空压机站冷凝水排水系统的设计与应用

2021-06-29徐永强

冶金动力 2021年1期

徐永强

（北京首钢自动化信息技术有限公司，河北唐山 063000）

前言

首钢京唐公司共有5 座空压机站，分别为铁区空压站、钢区空压站、轧区空压站、烧结空压站、小冷轧空压站；共计27 台空压机。5 个空压站分别把压缩空气送至管网，为全公司提供仪表气、动力气源等。

空压机站主要工艺是将空气过滤、压缩、脱湿除水送入管网后供各主流程使用。过滤采用纸筒过滤器将灰尘等杂质滤掉，然后经压缩机压缩到0.7 MPa 左右，再又经过干燥器脱水得到无尘无水的仪表气源。空压机采用美国艾非特公司空气压缩机，此空压机采用三级压缩，将空气压力保持0.65 MPa以上，最高可达0.8 MPa，并采用先进碳封技术，将润滑油与压缩空气隔离，使用户得到干净无油的压缩空气。

1 冷凝水排水系统设计必要性

由于空气中含有水分，大气经过压缩机压缩以后产生高温高压气体（压力0.85 MPa，温度120 ℃），高温高压气体经过中间冷却器冷却后会产生大量冷凝水。

为了确保压缩空气的品质，每台空压机出口配备一台余热再生干燥器，主要用于处理压缩风中的水分。压缩空气经过干燥器冷却器冷却后，在干燥器气液分离器中会分离出大量液态水，另外干燥器塔体底部安装有泄水管，主要用于干燥器运行当中塔体底部冷凝水排放。

一期设计，将空压机和干燥器产生的冷凝水经过疏水系统直接排入到管沟，在管沟末端安装有一台潜水泵，用于将冷凝水引至生产排水系统。

由于管沟空间狭小，潜水泵无法安装自动抽水装置，管沟中的冷凝水都是由操作工根据液位来启停潜水泵抽取。空压机站从投产至今已达10年，管沟中的管道和阀门由于长时间冷凝水浸泡，腐蚀情况极其严重。

由于冷凝水排放途径设计不合理，导致管沟中的管路和阀门腐蚀。为了保证给回水管道正常运行，延长管道和阀门使用寿命，我们决定重新设计干燥器和空压机的冷凝水排放系统。将空压机和干燥器产生的冷凝水直接引至生产排水系统，确保管沟和冷凝水排放系统保持独立。

2 冷凝水排水系统设计原理

空压机和干燥器之间大约跨度为6 m，中间道路下面敷设有电缆，所以空压机和干燥器需要各自设计冷凝水排放系统。空压机北侧预埋DN200 主排水管道，将DN100 管道接至机组排水点，在每根DN100 管道上预留DN50 预留口。在干燥器南侧预埋DN100 主排水管，每根DN100 管道上预留DN50预留口，设备冷凝水排水管接至减压集水箱。钢区空压站设计图如图1。

图1 冷凝水排放系统

空压机和干燥器的排水管包括直接排放和疏水器排放两个单元，正常运行时依靠疏水器排放冷凝水，当疏水器故障时，打开旁通管阀门，直接排放，如图2。

图2 冷凝水排水管路

不管是疏水器排放还是直接排放，排放管都带有一定压力。为了避免空压机排水管路出口出现喷溅，DN200主排水管不带有压力，专门设计了一个减压集水箱。排放管与箱体之间采取软管连接，操作工在巡检过程中可以通过挤压软管来判断排水管是否出现堵塞，而且软管连接还便于检修。

3 减压集水箱原理及结构介绍

携带冷凝水的压缩空气直吹减压集水箱内壁，在箱内喷溅，由于箱内设置了挡板和除雾器，喷溅的冷凝水被挡在箱内，冷凝水沿着排水管道排至生产排水系统，夹带着水雾的空气通过除雾器后从排气孔排出。为防止杂质进入生产排水系统，在减压集水箱底部增加过滤网，减压集水箱结构如图3。

图3 减压集水箱

4 冷凝水回收

在钢区空压机站的冷凝水排水系统改造成功经验之上，结合铁区空压机站实际情况对冷凝水进行了回收。钢区空压机站冷却水由炼钢泵站供应，而铁区空压机站冷却水由站内水泵房自主供给。由于站内水系统循环量小、浓缩倍率较高，导致循环水的硬度、碱度、浊度等指标升的太高，水的结垢倾向增大。为了保证水质指标，通过调节外排水量和补水量来控制指标超标。通过对炼铁空压机站冷凝水取样化验，结果显示站内冷凝水指标远远好于补水指标，于是决定将站内冷凝水回收。通过回收冷凝水，一可以改变水质，二来还可以减少补水量。铁区空压站减压集水箱见图4。