淺析磁翻板液位計在鋼鐵廠換熱設(shè)備疏水問題及處理方法 ：

目前,，一些換熱站的大型換熱設(shè)備，以管式換熱器為例，一般集中布置,，上層為換熱設(shè)備本體,，下層為冷凝水回收裝置,，這樣既節(jié)省占地面積,，又方便冷凝水回收。但是近年來,，一些換熱站將換熱設(shè)備,、冷凝水回收裝置等設(shè)備共同布置在一個水平面上，此時如何使這些換熱設(shè)備在蒸汽不斷變化的情況下,，形成的冷凝水仍可以正?；厥眨媾R著新的挑戰(zhàn),。本文主要討論此問題的解決辦法,。
               
   鋼京唐鋼鐵公司為滿足鋼鐵廠正常的生產(chǎn)需要,，在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置集中采暖站所5座,，分別為1#、2#,、3#,、4#、5#換熱站,，分布于全廠,，主要負責對全公司內(nèi)各有關(guān)生產(chǎn)和生活與管理設(shè)施建筑進行采暖所需要的高、低溫熱水的供應(yīng),，同時兼顧平衡管網(wǎng)蒸汽用量,。各換熱站主要的換熱設(shè)備為汽-水式管式換熱器，蒸汽在各換熱器中放熱后產(chǎn)生的冷凝水,，全部回收送至廠區(qū)各工藝設(shè)備做為生產(chǎn)用水,。但是當管網(wǎng)、用戶等外界原因造成進入管式換熱器的蒸汽量較少,、壓力較低時,，致使換熱過程中形成的凝結(jié)水無法回收，在管式換熱器內(nèi)逐漸增多,，凝結(jié)水液位持續(xù)偏高,，換熱效率急劇降低,，其中尤以大型換熱器更為嚴重。為此本文以鋼京唐鋼鐵公司4#換熱站為例,，對現(xiàn)場兩臺QTQH-W-N-32MW型高溫汽-水換熱器總結(jié)分析后,，提出了一種全新的解決換熱器疏水問題的新方法，以適應(yīng)外界蒸汽的不斷變化,。
 1,、水系統(tǒng)簡介
 1.1 補水箱
 站內(nèi)設(shè)置一個補水箱，補水箱容積為20m3,，具體尺寸為3000×3000×2500mm,，補水箱設(shè)有進水口、排污口,、溢流口,、箱人孔、液位計接口及水泵進水口等必要接口及內(nèi),、外爬梯,，底部設(shè)有隔欄。其中進水口配有自動浮球閥,，浮球閥可根據(jù)水箱液位自動開閉,。底部隔欄可以有效地過濾水箱內(nèi)的硬性雜質(zhì)。該水箱用于緩沖系統(tǒng)水流量的變化,，防止水流量波動較大時,，影響供暖系統(tǒng)的正常運行。
 1.2 自動變頻恒壓定壓補水裝置
 該站設(shè)一套自動變頻恒壓定壓補水裝置,，含變頻補水泵2臺,，變頻控制箱1套，單臺水泵主要參數(shù)如下：（1）流量：20m3/h,；（2）揚程：58.8m,；（3）電機功率：11kW/380V；（4）輸送水溫：≤40℃,；（5）環(huán)境溫度：5℃～40℃,；（6）工作壓力：≤1000kPa。該裝置的運行方式有手動,、自動兩種,，自動時可根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況自行設(shè)置相關(guān)參數(shù)。在供暖系統(tǒng)穩(wěn)定運行期間,，一般設(shè)置為自動補水,，水泵一用一備，兩個水泵按照設(shè)定時間自動切換運行，裝置通過安裝在與系統(tǒng)相連管道上的壓力傳感器,，檢測系統(tǒng)壓力,，并將數(shù)據(jù)上傳至內(nèi)部的CPU，通過比對預(yù)設(shè)參數(shù),，來控制變頻補水泵的啟停,。當系統(tǒng)壓力等于已經(jīng)設(shè)置的壓力參數(shù)時，水泵停止運行,，進入休眠期,，待系統(tǒng)壓力降低時，再次變頻啟動,。同時該裝置設(shè)置有自動泄壓閥,，當系統(tǒng)壓力超過預(yù)設(shè)參數(shù)時，裝置將通過自動泄壓閥泄壓,，以此來維持系統(tǒng)的恒壓,。
