燃气直燃机

燃气直燃机（精选五篇）

燃气直燃机 篇1

一、火焰探测器的工作原理及功能

9FA燃机燃料为天然气, 主要成份为甲烷 (CH4) , 是含氢燃料的一种, 燃烧时火焰成份偏向于紫外光, 色温较高, 检测起来比紫光到红光的可见光谱更为可靠, 所以一般采用紫外原理的探测器。9FA燃机在15#、16#、17#、18#燃烧室各装有火焰探测器, 由于燃机运行时缸体温度可达150℃左右, 一般使用冷却水盘管对火焰探测器进行冷却, 以免火焰探测器电子元器件受到高温影响, 冷却水来源为闭式冷却水系统。

燃机启动过程和正常运行中, 火焰探测器用来监视喷入燃烧室的燃料是否点燃, 程序设计为4 个火焰探测器2 个及以上检测到火焰并稳定2s, 则认为燃机点火成功, 否则燃机点火失败, 燃机跳闸, 必须到盘车转速后重新发启动令, 然后进行燃机清吹, 避免天然气积留在燃烧室引发爆燃。

二、火焰探测器故障案例分析

1.2#机燃机18#火焰探测器冷却水管两次断裂事故

(1) 事件概述。

2012 年8 月8 日, 2#机负荷330MW, 3X轴振3X涨至0.228mm, 机组跳闸, 运行人员检查发现透平间燃机18#火检冷却水接口裂开漏水, 随即关闭透平间内火检冷却水进、回水手动阀。8 月9 日夜班, 运行人员发现膨胀水箱液位急剧下降, 就地检查发现18#火检的冷却水管断裂, 闭冷水从断开的管道呈水柱状喷到燃机透平缸体上, 关闭火检冷却水进回水手动阀, 并汇报省调停机。

(2) 事件经过。

冷却水管第一次断裂后处理情况:8 月9 日, 对18#火检冷却水管进行检查, 检查发现存在两个问题。第一, 18#火检冷却水回水环管断裂;第二, 17#火检冷却水回水管与18#火检冷却水进水管有碰撞磨损现象。事件处理过程:更换18#火检冷却水管环管、17#和18#火检磨损的冷却水管。冷却水管断裂情况见图1。

冷却水管第二次断裂后处理情况:8 月10 日, 对18#火检冷却水管进行检查, 检查发现18#火检冷却水进水环管断裂。处理过程:更换冷却水环管, 并加工固定支架, 将冷却水管固定。8 月10 日机组启动后运行至今, 冷却水管正常。

(3) 事件原因分析。

冷却水管第一次断裂的原因:燃机轴向位移波动、大轴窜动、燃机瓦振大、冷却水管振幅大, 导致冷却水管金属材料产生疲劳, 且联焰管法兰泄漏导致空间温度高, 再加上冷却水管相互之间的碰磨, 这3 个因素导致了第一次冷却水管断裂事件的发生。

冷却水管第二次断裂的原因:由于燃机振动大问题没得到解决, 冷却水管仍存在振幅大问题, 且冷却水管进行了卡套接头焊接处理, 环管弯头材料特性有可能发生变化, 这两个因素导致了第二次冷却水管断裂事件的发生。

2.4#机燃机18#火焰探测器冷却水管松脱事故

(1) 事件经过。

2013 年4 月17 日, 4#机缺陷处理后恢复闭式冷却水系统时, 发现燃机透平间18#火检冷却水管松脱, 透平间地面有大量的水, 透平间内燃机有异音, 运行人员迅速隔离闭式冷却水系统。

(2) 事件处理过程。

事件发生时, 现场有检修人员在场, 听到燃机异音后, 发现18#号火检冷却水进水管松脱, 而卡套上的螺母未松动, 仍紧固在火检的冷却盘管上。检修人员重新更换火检冷却水进水管及卡套, 开启火检冷却水进水木管排气堵头, 并恢复闭式冷却水。

(3) 事故原因分析。

冷却水管卡套接头主要有环形件及锥形件, 正常情况下管子装入卡套接头后拧紧螺母, 将使环形件嵌入锥形件, 这样使整个锥形件咬住水管而不会松脱。分析更换下来的卡套, 发现该卡套上的环形件未嵌入锥形件, 是造成此次火检冷却水管松脱的主要原因。

3. 两次火检冷却水管松脱的事故总结

从以上两次火检冷却水管的接头松脱导致冷却水泄漏, 当冷却水喷到燃机透平缸体、压气机缸体时, 高温的缸体突然受冷收缩, 透平、压气机动叶片与缸体产生动静碰磨, 严重时产生叶片、缸体受损, 造成无法修复的故障。

