因生產裝置擴建,相應換熱站新建配套伴熱水系統。
新建伴熱水系統循環量100t/h,包括2臺循環泵,2臺補水泵,2臺汽水換熱器,1臺水水換熱器。
在新建伴熱水系統投運過程中,當投加汽水換熱器蒸汽提升系統水溫時,在補水泵運行狀態不改變的情況下,系統管網壓力也迅速升高。本文對伴熱系統升溫過程中管網壓力同時升高的問題進行分析,得出水在密閉條件下加熱,體積相應膨脹的結論。通過對膨脹水量進行適當排放,解決了伴熱水管網壓力急劇升高的生產問題。
1 伴熱系統壓力急劇上升
7月31日,換熱站新增伴熱水系統的汽水換熱器投加蒸汽進行系統升溫。在逐漸加大蒸汽量提溫時,發現在伴熱水系統溫度上升的同時,伴熱回水、給水壓力同時上漲。
在沒有啟動補水泵的工況下,伴熱給水壓力、伴熱回水壓力呈緩慢下降趨勢。
15:55開始投用換熱器E1414、E1415蒸汽后,伴熱水溫度上升的同時,伴熱給水、回水壓力快速上升。
16:15停運蒸汽后,伴熱給水壓力、伴熱回水壓力開始直線下降。
伴熱系統投運蒸汽前、后,伴熱水管網各參數如下表:
根據以上現象,技術人員分析可能有如下2個問題:
(1)壓力顯示不準確。(2)換熱器封頭密封不嚴,換熱器內部汽水互串(但沒有明顯的水擊現象)。
對在線壓力表進行了比對,確認壓力表完好。
再次對兩臺汽水換熱器(E1414、E1415)進行打壓試驗,水壓至1.50MPa并穩定保持20分鐘,無泄露。拆卸換熱器封頭,發現密封墊片型號不對,原有墊片只為環形,環中缺少中間密封。于是更換所有墊片。
2 再次試投運
伴熱系統重新試運。系統冷循環正常后,E1414、E1415換熱器投加蒸汽,伴熱水溫度升高的同時管網壓力依然快速上升。
經管理人員和技術人員討論,再次提出了2個問題:(1)換熱器封頭墊片太薄(3mm),密封不好,汽、水互串,管程伴熱水氣化,系統水壓快速升高(依然沒發現明顯水擊現象)。(2)伴熱系統密閉性好,流程短,系統保有水量少,加熱后水體膨脹,且試運期間用戶方的被伴熱介質沒有投加,系統沒有熱量消耗,導致管網壓力升高。
采取了如下措施:(1)用便攜式紅外線測溫儀對換熱器封頭溫度進行監測。(2)在投用蒸汽升溫過程中,壓力異常升高后,在伴熱水測適量。
結果:(1)溫度無異常,換熱器密封良好。(2)放空后伴熱水溫度上漲,同時可保證系統壓力保持正常。
3 原因分析
查閱水膨脹的相關理論,可知水在密閉條件下加熱體積相應增大。水分子在溫度升高時,占據更大的空間,水的體積增大了,但是系統的總水量沒有變化。換熱站新建伴熱水系統換熱器容積大約4m3。計算可得,新建伴熱水系統合計保有水量約為35.33m3。水溫從70℃升到90℃,系統內水的體積增加約0.46235m3,故系統壓力上漲。8月5日,09:30投換熱器E1414蒸汽,系統溫度上漲的同時壓力緩慢上漲。10:15增大了蒸汽用量,伴熱水壓力快速上漲。在系統升溫過程中,分別于09:50、10:15、11:09、11:40進行系統伴熱水少量排放,DN20排水管,排出水量約0.5m3后系統壓力恢復正常,與伴熱水體積膨脹量基本吻合。
4 結語
伴熱水系統小、行程短,而且密閉好不失水,當水被加熱后體積急劇膨脹,加熱速度越快膨脹越劇烈,系統壓力快速上升,尤其當用戶方面用熱量很小,系統水壓只升不降,甚至會導致安全閥起跳,換熱器泄漏的生產事故。所以在伴熱、采暖系統的設計、投用中,應重視水的膨脹系數,防止生產事故的發生。
摘要：在換熱站新建伴熱水系統投運過程中,投用汽水換熱器加熱蒸汽進行系統升溫時,伴熱水管網壓力迅速升高,最高達到1.32MPa,遠高于工藝指標。針對這一生產運行問題,技術人員多次投停系統,查找原因,查找資料,最終確定該問題與在密閉條件下水快速升溫時體積膨脹的理論相符,然后在相應工況下,少量排放膨脹水量,解決了伴熱水管網壓力在系統升溫時急劇升高的問題。
關鍵詞：換熱器,伴熱系統,壓力,水受熱體積膨脹
參考文獻
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