空冷器的作用主要有两点：其一，对蒸汽透平排出的低压蒸汽进行冷凝。其二，把不凝结气体抽取到大气中，从而保持装置开机和运行过程中系统处于一个低压水平。大唐多伦煤化工空分分厂空分装置由杭氧负责设计制造，其配套的全冷凝式汽轮机组 DK080/190R 由MAN TURBO 提供，空冷器系统由GEA-BTTC提供（设计参数如表1）。每套空冷器设置10组风机，分两列对称布置，每个风机由双速电机驱动。风机管束采用4排翅片管的冷却技术，管束的外表面是逆流管束，抽取不凝气，底下的3排为顺流管束，冷却乏汽，管束顶部设有百叶窗，其中一列排气母管设置有蒸汽隔离蝶阀（如图1）。原始设计工况为，通过调节经过管束的空气流量对空冷器压力进行控制。如果环境温度偏低或者经过空冷器管束的蒸汽流量偏低，可以通过停止一个顶部的风机运行和关闭对应的顶部百叶窗或另一个顶部的蒸汽隔离蝶阀和百叶窗进行控制调节空冷器压力。但在实际操作过程中遇到了一系列问题，严重影响了机组的稳定运行。

表1 空冷器设计参数

图1 管束布置示意图

2、现将所遇问题及解决方法表述如下，供大家讨论指导。

2.1.双速电机程控问题

原始设计的空冷器通过排气压力程控的方式，对处于运行状态的电机数量和转速进行调整，调整顶部蒸汽隔离蝶阀和百叶窗的开关状态，使压力维持在一个高低限之间。如果排汽压力降低到下限，需要减小空气流量；反之，需要增加空气流量。但由于实际运行过程中，我们发现厂家提供的顺控程序与空冷器操作原理相矛盾，经过与厂家的技术人员核实后，我们没有按照顺控程序步骤开启空冷器，很早就取消了程控模式。实际运行过程中，操作员根据压力、温度等参数的变化手动进行风机、百叶窗的操作，不仅增加了工作量，而且易引起由于监盘大意，排气压力过高造成的跳车事故。

2.2.空冷器管束冻结问题

由于多伦地区冬季温度低，在空冷器的操作过程中遇到了很大的问题，原本设计的低温下关闭蒸汽隔离蝶阀只投用一个顶部的方案，在实际操作过程中由于阀门密封不严蒸汽泄漏而无法施行，只能常开蒸汽隔离蝶阀，两个顶部同时投用，造成很多管束由于局部管束偏流而冻裂，特别是管束最下端和靠近空冷器钢梁的部分。由于内部管束为顺流布置，管束底部温度低而底部所对应风机的最外端的风量最大，风机又只能高、低双速运行，风量大小不能有效调节，是造成底部管束冻堵的原因之一。由于空冷器管束由横竖钢梁支撑，管束靠近钢梁部分由于钢的热导率大，管束热量散失快，也易造成管束温度低。

2.3.抽气器负荷问题

由于管束冻裂，在更换过新的管束后，真空系统的气密性也不如以前，造成抽气器的负荷增加，另外为了增加母管中部的冷凝蒸汽流量，提升冷凝推动力，防止中部管束由于蒸汽流量低而冻堵，在原有蒸汽母管两侧加装抽气阀（V1~V4）的情况下，在母管中部添加了两个抽气阀（V5、V6）以增加不凝气的抽取（如图2），但是这同时也增加了抽气器的负荷，原有的一二级抽气器已不能满足生产需要，不得已只能利用开工抽气器将蒸汽放空，造成了蒸汽的浪费。

图2 空冷器抽气系统示意图

2.4.百叶窗拉杆问题

在冬季雪天之后启车，由于百叶窗停车之后处于关闭状态，覆盖在百叶窗的雪在白天融化成雪水之后会在夜晚温度降低后在百叶窗上结冰。百叶窗拉杆是一条30*3mm的长铁条，通过执行机构的推操作控制百叶窗的开启。如果结冰之后想打开百叶窗就会造成百叶窗最下部的铁条由于挤压而弯曲变形，影响开车进度。

问题五：夏季空冷器换热面积不足，排气压力高的问题

    夏季中午，由于空冷器换热面积不足，风沙堵塞管翅，空冷器与空压机入口空气过滤器距离太近互相影响等原因，造成汽轮机排气压力高，汽轮机排气压力的提高又会增加汽轮机的蒸汽流量，从而进一步加重了空冷器的负荷，甚至由于接近跳车值而不得不采取空分降负荷操作来维持机组的运行，严重制约后续系统的生产。