1.3 循環(huán)水泵
 該站共設(shè)3臺ISR200-150-440型臥式高溫熱水循環(huán)泵，正常工作時兩用一備,，每臺水泵的主要參數(shù)如下：（1）流量：550m3/h,；（2）揚程：54.5m；（3）所配電機功率：132kW/380V,；（4）工作溫度：≤100℃,；（5）工作壓力：≤1200kPa。水泵采用彈性聯(lián)軸器連接,。配標準軸承,，水泵葉輪青銅材質(zhì)、耐腐蝕,；泵體樹脂砂鑄造,，泵軸采用不銹鋼材質(zhì),。其中泵的轉(zhuǎn)子及其主要的旋轉(zhuǎn)部件均進行了靜平衡和動平衡試驗,。靜平衡精度不低于GB9239中的G6.3級，動平衡精度不低于GB9239中的G2.5級,。泵的振動在無汽蝕運轉(zhuǎn)條件下測量,，軸承處的振動值符合JB/T8097的規(guī)定。水泵的啟動方式分為就地啟動和遠程啟動兩種方式,。
 2,、蒸汽系統(tǒng)簡介
 2.1 蒸汽管道
 該站的蒸汽管道主路由一次電動切斷閥、Y型過濾器,、減壓閥,、電動調(diào)節(jié)閥、二次手動閥等五大部分組成；旁路只設(shè)置一道手動閥,。正常情況下,，廠區(qū)管網(wǎng)蒸汽通過主路進入管式換熱器。電動切斷閥用于緊急情況下快速,、可靠地切斷蒸汽源,。Y型過濾器用于過濾蒸汽攜帶的硬質(zhì)雜質(zhì)。雜質(zhì)可通過設(shè)備自帶的排污口定期排出,。銘宇減壓閥通過調(diào)節(jié)其自身的調(diào)壓螺栓,，來調(diào)整進入管式換熱器的蒸汽壓力，以保證進入管式換熱器的蒸汽在允許的正常壓力范圍內(nèi)波動,。電動調(diào)節(jié)閥一般設(shè)置為遠程操作,，廠區(qū)中心調(diào)度通過遠程調(diào)節(jié)閥的開度，來控制進入管式換熱器的進汽量,，以適時地調(diào)整供暖溫度,。二次手動閥正常工作時處于全開狀態(tài)，其主要用于電動調(diào)節(jié)閥退出運行后調(diào)節(jié)蒸汽量,。旁路閥門一般處于常閉備用狀態(tài),，當管網(wǎng)壓力過低蒸汽無法通過減壓閥，或是主路檢修需隔離時,，通過開啟旁路提供蒸汽,。
2.2 冷凝水回收裝置
 該站共配有3套冷凝水回收裝置，單套裝置的處理水量為40t/h,。每套裝置由回水主機罐體,、除污器、汽蝕消除器,、調(diào)壓裝置,、凝結(jié)水給水泵、液位傳感器,、電氣控制柜等七大部分組成,。管式換熱器運行過程中形成的冷凝水經(jīng)疏水器后，先后通過上升管道,、水平管道進入回收裝置的主機罐體,。此時，先通過精密過濾器,、除污器,，把整個管道中的油污、硬質(zhì)雜質(zhì)通過機械物理處理,，使雜污物通過回收裝置開設(shè)的排污閥定期排出,。而罐內(nèi)的凝結(jié)水通過汽水分離器使二次汽與飽和凝結(jié)水得到分離，進而使二次汽在密閉的罐體內(nèi)保持一定的空間與凝結(jié)水保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，然后凝結(jié)水通過汽蝕消除器,，進入配套使用的給水泵送至廠區(qū)管網(wǎng),。