两次火检冷却水管接头松脱事件, 说明卡套接头的施工工艺尤其重要, 必须严格把关检修方的检修质量, 必须履行专业级、部门级、厂级三级验收制度。

4. 火焰探测器存在其他故障现象及分析

4 台机组自2009 年投产以来, 屡次发生火焰探测器强度突然波动的现象, 尤其是18#火检尤为突出, 一般采取的措施是临时将火焰存在信号强制, 机组停运两天以上, 燃机缸体冷却后, 检修人员才能登上燃机缸体进行检修工作。在更换火焰探测器后, 火焰检测强度波动问题基本能解决。

分析认为, 火检存在检测强度波动问题的原因有:第一, 18#火检处于冷却水管的末端, 而冷却水管直接暴露在透平间高温环境中, 由于辐射作用, 冷却水管中冷却水受到加热, 冷却效果会降低, 会直接影响到火检的使用寿命。第二, 冷却水管处于冷却水系统的高点, 长时间运行时容易积存空气, 影响冷却效果。

三、火焰探测器可靠性研究

1. 主流F级燃机的火焰探测器对比 (表1)

2. 火焰探测器可靠性提升措施

(1) 从3 种主流F级燃机电厂火检设计规格和使用情况来说, GE燃机本体无保温, 火检工作环境最为恶劣, 且有较高的故障率。可深入论证燃机本体保温的可行性, 如GE机型的透平间环境温度能将至其他两种燃机机型水平的话, 火检冷却水管可拆除, 同时可降低火检故障率, 日常点检也可顺利进行。

(2) 对冷却水管进行优化设计及改造。一是不锈钢管安装角度改变减少振动。二是S型管道设计缓解振动。

(3) 卡套接头进行改型。将现有螺纹卡套接头改型为螺纹对焊活接接头。可解决卡套接头因卡不紧导致松脱的问题。

(4) 将冷却水管母管至各个火焰探测器的冷却支管更换为金属软管, 避免因冷却水管振动在卡套接头处产生应力。

(5) GE火检三种冷却方式对比如表2 所示。

由上表可知, GE火检原设计并不是只可以用冷却水进行冷却, 也可进行压缩空气冷却。可在1 台机组1个火检探头上进行压缩空气冷却方式的试验性研究, 但试验过程中, 火检可靠性无法得到保证, 需将此火检保护信号退出。

(6) 使用新型的无水冷却的耐高温火焰探头, 彻底取消冷却水, 永绝后患。

四、火焰探测器升级改造的实践

根据火焰探测器的可靠性研究结果, 综合各类方案的优缺点, 决定采取永久取消火检冷却水的方案。方案分两步走, 第一步进行火检压缩空气冷却的试验, 第二步进行新型无水冷却火检的试用。

1. 火焰探测器空气冷却方式改造试验

试验目的:本次试验将水冷却方式改为空气冷却, 并辅以相关隔热措施, 若能将火焰探测器温度冷却至允许温度 (-30 ~ 150℃) 即可保证设备正常运行, 现场通过温度测点验证火焰探测器空气冷却可行性。

试验方案:火焰探测器外部加装隔热罩并刷隔热保护涂料, 火检延长管处包裹保温棉, 防止高温辐射。火焰探测器环管开孔并通入压缩空气, 冷却火焰探测器本体及周边环境温度。

隔热罩内部、外部分别安装1 支温度热电偶, 检测空间温度, 火焰探测器本体安装1 支贴片热电偶, 测量火焰探测器本体温度。

试验结果:经过安装隔热罩和通入空气进行冷却, 火检探头本体温度始终在180℃左右, 超出火检探头的最大允许工作问题, 探头处于故障状态。试验结果证明空气冷却方式不可行。

2. 无水冷却火焰探测器改造

对火电厂、燃机电厂的无水冷却火焰探测器信息进行收集, 目前有以下两类。

(1) GE配套火检, 火检由探头、光纤、信号放大3 个组件组成。探头检测火焰, 通过光纤传输至信号放大器, 而后将信号送至控制系统。整套火检为两线制4 ~ 20m A供电方式, 直接代替原有火检, 探头工作环境温度可达200℃。

