浅谈仪用压缩空气品质缓慢恶化的原因分析

浅谈仪用压缩空气品质缓慢恶化的原因分析

蒋生俊   王建仁

（内蒙古哈伦能源有限责任公司电厂内蒙古阿拉善 750300）

  在火力发电厂工业系统中，压缩空气是一种重要的动力源，是工业生产中仅次于电力的第二大动力能源。经精密干燥器处理后的高品质压缩空气，是高精度气动阀门控制气源、是高精密测量仪器的吹扫风、是气力输灰系统中的输送动能，所以压缩空气遍布于热电厂的整套生产系统中，如果后续干燥设备处理失效，仪用压缩空气中含有水、油、颗粒杂质等有害物质，将会对气动设备及工艺造成极大危害，所以压缩空气净化需要引起高度重视，本文以哈伦电厂仪用压缩空气品质缓慢恶化为研究课题，详细分析了压缩空气净化装置的工作原理和压缩空气恶化的处理措施，取得了显著的效果。

关键词：干燥器、氧化铝、露点

空气在被空压机压缩时，空气中的水分并没有跑出压缩腔体，由于高速螺杆压缩机的高速压缩作用，造成压缩空气的温度急剧升高，就会直接导致空气中水蒸气密度下降，所有从压缩系统的压缩单元出来的气体温度很高，相对湿度较大，单位体积水分含量较高，油分增加不可直接使用，所以压缩空气的后期净化装置配套使用了冷冻式吸附式干燥器。

干燥器的工作方式是冷冻模式与吸附模式配套使用，冷冻模式前置初处理，后置吸干模式深度脱水，由于组合模式的使用，确保能得到深度脱水的压缩空气。首先是潮湿高温的压缩空气流入干燥器冷干模式，由于压缩空气的温度降低，使压缩空气中的部分水份冷凝析出，通过自动排水器定期排除，获得该压力下上限值的冷凝空气，由于空气中水蒸气含量未达到饱和状态，如果继续升压或降温，超过饱和值多余的水蒸气也会凝结成液体析出，只有通过干燥器后置的吸湿性能好的活性氧化铝和分子筛组合的吸干模式，即可获得该压力下露点-40℃～-70℃深度干燥的压缩空气。           

干燥器的脱水系统设置吸附与再生双塔循环控制模式，由PLC程序控制器自动实现，本机整套循环控制为吸附30分钟，再生28分钟，均压2分钟，一个循环周期为60分钟。二只吸附塔出厂前均已填装满吸附剂，但运行一段时间后（一般二个月后）吸附剂可能会发生小幅床层下沉的现象。为此，需要定期打开吸附塔上装料螺塞查看有否下沉。若下沉即可再新增补干燥剂填充满为止，若发现压缩空气露点过高，需对吸附剂进行筛选，将不合格破损或外圆体积减少的氧化铝进行筛分，防止细小的氧化铝堵塞流通气隙，造成床压升高气耗增加，更换部分新的氧化铝填充确保整个塔内床层压实，防止发生浮床现象造成氧化铝冲击破碎。

干燥器下部装有自动排水器，分别位于吸附塔底部，精密过滤器底部，设置为定时自动工作方式，如果自动排水器不能正常工作，就会造成氧化铝内的积水无法及时排除，氧化铝会在严重的水蚀效应下发生破损、失效、机械强度降低。

   2020年由于锅炉的二次风门气动执行机构大概率发生卡涩现象，对锅炉燃烧调整配风工作造成很大的困扰，二次小风门不能及时调整，造成锅炉的汽温、汽压、NOx的调整滞后，给机组的安全稳定运行带来了很大的隐患，后期通过检查发现仪用压缩空气里存在很多白色粉末状物质，白色粉末物质进入气动门芯内部，造成气路堵塞，内部精密部件卡涩或过调，由于现场不具备清洗条件，只能返厂检修，造成很大的财务损失。

通过系统排查压缩空气管路配套设备，发现干燥器的再生塔的排气滤网处也有白色粉末状物质，分析原因为干燥器的吸干模式存在较大的问题，怀疑是再生塔内的氧化铝或分子筛失效后破碎造成。由于吸附塔内的吸附材料为3-5mm的白色球状多孔性颗粒，具有粒度均匀，表面光滑，机械强度大，吸附性强及吸水后不涨不裂可保持原状的性质，理论上不会发生大批量破碎的现象，且我厂于2017年投产，运行三年时间里压缩空气系统中未发现有白色粉末状物质，确定吸附材料损坏不是质量原因引起的。

由于干燥器的吸干模式是一只塔吸附，一只塔再生，循环工作，再生的模式是利用净化后的高压空气吹干多孔吸附剂里的水份，通过风干的模式确保吸附剂恢复再生吸附能力，吸附时压缩空气上进下出，利用压缩空气穿过两米的吸附层，多孔吸附剂的亲水性大量捕捉空气中的水份，在吸附剂下部由于自重作用会大量聚集在塔底下部通过自动排水器排出，再生时压缩空气上进下出，水份由于高压空气的吹扫，多孔吸附剂内的水份被吹出，聚集顺延下沉后通过排水器排出，反吹风通过自动排气阀排至地面。重复的吸附、再生就会造成干燥塔内承受较大的系统冲击力，尤其在切塔时0.7MPa的压缩空气高速冲击塔内干燥剂，会对整个塔内的吸附剂床层产生较高的冲击效应，如果塔内局部产生空穴或床层松动的现象，就会顺延塔内空气走廊空隙形成短路现象，为松动或活动的氧化铝创造了高速活动的空间，在干燥剂吸附和再生模式切换时，就会发生氧化铝被高速气体携带反复在塔内冲击破损的显著效应，随着空穴的体积增加，整层吸附剂的运动空间增加，吸附剂的运行轨迹越来越长，破损的质量体积越来越大，相对外圆体积越来越小，颗粒度明显减小，最后完全破损成微小的粉末逃逸至压缩空气系统中，在空气流速较慢或精密仪器气阀机构处发生堵塞，产生卡涩无法调整的现象。

理论上干燥器的维护需要定期检查干燥塔内的沉降，一般每二到三个月一次，如果发生沉降需要及时补仓压实，防止发生吸附剂整层松动或局部松动由于高速气体的反复作用造成损坏，电厂投产后此项工作执行周期长，且在吸附剂达到使用年限时未及时更换，由此造成了仪用压缩空气品质缓慢恶化。

通过分析原因找到了解决办法，定期更换失效吸附剂，定期检查吸附塔内氧化铝的沉降及时进行填充压实，确保整层吸附剂无松动现象，定期检查自动排水器，发现排水器故障及时处理，防止吸附剂长期处于大量水寖泡状态，造成吸附剂机械强度降低，定期检查精密过滤器的过滤精度，发现过滤装置失效，及时予以更换。通过上述工作的有序开展，仪用压缩空气的空气品质得到大幅度提高，小风门气动执行机构的缺陷率大幅度下降，也彻底解决了压缩空气的安全隐患。

综上所述，本文以仪用压缩空气品质为研究对象，探讨了如何定期检查并处理好干燥器塔内吸附剂的床层，以此达到提高压缩空气品质的目的。由于本文篇幅有限，相关研究尚存在不足之处，还需要在今后的理论以及实践中进行深入的总结和研究。

作者简介：

蒋生俊（1975—），男，内蒙古阿拉善盟，中级工程师，研究方向：火电厂锅炉节能。

王建仁（1980—），男，内蒙古阿拉善盟，中级工程师，研究方向：火电厂锅炉节能。

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