3、換熱系統(tǒng)簡介
3.1 管式換熱器
 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,，又稱熱交換器,。換熱器是生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞*的設(shè)備。在熱量交換中常有一些腐蝕性,、氧化性很強的物料,，因此要求制造換熱器的材料具有抗強腐蝕性能。換熱器的分類比較廣泛,，主要分為：螺旋板式換熱器,、波紋管換熱器、列管換熱器,、板式換熱器,、管殼式換熱器、容積式換熱器,、浮頭式換熱器等,。鑒于要求制造換熱器的材料具有抗強腐蝕性，因此可以用石墨,、陶瓷,、玻璃等非金屬材料以及不銹鋼、鈦,、鉭,、鋯等金屬材料制成。但是用石墨,、陶瓷,、玻璃等材料制成的換熱器有易碎、體積大,、導(dǎo)熱差等缺點,，用鈦、鉭,、鋯等稀有金屬制成的換熱器價格過于昂貴,，而用不銹鋼制成的換熱器則抗腐蝕性較差，易產(chǎn)生晶間腐蝕,。
該站高溫水汽-水管式換熱器共有２臺，單臺設(shè)備的主要參數(shù)如下：（1）換熱負荷：32000kW,；（2）熱水循環(huán)量：550m3/h,；（3）供水溫度：130℃；（4）回水溫度：80℃；（5）蒸汽計算壓力：0.2-0.4MPa,；（6）蒸汽計算溫度：200℃,，設(shè)備耐溫按300℃考慮；（7）凝結(jié)水出水溫度：≤85℃,；（8）耗蒸汽量：48t/h,；（9）水側(cè)工作壓力：≤1200kPa。該換熱器內(nèi)部管材質(zhì)為：不銹鋼,。
管式換熱器的工作原理：
如下圖所示,，壓力為0.4~0.6MPa的飽和蒸汽由蒸汽入口進入管式換熱器，經(jīng)折流板,、隔板上下流通,，z終其大部分熱量被熱水吸收，形成凝結(jié)水從凝結(jié)水出口流出,。一次熱水（溫度約為20℃）從熱水入口流進,，經(jīng)過從左向右的換熱管流至封頭，在經(jīng)過從右向左的換熱管從熱水出口流出,，變成二次熱水,，二次熱水流向系統(tǒng)，放熱后流回換熱站循環(huán)水泵入口,，經(jīng)加壓后再次流向熱水入口,，如此反復(fù)循環(huán)加熱，z終向用戶提供80~130℃的高溫熱水
4,、疏水問題
4.1 換熱初

鋼京唐鋼鐵公司4#換熱站于2008年冬季投產(chǎn),，當時由于大部分外界用戶不具備供暖條件，站外一些采暖管道也未安裝到位等諸多問題,，致使4#換熱站無法帶齊所有的高溫用戶,，只需要少量的蒸汽，便可以滿足用戶的要求,，因此換熱器無法滿負荷正常運行,，在這種情況下，由于進入管式換熱器的蒸汽量較少,，同時在其內(nèi)部沒有形成足夠的壓力,，導(dǎo)致形成的少量冷凝水經(jīng)過疏水器后，根本無法通過疏水器后的上升管道回到凝結(jié)水箱,，z終在換熱器內(nèi)的冷凝水逐漸增多,，磁翻板液位計長期顯示高液位，而換熱器的換熱效率也開始急劇下降,，后期甚至出現(xiàn)嚴重的撞管現(xiàn)象,，直接威脅設(shè)備的使用壽命,。
 4.2 換熱中期