目前该型号火检已在4 台机组中3 台18#燃烧室安装, 改造后, 使用情况良好。

(2) 美国FORNEY公司Flamehawk火焰检测器。Flamehawk火焰检测器由探头、光纤、放大器3 个部件组成。工作原理:安装在燃机火焰筒上的探头检测燃烧火焰的紫外UV光谱成分, 通过光纤将火焰信号传至安装在燃机罩壳外的放大器, 经过放大器的电路部件转换成4 ~ 20m A信号, 传至MARKVI系统。探头:316SS、法兰安装、石英镜头、工作温度-40 ~300℃。光纤:316SS双层护套、螺纹连接、工作温度-40 ~ 350℃。放大器:响应时间小于50ms、两线制4~ 20m A、工作温度-30 ~ 70℃, 带火焰强度指示。目前该型号火检在1 台机组18#燃烧室安装, 改造后, 使用情况良好。

五、结语

火焰探测器在燃机火焰监测系统上有着重要作用, 冷却水安全问题和信号稳定问题都严重影响燃气轮机的安全稳定运行。通过火焰探测器的冷却方式试验和无水冷却火焰探测器的改造, 永久解决冷却水的泄漏问题, 同时提高火焰信号的稳定性, 有利于燃气轮机长周期稳定运行。

摘要：介绍GE 9FA燃气电厂燃机火焰探测器几起故障, 深入分析其故障原因并提出提高火焰探测器可靠性的措施。通过改造实例, 介绍了近年来某电厂针对燃机火焰探测器所进行的可靠性研究和实际优化改造实例, 为防范燃机火焰监视系统故障提供多种思路。

关键词：火焰探测器,保护,改造,优化

参考文献

燃气直燃机 篇2

北京太阳宫燃气热电有限公司关于2号燃机天然气系统泄漏故障停机的分析报告

一、事故经过

2011年7月5日04：40，2号燃机启动，04：49燃机起动清吹过程中，2号燃机MARK-VI发“HAZ GAS MONITOR RACK 3LEVEL HIGH”报警，查看MARK-VI危险气体画面发现气体阀门间危险气体浓度监测仪表45HT-9B探头最高至10LEL（报警值是10 LEL，表示天然气爆炸浓度下限4%的%10），45HT-9C探头最高至4 LEL，2号燃机启机程序自动闭锁，启动失败，燃机开始降速停运。

经过对气体阀门间燃气模块进行查漏，确认两处漏点：1）PM4阀门阀杆处泄漏严重；2）双筒滤网切换阀一侧阀杆有轻微渗漏，公司决定立即组织消缺，经过一个白天的连续处理，2号燃机于当晚23：37并网，截止到目前为止，#2燃机运行各参数正常。

泄漏点如下图所示：

二、事故分析

经过对PM4阀门进行解体发现，该阀门的阀杆密封（O型圈）破裂，导致天然气泄漏。深刻分析，主要有以下几个方面的原因：

（1）从解体拆除的O型圈破裂的情况看，属于O型圈材料缺陷。该O型圈无法很好地适应天然气冷热温度变化带来的塑性变形，从而破裂导致天然气泄漏。

（2）该阀门在阀杆处的密封结构设计不尽合理。1）机组运行期间，天然气温度高达185℃；

2）GE公司设计燃机本体外壳无保温层，机组运行期间，透平罩壳内的局部温度高约120℃；

3）燃气模块与透平罩壳相通。以上三点会引起燃气模块内部温度偏高，即燃气控制阀的运行环境很差，如此工况下，燃气控制阀阀杆密封采用的单O型圈极易因塑性变形导致密封失效。

三、下一步工作安排及防范措施

通过对此次天然气泄漏事故的抢修，我们将吸取深刻教训，组织认真分析，制定防范措施，安排好下一步工作：

（1）请专业机构对损坏密封圈进行检查分析，确定其材质、质量适用性，必要情况下联系原厂家对密封材料进行升级。

（2）燃机燃气小间在机组停备时系统不带压，无法进行天然气查漏；可以考虑在每次机组启动前一天，联系热工专业强制开辅助关断阀，对燃气模块内的管道系统进行充压查漏，确保发现问题处理时间；该项措施作为今后机组启动前定期工作执行。

（3）尽快组织与设备制造厂家就事故原因进行讨论，制定有针对性的技术改造方案，并对库存的阀门进行改造实施，待停机检修过程中，分别对在装的两套燃气控制阀进行相应改造。

北京太阳宫燃气热电有限公司

燃气直燃机 篇3

关键词：直燃机,燃油系统,燃气系统,排气系统

1 前言

直燃机是依照中央空调行业常规标准来设定各项技术性能指标的。它与电制冷机的外接管路系统以及燃油 (气) 锅炉的燃料、排烟系统完全一样。专业设计人员应按照国家规范准确而快捷地完成设计任务。

