蒋俊　余国平

摘 要：某燃机厂联合循环空压机冷却水现由闭冷水供应，停机期间除了空压机其余系统均不需要供水，造成浪费。本文就此背景下，利用某燃机厂空压机房离#1冷却塔较近的便利，设计了将换热器置于冷却塔底部，不需要外部强冷的空压机单独冷却水运行方案，减少了厂用电浪费，降低生产成本。

关键词：空压机;冷却;换热器

0 引言

无论机组停运与否，联合循环空气压缩系统是需要常年保持运行的系统。目前，空压机冷却水来源是闭冷水，故机组停运状态下闭式水系统也无法停运，这造成了厂用电的浪费。厂用电作为重要的经济指标，直接影响着电厂的生产成本和经济效益。在此背景下，制定方案解决联合循环空压机冷却水系统这种高能耗的运行方式，以达到节省厂用电，降低生产成本的目的显得尤为重要。

1 概况

某燃机厂两台机组运行时间较短，在长期停运期间，机组除用于保护主机的润滑油系统、密封油系统和联合循环空压机系统外，其他系统均停运。对于主机设备，只要机组大轴温度小于100℃后盘车停运，滑油系统和密封油系统就无需闭冷水对其冷却，因而闭冷水用户只有联合循环空压机系统。目前机组停机后闭式水主要由停机冷却水泵供应，但联合循环空压机组所需冷却水所需流量远小于停机冷却水泵参数，造成了电量和资源浪费。另一方面，由于闭冷水的运行，在夏天时自然冷却量不够，需要保持小循泵运行。

2016、2017、2018三年某燃机厂每年运行小时数均只有1000小时。去除汽机大轴冷却时间，闭冷水仅供给空压机系统大约每年6000小时。停机冷却水泵工作电流在130A左右，功率约73kW，按照厂用电0.56元/度结算，一年运行成本为24.5万元。日最高环境温度高于30度天气按80天算，折算需要小循泵运行时间为55天（按全年比例折算）。小循泵电流为270A，功率约184kW，折算一年运行成本约为37万元。两台泵合计一年运行成本约为61.5万元。

为了改善某燃机厂空压机供水方式，达到降低能耗、节省成本、降低厂用电率的目标，本文提出了此次技改方案。

2 技改方案详析

2.1 技改方案简介

此次技改方案为：为空压机系统设计独立的冷却水供水系统。在仅空压机需要冷却水的情况下，隔断闭式冷却水母管至空压机冷却水进、回水管路，空压机冷却水供应切换至独立供水系统，并停运闭式冷却水供水系统，以达到节省厂用电的目的。

独立冷却水系统设计采用闭式循环形式，冷却水从空压机吸收热量，通过换热器与冷却塔内循环水进行热交换，该换热器（换热盘管）布置于空压机房附近#1机冷却塔底部，水平布置。

2.2 方案设计说明

空压机冷却水供水独立系统具体组成说明如下：

本系统采用闭式强制对流换热形式，系统由泵、膨胀水箱、补水管路、换热器、手动截止阀、逆止阀以及手动调节阀等组成。其中设计有两台100%容量离心泵，正常运行时一用一备。

泵进口安装截止阀和Y型过滤器，泵出口安装截止阀、逆止阀和压力表等，泵出口设置有再循环管路。换热器布置于冷却塔底部，其換热面浸于冷却塔水池底部，由循环水与换热器内的空压机冷却水进行自然循环热交换。

膨胀水箱容积约为10t，布置样式参考闭冷水膨胀水箱，设置水箱进出水手动隔离阀、液位计、放水阀、溢水阀、放气弯头管道等。水箱补水可以设置两路，一路为化学2000t水箱静压补水，拟采用浮球式补水阀并加装补水手动隔离阀;另一路为化学至200t水箱补水分支，拟采用水位上下限补水形式，进水端加装一个手动隔离阀和一个电动阀。冷却器出口母管加装手动流量调节阀，调节系统流量。

空压机独立冷却水系统在闭式冷却水至空压机进回水母管上接入，安装手动隔离阀，且在闭式水至空压机进回水母管上加装手动隔离阀，以便于冷却水源切换。

该系统仪控设计有：两台泵加入跳泵及母管压力低联锁保护;泵出口各设置一个压力表，泵出口母管及压力调节阀后设置压力变送器;换热器进出口设置温度计，膨胀水箱补水电动阀逻辑设置由水位高低限关开等。

2.3 设计计算说明

2.3.1 热力计算说明

油冷却器热负荷：

油冷却器换热量 ：对于喷油螺杆压缩机，压缩功的绝大部分转换成热量被喷入压缩腔的润滑油带走。

实际生产中会经常依据大量的实验数据，由下面的经验方法确定，在以压差推动的喷油螺杆压缩机系统中，喷油螺杆压缩机轴功率的80%—85%会被喷入压缩腔的润滑油吸收。

根据资料[1]，经冷却器冷却后出口温度为：排气量为15.6 ，环境温度+10℃，长兴地区夏季计算温度为33℃，由运行曲线查得压气机出口温度为86.7℃，由公式Q=Cm 计算。

冷却水与循环水换热器拟用不锈钢管，其面积由公式：

计算。

查阅资料[1]，冷却水最大流量为17m3/h ，冷却水总流量为四台空压机

冷却水总和，即17×4=68m3/h，密度取1.0×103kg/m3 。可知冷却水与循环水换热器进口温度为39.21℃。

2.3.2 水力计算说明：

根据空气压缩机技术规范书提供的数据：冷却水进水温度<38℃;冷却水最大流量17 m3/h;冷却水进水压力0.5 MPa;冷却水进出水压差0.14 MPa。

2.3.2.1 流量计算说明：

系统所需流量为：17х4=68 m3/h，富余系数取1.1，得出所需流量为74.8m3/h。

2.3.2.2 压力计算说明：

系统所需压力为冷却水进口压力与系统管道压损之和，由于该系统比较简单，管道压损所占比例较小，故不作精确计算，取富余系数1.2，其系统管道压损包含在内，因此系统所需压力为0.6 MPa。

根据以上数据进行泵体选型。参考本厂凝输泵参数：流量100 m3/h;轴功率30 kw;扬程60m;转速2900 r/min。

此泵符合计算结果所需要求，可以选择相近参数泵作为冷却水泵。平时凝输泵运行电流参数约为35A，功率约为20kW，按每年6000小时计算，每年耗电量为12万kWh，成本约为6.72万元。

3 总结

在某燃机电厂每年利用小时数偏低的背景下，笔者提出技改方案，通过方案分析、热力计算等得出了计算结果。通过结果对比我们可知，技改方案实施后，一年约节电97.8万度，年节省生产成本约54.78万元。因此，若某燃机保持低利用小时数的现状，则本技改方案实施可以保证产出大于投入，且对综合厂用电率指标有较大帮助。

参考文献：

[1] 杭州浙华机电设备有限公司 《浙能长兴天然气热电联产工程空气压缩机设备技术协议》2012年9月

作者简介：

蒋 俊（1991-），男，助理工程师，大学本科，多年从事电厂热工自动化相关工作

余国平（1983—），男，助理工程师，大学本科，从事多年电厂热动专业相关工作