 鋼京唐鋼鐵鋼鐵公司4#換熱站在2010年冬季隨著廠區(qū)內(nèi)各項工程的結(jié)束，站內(nèi)的高溫管式換熱器幾乎帶齊所有的用戶,，換熱器也接近滿負荷運行,，換熱過程中形成的凝結(jié)水幾乎全部回收。但是換熱站作為平衡全廠管網(wǎng)蒸汽的重要設(shè)施,，往往需要根據(jù)管網(wǎng)蒸汽量,，做出適時調(diào)整。在管網(wǎng)蒸汽短缺的情況下,，換熱器只得間斷性地使用少量蒸汽,。通過現(xiàn)場長期觀察，這種情況往往換熱器內(nèi)的凝結(jié)水又開始逐漸增多,，銘宇磁翻板液位計顯示高液位,，換熱效率逐漸下降，出現(xiàn)撞管等現(xiàn)象,，威脅設(shè)備使用壽命,。
 4.3換熱后期
隨著換熱設(shè)備及其附屬設(shè)備的長期運行，換熱器的疏水器有時會出現(xiàn)工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象,，導(dǎo)致?lián)Q熱器在換熱過程中形成的冷凝水不能*回收,，而是在換熱器內(nèi)逐漸增多，z終同樣導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降,，出現(xiàn)撞管等現(xiàn)象,，威脅設(shè)備的使用壽命。
5,、解決辦法
5.1如上圖所示,，在原上升管道與疏水器之間增加兩條回路，其中主路由止回閥,、管道泵組成,。管道泵與換熱器的銘宇自控磁翻板液位計連鎖，根據(jù)現(xiàn)場具體運行情況設(shè)置高,、低液位管道泵自動啟停,，磁翻板液位計的數(shù)值上傳至廠區(qū)指揮中心，實時遠程監(jiān)控,，同時增設(shè)管道泵的緊急停止按鈕,。旁路僅設(shè)置止回閥。在正常情況下,，凝結(jié)水可以通過旁路的止回閥順利地回收到凝結(jié)水回收裝置中,；在非正常情況下，則可以憑借管道泵加壓后,，順利回收,。
5.2如上圖所示,，在原排污管道的手動閥門下側(cè)增加電動閥門,。正常運行期間手動閥門處于常開狀態(tài),，電動閥門與換熱器的銘宇自控磁翻板液位計連鎖，設(shè)置高,、低液位自動啟停,。此高液位上限應(yīng)高于管道泵啟動時的上限，作為管道泵檢修時或是冷凝水過多時的后備,，從而保證換熱設(shè)備的正常運行,；此低液位的上限可應(yīng)略高于管道泵停止時的上限，保證管式換熱器內(nèi)存有少量的凝結(jié)水,，減少蒸汽對設(shè)備的直接沖擊,。
6、總結(jié)
 雖然通過調(diào)節(jié)手動排污閥可以排出部分凝結(jié)水,，適當緩解管式換熱器的高液位,，但是這種方法既浪費凝結(jié)水，又在現(xiàn)場應(yīng)用中有局限性,。閥門開度的大小,，直接關(guān)系到管式換熱器內(nèi)凝結(jié)水液位的高低，過大會使蒸汽還未*放熱便直接溢出,，過小又會使設(shè)備液位逐漸升高,，因此往往需要專人在現(xiàn)場反復(fù)調(diào)節(jié)，不僅消耗了大量的人力和物力,，實際效果也并不理想,。鋼京唐鋼鐵公司4#換熱站將上述兩種辦法相互結(jié)合，在原來的基礎(chǔ)上增加部分設(shè)備后,，通過2010年冬天的運行檢驗,，不僅從根本上解決了大型換熱設(shè)備的疏水問題，釋放了人力,，而且提高管式換熱器的換熱效率,，使設(shè)備可以長期、穩(wěn)定地運行,。

擴展閱讀：銘宇磁翻板液位計