2 简述直燃机房的设计施工

直燃机的安装施工, 一般有一个由焊工、钳工、电工组成的小型安装队伍即可完成。施工人员只需连接冷温水、冷却水、燃料、排气的管道和电缆。安装工艺与常规热水锅炉及电制冷机是一样的, 而且不需获取锅炉安装许可证和办理其他报批手续。这是因为直燃机是负压运行, 无爆炸危险, 不属锅炉、压力容器安全监察范围。虽然直燃机的燃烧设备具备可靠的安全保护装置, 符合国家消防规范要求, 但是从严格的国家防火规范来说, 既然是在使用一种以燃油、燃气为直接动力的设备, 就必须对其所用燃料可能发生的火灾与爆炸事故予以高度的重视, 以防患于未然。燃气燃油的直燃机房, 无论设置在何处, 按照国家《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2001规定, 其建筑耐火等级应不低于2级。机房内设备安装包括电气系统、水系统、保温保冷、燃油、燃气系统和排气系统, 设计和施工质量事关机组安全稳定运行, 必须进行周密的计划和充分的准备。其中, 燃油、燃气系统和排气系统至关重要, 设计、施工不当将引发火灾与爆炸事故, 造成重大人员伤亡和财产损失。

3 直燃机燃油系统 (直燃机采用燃油型时) 的设计施工

直燃机采用燃油型时 (图1) , 机组的燃油系统在设计施工时应注意以下几点:

3.1 供油系统应按照常规燃油锅炉供油系统的有关国家规范进行设计;

3.2 过滤器选型和设置位置至关重要。如果碴物流入燃烧机, 将导致燃烧恶化、爆燃、熄火, 会在短时间内损坏燃烧机油泵、电磁阀。务必至少设置二级过滤器:油箱出口处设“中燃油过滤器”, 燃烧机入口处设“细燃油过滤器”。如果设置双级油箱, 则还应在储备油箱与日用油箱之间设置“中燃油过滤器”;

3.3 燃油输送管路宜用无缝钢管焊接, 并进行0.8mPa水压试验, 确保不漏。管径大小应按油料流速≤0.3m/s考虑。施工前要彻底清除管内锈碴;

3.4 应避免管道形成集气弯和积污弯, 在管道最低处应设排污阀;

3.5 油位应高于燃烧机0.1~15m/s;

3.6 储备油箱可埋于地下 (地面用来绿化) 。油箱要有检查孔通向地面, 还应设呼吸阀和油位探针。油泵设置场所应有良好通风且应避阳免雨;

3.7 油箱周围应通风良好, 油箱房应配备灭火器。

4 直燃机燃气系统 (直燃机采用燃气型时) 的设计施工

直燃机采用燃气型时 (图2) , 机组的燃气系统在设计施工时应注意以下几点:

4.1 燃气系统地设计施工应按照常规燃气锅炉燃气系统的有关国家规范进行设计。

4.2 燃气分为天然气、城市煤气、液化石油气和油制气等类型。燃气在运用上的突出要点是安全、热值、压力和流量。

(1) 安全。直燃机所选配的燃烧机具有多可靠安全装置。安装管路、阀门、仪表时须严格按照燃烧机说明书进行。机房内务必安装燃气泄漏检测报警器, 并与机房强力排风扇联动。所有联接管路应进行气密性试验, 充入≥0.4MPa气压实施皂液检漏。 (2) 热值。热值愈高, 设备成本及运转成本愈低。低于1.256×107J/Nm3的燃气不宜使用。 (3) 压力。燃气进入机房的压力不宜低于2.94KPa。但高于14.7KPa时应设立减压装置。 (4) 流量。流量与燃气压力和输送管道的口径有关。应通过严密计算确定流量, 以确保机组所需燃气量。

4.3 管路进入机房后, 在距机组2~3m处应设置放散管、压力计、球阀、过滤器和流量计。管路最低处应设泄水阀。

5 直燃机排气系统的设计施工

直燃机的排气系统 (图3) , 在设计施工时应注意以下几点:

5.1 排气系统的设计施工应按常规燃油、燃气锅炉排气系统的有关国家规范进行设计。

5.2#烟道、烟囱的截面尺寸

(1) 机组排气压。9.8~98Pa (随负荷变化) 。 (2) 机组排气量。由输入燃料的热量决定。每输入4.19×107J的热量排出18Nm3的气体。 (3) 建议烟道、烟囱内烟气流速3~5m/s。 (4) 有经验的设计人员可按上述数据自行决定烟道和烟囱的截面尺寸。 (5) 为简化计算, 可直接将排气孔尺寸定为烟道、烟囱尺寸, 但这仅限于横向长度为8m以内的烟道。通常每延长1m就应将截面增大5%, 最大至2倍即可。

