原直燃机中的高发观火孔及溶液液位观察孔等。这种设计的目的是减少泄漏点，保持真空度等，但是对于操作人员的日常操作造成了很大的不确定性，例如无火焰观察孔造成操作人员根本无法确定火焰长度等等，如果机组设定出现问题如本次事故，操作人员是无法自行判断的，只能依赖于较为先进的红外线成像仪等设备，高发本体的保温等又会对设备检测构成影响，所以设备的改进应从多个方面进行考虑。

4 结论

直燃机补燃高发泄漏问题是一个个例，问题的出现源于我们日常运行过程中对于一些不经意间的细节的把握出现了问题。所以我们应该在日常运行中加强细节的掌握，避免不当操作或调整对设备产生严重的危害。

图4 控制流程

74HC138作用于高性能的存贮译码或要求传输延迟时间短的数据传输系统，是一款高速CMOS器件，74HC373原理和其相同。地址锁存器74HC138和74HC373、可编程并行接口81C55、82C55等原件组合成如下单片机。“0”表示低电平，“1”表示高电平，在停车系统最低处设有压力感应器，在汽车进入停车托架后，停车系统最低处的压力感应器脉冲输入信号，电位动作由“1”转换为“0”，停车系统动作进行旋转。当整体停车系统存在安全隐患时，中断信号被引入，停车系统停止存取车动作，停取车原理如图5所示。