5.3#共用烟道

(1) 可以与同种燃料的直燃机、锅炉共用烟道, 不能与非同种燃料或其他类型的设备 (如发电机) 共用烟道; (2) 共用烟道的截面, 取“各烟道之和乘以1.2”以上; (3) 共用烟道的连接必须采取插入式。

5.4#材料

(1) 烟道材料应按耐用20年设计。宜采用≥δ4普通钢板 (用不锈钢板则可减薄) 。烟囱最好采用砖、混凝土制作, 在其内侧施以耐火混凝土。采用钢制烟囱的话, 其厚度应不小于δ4; (2) 钢制烟道、烟囱应予保温, 室外部分应予防水。

5.5#附件

(1) 烟囱口应设置放风罩、防雨帽及避雷针; (2) 烟道的排水管宜采取水封, 以连续排除凝水。管径DN20即可; (3) 在立式烟囱的底部应设除尘门, 在横向烟道适当部位应设置检查门。在所有检查门及法兰处均须以石棉带密封; (4) 穿越屋顶的烟囱应在囱壁焊接挡水罩; (5) 穿越屋顶或墙壁的烟道、烟囱应包石棉带或保温棉, 以免影响建筑物; (6) 烟道重量应由支架或吊钩承受, 绝不允许由机组承受。

5.6#排气口设置方位

除特种重油型机组应进行环保控制外, 其他机组的排气均符合中国一类地区环保要求, 因而排气口方位的选择较为灵活。但在居住区应考虑二氧化碳及热量对周围环境的影响, 排气口方位的选择要注意下述几个方面: (1) 距冷却塔12m以上或是高于塔顶2m以上; (2) 尽量不暴露于商业、文化区, 以免影响市容; (3) 尽量让机房人员察看方便, 以便及时发现冒烟事故; (4) 务必高于周围1m范围内的建筑物0.6m以上。

5.7#消防

直燃机组机房的安全问题, 自然首当其冲, 其核心是防止可燃性气体泄漏, 其原则是以预防为主, 防患于未然, 使爆炸不致发生, 为避免万一, 保护好主体结构, 减少损失, 就要从机组内部的结构设施和外部条件上采取综合措施, 才能收到良好的效果。

机组额定排气温度是210℃±10%。为符合消防规范, 务必按照400℃的要求选择保温材料, 并按400℃设计周围防火隔离区。在烟道周围0.5m以内不允许有可燃物;烟道绝不允许从油库房或存放易燃、易爆物质的房屋内穿过;排气口水平距离6m以内不许堆放易燃品。

5.8#其他要求

烟道焊接及法兰连接务必密封, 经过密封检验后方能施以保温。烟道上所有的螺栓均应涂上石墨粉后装配, 以便日后拆卸。

6 结束语

溴化锂直燃机在天然气工业中的应用 篇4

某气田的集中处理站凝析气处理系统中现在主要包括三个问题:首先, 天然气从凝析气一级分离器出来, 在进入到二级分离器的时候具有过高的温度, 从而导致二级分离器只有较少的液烃分离出来, 最终使得液化气的产量受到了严重的影响;其次, 进入到气压缩机具有过高的温度, 因此使得压缩机排量降低, 导致非常多的天然气放空;最后, 表面蒸发式空冷器在液化气分馏塔塔顶冷凝器中不能够达到相应的使用指标, 因此液化气分馏塔生产的液化气无法被全部液化。凝析气进站温度比设计温度高是导致前两个问题的主要原因, 设备无法与现场环境条件相适应是导致后一个问题的主要原因。

1 溴化锂制冷技术概述

溴化锂直燃机能够将温度稳定的冷却水提供出来, 这样就能够使液化气分馏塔塔顶冷凝器存在的结垢、结盐的问题和凝析气进站温度高的问题得到很好的解决。经过分析研究, 我们可以发现, 对凝析气分离器的天然气温度进行控制就能够将较高的凝析气进站温度所造成的问题很好的解决。

2 选择制冷方案

为了能够对天气的温度进行有效的控制, 一共提出了3种不同的冷却方案:首先是选择溴化锂直燃机进行制冷, 将冷水提供出来, 然后利用换热器使冷水和天然气之间实施热交换, 从而能够对天然气的温度进行控制。其次是选择继承低温水作为直接的冷源提供, 随后利用换热器使冷水和天然气之间实施热交换, 从而对天然气的温度进行控制。最后是选择喷雾式空冷器对天然气进行直接的降温[1]。

选择地层水降温方案具有简单的参数控制、运行平稳、很少受环境影响、较小的电力消耗、较小的投资、简单的工艺流程等优点;其不足之处是主要设备存在着腐蚀、结垢、结盐等各种问题, 同时还具有较高的运行费用、无处排放以及较大的水资源使用量等问题。

选择喷雾式空冷器方案具有较低的运行费用、较低的投资、原理简单的优点, 同时还能够对冬季的环境温度进行充分的利用;其不足之处就是具有较高的水质要求, 当时当地的地下水具有比较大的含盐量, 因此必须要对地下水进行严格的处理。除此之外, 当地具有非常大的风沙, 空气中具有较高的含盐量, 如果翅片管束中进入湿空气, 就很容易发生结垢以及结盐的现象。

3 溴化锂直燃机的具体应用

天然气水冷却器为原有的气—气换热器, 将一台水冷却器设在液化气分馏塔后。溴化锂直燃机将冷却水提供给两台水冷器, 选择空冷器取代液化气分馏塔塔顶冷凝器, 并且使其与新增水冷器进行串联。空冷器在冬季能够将全部的制冷动力提供出来, 夏季则能够将部分的制冷能力提供出来, 而由溴化锂直燃机提供其余的制冷能力。这种方式就使得溴化锂直燃机的制冷负荷可以减少, 并且对设备的一次投资进行了控制。由于需要全面的考虑到整个系统, 凝析气一级分离器的天然气由需要从56℃被冷却到30℃, 在该处理站中设计日处理凝析气为320万方, 以热力学第一定律为根据, 我们发现, 天然气冷却器所需要的制冷量主要是工作压力下的320万方从56℃被冷却到30℃的焓降。在经过相应的计算之后, 选择了一台300万大卡的溴化锂直燃机机组。

由于以前主要是在民用空调行业运用溴化锂直燃机, 该集中处理站首次在天然气工业制冷降温中应用这种设备, 因此必须要以实际的情况为根据对溴化锂直燃机进行相应的改进。一般冷却水在溴化锂直燃机中具有5℃的使用温差, 在该集中处理站中以现场的温差大、工况稳定的情况为依据选择了10℃的冷水温差, 这样就降低了一半的冷水循环量, 而且也减少了一半的冷水循环泵装机容量, 从而将大量的电能节约了下来。在民用行业中的溴化锂直燃机往往是在夏季的时候制冷提供冷水, 在冬季则通过加热的方式提供卫生热水和采暖热水。在该集中处理站的使用中由于需要一直提供冷水, 因此必须要一年四季不停的制冷, 这样就使得冬季的冬季启机和系统运行面临着一定的困难。

为了能够使机组实现无人职守, 减少操作人员的数量, 并且使机组能够与工艺系统工况变化平稳运行相适应, 该集中处理站的DBC系统与溴化锂直燃机控制系统实现了通讯, 在集中处理站控制室操作人员就能够对机组的运行参数进行随时的控制。

4 结语

在天然气工业中应用溴化锂直燃机能够有效地促进液化气产量的提升, 极大地增加了天然气工业的产值, 使得企业获得了巨大的直接经济效益和间接经济效益。而且溴化锂直燃机的使用还能够使地层压力的下降速度得以缓解, 使凝析油的采收率得以提升, 值得在天然气工业中进行推广和应用。

参考文献

溴化锂水溶液对直燃机组的重要性 篇5

溴化锂-水溶液是由溴化锂固体溶于水而得, 常压下溴化锂固体的沸点是1265度, 水的沸点是100度, 二者相差很大, 因此溴化锂溶液沸腾时产生的蒸汽基本上没有溴化锂, 只有水蒸气。溴化锂溶液是一种无色无毒的液体, 具有强烈的腐蚀性和吸收性, 因此通常情况下都是密封保存的。

2溴化锂吸收式直燃机组的工作原理

机组由高压发生器、低压发生器、吸收器、蒸发器、冷凝器、低温热交换器、高温热交换器等主要部件组成。稀溶液经发生泵后分两路, 一路经高温热交换器到高压发生器由燃烧机加热分离成高温蒸汽和浓溶液, 高温蒸汽首先进入低压发生器, 加热其中的稀溶液, 同时自身降温后进入冷凝器, 冷凝成冷剂水后进入蒸发器进行喷淋。高压发生器中的浓溶液经高温热交换器后进入吸收器, 经吸收泵进行喷淋吸收蒸发器中的冷剂水蒸汽成为稀溶液后再次循环, 如此往复。另一路稀溶液经低温热交换器进入低压发生器, 经高压发生器中来的高温蒸汽加热后分离成蒸汽和浓溶液后, 蒸汽进入冷凝器, 浓溶液经低温热交换器进入吸收器后进行喷淋, 吸收蒸发器中的冷剂水蒸汽成为稀溶液后再次循环。以上过程全部在真空状态下进行, 蒸发器中的最低压甚至可以达到6mm Hg, 再此环境下水的蒸发温度只有4度, 而溴化锂溶液具有强烈的吸收性, 可以吸收周围的冷剂水蒸汽, 从而维持一个低压的环境, 溴化锂吸收式直燃机组的制冷就是利用这个原理实现的。

二、溴化锂-水溶液对溴化锂直燃机组的影响

1溴化锂-水溶液对机组真空的影响

通过溴化锂直燃机组的工作原理我们知道机组的工作是在真空状态下进行的。不凝性气体是指溴化锂吸收式机组工作时, 既不被冷凝, 也无法被溴化锂溶液所吸收的气体。外部泄入机组的空气 (O2、N2等) 及内部因腐蚀而产生的气体, 均属不凝性气体。由于溴化锂吸收式机组是在高真空下工作的。蒸发器、吸收器中的绝对工作压力仅几百帕, 外部空气极易漏入, 即使制造完好的机组, 随着运转时间的不断增加及自身构造方面的原因 (机组难免会有调节阀, 视镜等必要的部件) , 也难免保证机组的绝对气密性。因此, 机组运行过程中, 溴化锂-水溶液总会腐蚀钢板、铜等金属材料生成氢气气体。这类不凝性气体即使数量极微, 对机组的性能也将产生极大的影响。专家曾作过这样一个实验, 再一台标准制冷量为2267k W的冷水机组中, 加入30g氮气后, 制冷量降为1162k W, 几乎减少了一半。随着不凝性气体的聚集, 将出现制冷量降低, 结晶, 甚至机组无法正常运行等现象。

既然溴化锂-水溶液对钢板、铜管等金属材料的腐蚀是不能完全避免的, 那么如何能最大限度的减轻溴化锂-水溶液对钢板、铜管等金属材料的腐蚀?在吸收式制冷机用的溴化锂溶液添加缓蚀剂铬酸锂 (或钼酸锂) 。铬酸锂之所以能抑制腐蚀的产生, 是因为铬酸锂在溶液中与铜和铁反应生产物中, 四氧化三铁、氢氧化铬、氧化铬是铁的保护膜, 氧化铜、氢氧化铬是铜的保护膜。它们能使溶液与深层金属隔离, 从而减缓溶液对机组的腐蚀, 也就减少了不凝性气体的产生。

机组运行初期, 铬酸锂的消耗会比较大, 经过一段时间的运行, 铬酸锂慢慢的趋于稳定, 金属表面形成保护膜, 达到防止腐蚀的目的。因此加入缓蚀剂后应定期对溶液进行检验和调整, 以保证铬酸锂不少于1%。

2溴化锂-水溶液的结晶问题

在前面我们说了溴化锂的性质, 溴化锂是一种无机盐, 它在一定的温度下有一定的溶解度, 温度越高, 溶解度越高, 一定浓度的溶液在温度降低到结晶温度时会析出溴化锂晶体, 轻微的结晶会被流动的溶液带走, 不会影响机组的正常运行。当这种现象严重时, 大量的溴化锂晶体就会阻塞流通路径 (如:管道、热交换器部分) , 致使溴化锂溶液不能正常循环流动, 制冷机也就无法正常运行。

导致结晶有很多原因:

(1) 机组局部泄漏或机内有大量不凝性气体存在, 致使蒸发器、吸收器内的压力迅速上升, 达到几百Pa, 甚至几千Pa, 而机组的正常压力只有几十Pa, 过高的蒸发压力将影响制冷剂的蒸发, 使机组制冷效果下降。同时处于吸收器内的吸收溶液不能充分吸收冷剂蒸汽, 在没有得到充分稀释的情况下即被送往高低压发生器, 进入发生过程, 这种溶液被进一步浓缩, 经热交换器进入吸收器。由于浓溶液流经热交换器时的温度、浓度不同, 有可能在热交换器浓溶液出口段、热交换器内、热交换器浓溶液入口段中某一个部位, 由于浓溶液温度降至析晶点而析出晶体, 晶体若得到不断生长, 则会引发结晶故障。

(2) 冷却水温度过低或流量过大

溴化锂溶液在吸收水蒸汽而自动稀释过程中放出热量, 冷剂蒸汽冷凝为低温冷剂水放出热量。这两个部分的热量均由流经吸收器的冷却水带走, 如果冷却水温度过低或流量过大, 可能使其中的溶液温度降得过低而至析晶点。因此, 冷却水的温度一般控制在26℃以上, 最低不能低于24℃。

(3) 机组负荷过小

在某种特殊情况下, 如:冷媒水泵、风机盘管等空调系统内突发性机械故障或由于供冷环境因素使制冷机的冷量不能及时传送出去, 均可视为制冷机负荷过小。在这种情况下, 制冷机的制冷量大于冷媒水所带走的冷量, 必将使蒸发温度不断降低, 严重时可导致冷媒水在铜管内结冰而发生故障, 也可因蒸汽温度太低而导致稀溶液温度降低, 在热交换器内使浓溶液温度降到析晶点, 而发生结晶故障。我单位就曾经因此出现过结晶事故。当时, 大楼处于改造施工阶段, 其中一个区 (大楼共分四个区) 改造完毕提前投入使用, 当时的调试工程师在时间紧迫的情况下, 开机运行。由于负荷比较小, 运行一段时间后, 水温就下来了, 导致稀溶液温度也偏低。调试工程师没有及时调整溶液循环量, 再加上我们的机组的热交换器从原来的管式热交换器改为了换热效果更好的板式热交换器, 一连串的因素导致高温热交换器的出口出现严重的结晶现象。还好调试工程师经验比较丰富, 在确认了结晶部位后采用边加热边敲打的方法, 同时向系统中加入大量的纯净水以稀释溶液的浓度, 最终解决了结晶问题。

(4) 冷剂水污染

溴化锂制冷机的吸收器、蒸发器内的冷剂水在一般情况下是在高低压发生器内从其溶液中蒸发出的纯净水蒸汽经冷凝而成的。但在某些特殊情况下, 比如:高低压发生器内的溶液循环量过大、蒸汽压力波动剧烈、机内不凝性气体大量存在等使高低压发生器内的液位有可能提高, 以至直接进入凝结水盘, 流入蒸发器内参与喷淋, 因溴化锂分子本身并不能蒸发 (它的蒸发温度是1265℃) , 所以将直接进入冷剂水囊, 参与再循环。由于冷剂水中含有溴化锂分子使冷剂水的蒸发温度显著升高, 蒸发量也明显减少。稀溶液浓度升高, 进入高低压发生器后溶液又进一步被浓缩, 则极易诱发结晶故障。因此, 发现冷剂水污染, 应立即打开冷剂水旁通阀, 将冷剂水旁通到吸收器中, 直到冷剂水变得纯净后关闭旁通阀。

(5) 停机时结晶

以上讲的都是在机器运行当中结晶, 但有时停机后也会产生结晶故障, 导致下次不能正常开机。

主要原因有:停机时稀释时间太短, 冷剂水未旁通彻底, 机内的稀溶液和浓溶液混合均匀, 使整机温度降了下来。所以应将水囊中的冷剂水旁通干净, 否则溶液浓度过高, 此时关闭溶液泵则滞留在高低温热交换器内的浓溶液会随机组温度的逐渐降低而达到析晶点发生结晶。

了解了结晶发生的原因, 只要采取有针对性的措施, 再加上机组自身的一些融晶及自动保护措施, 就可以减少结晶发生的可能。

3溴化锂-水溶液对冷剂水的污染问题

发生污染的原因前面已经讲过, 不再重复。发生污染的直接后果就是机组的制冷量严重下降, 甚至造成结晶的严重后果。因此在机组运行过程中, 一定要加强巡视并注意观察冷剂水的状况, 发现有被污染的现象, 立即将冷剂水旁通阀打开将冷剂水旁通至吸收器。同时根据造成冷剂水污染的原因进行相应的调整。

三、溴化锂-水溶液的维护与再生

根据对溴化锂-水溶液的检测结果, 定期对溶液进行再生处理。具体操作一般由厂家指派专业人员进行。由于我单位对溶液非常重视, 每年进行抽样检测, 因此自机器安装使用至今, 还未对溶液进行过再生处理。

结语

虽然溴化锂-水溶液对机组的重要性就像血液对人体一样重要, 只要有针对性的采取相应的措施, 很多故障都可以避免。在故障发生后, 及时采取相应准确的处理方法, 顺利加以解决;同时严格按照操作规程工作, 运行值班过程中时刻保持高度的责任心, 多巡视, 多观察, 溴化锂直燃机就能够长久的保持一个高效运行状态。

参考文献

[1]戴永庆.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2001.