3、上述问题在不断摸索中逐一得到解决

3.1.双速电机问题的解决

由于原有双速电机程控和手动控制都不能满足生产需要，我们首先尝试为#3空冷器增加变频控制系统，该系统配置了 DELL 公司的高性能工业计算机，使用Windows XP 英文系统作为运行平台，操作站监控软件采用Siemens 公司的PCS7 组态软件。需要特殊说明的是，为了满足高温环境下空冷器的正常运行，增加进风量，将风机负荷修改可以超负荷控制，变频器输出91%为原风机额定负荷，变频器输出100%为原风机110%负荷。空冷器风机负荷控制分为4种控制方式：

   3.1.1. 总控制单点PID控制、单台风机PID手动控制。在该控制状态下，可以通过手动输出变频负荷（0%至100%），控制单台风机转速。该控制方式适用于冬季空冷器负荷非常小，风机负荷不能满足生产需要，管束存在偏流现象需要不同负荷运行的情况。

    3.1.2. 总控制单点PID控制、单台风机PID自动控制“内给定”控制。在该控制状态下，风机负荷根据单台风机压力PID自动调整，改变本风机负荷时，通过修改设定值SP，当汽轮机实际排气压力PV值大于设定SP值时，风机加载，负荷增加，转速升高；当汽轮机实际排气压力PV值小于设定SP值时，风机卸载，负荷降低，转速下降；只有SP和PV一样时，风机负荷才保持稳定。该控制方式下存在最大负荷限制，变频器最大输出为91%。

    3.1.3. 总控制单点PID控制、单台风机PID自动控制“外给定”控制。在该控制状态下，风机负荷根据“外给定”汽轮机排气压力SP值，单个风机PID调节，即“外给定”只是针对风机在自动模式、“外给定”状态，风机外给定状态下单个风机不能独立修改SP至，设定SP值只能通过“外给定”参数统一修改。在外给定控制模式下，风机变频输出通过单个风机压力PID控制，在外给定状态下的风机负荷不一定相同，因为投入外给定自动调节时的时间不统一。该控制方式下存在最大负荷限制，变频器最大输出为91%。

    3.1.4. 总控制非单点PID控制，空冷器风机总控制模式。该控制模式为最高优先级，既只要投入总控制非单点PID控制，不管单台风机是在手动、自动、内给定、外给定任意一个模式都不起作用，只要风机是启动状态，变频器输出只能通过总控制模式改变风机负荷输出，每一个运行风机负荷都一样，停止风机负荷一样，在增加启动风机后，该风机负荷会自动加载到总控制给定输出值。该控制模式分为两种控制方法，其一为总控制下PID自动控制，可以通过设定值SP修改改变全部10台风机负荷，即通过汽轮机排气压力自动调整全部风机负荷；其二为总控制下的手动OP值输出修改，在自动控制调整不及时，例如在汽轮机升速过程中，可以通过手动输出改变全部运行风机负荷。

    通过增加变频控制，减少了操作人员的劳动强度，也降低了管束冻堵的风险，目前3套空冷器都已经加装了变频控制系统，运行状态良好

3.2.空冷器管束冻结问题的解决

管束冻结严重影响机组的稳定运行，为了更好的完善空冷机组在低温状态下运行，将每台空冷器的管束底部加装铁皮，这个高度大约在1.5米左右。，以减少底部管束换热。同时设定较高排气压力，使风机在较低频率运行，以减小冷却风量，增加蒸汽流量，保证冷凝液不出现过冷，管束冻结。至于钢梁吸热造成的管束温度偏低问题，可以通过在钢梁与管束之间填充绝热材料等方法加以解决，由于改造工程量大，空冷器通过加挡板和变频已经解决了低温下管束冻堵的问题，所以填充绝热材料的工作并没有实施，不过可以为后续的空冷器设计制造提供一个参考。

3.3.抽气器负荷问题的解决

由于使用一二级抽气器负荷不能满足要求，使用开工抽气器又造成蒸汽的浪费，公司新增了一个抽气器冷却器加在开工抽气器的放空管上，利用冷凝液为蒸汽冷却。开车过程中，抽气器放空阀开启，蒸汽放空；正常运行后，放空阀关闭，蒸汽通过冷却器进行冷凝液回收。

3.4.百叶窗问题的解决

由于百叶窗拉杆利用推的操作开启百叶窗易造成拉杆弯曲，应该通过改变百叶窗机构，将推杆变为拉杆，或者改变拉杆形状结构解决拉杆变形问题。但由于工程量较大，公司没有采取这种方法，只能提请大家注意这个问题。另外通过其他方法也能基本避免拉杆弯曲的问题。例如：机组在暖机开始过程中，由于蒸汽流量低，风机、百叶窗都处于关闭状态，可以利用管束的热量融化百叶窗上的结冰，然后再打开百叶窗。由于拉杆最下端受力最大，也可以对拉杆的易弯处进行加固，避免拉杆弯曲变形。

3.5.空冷器换热面积不足问题的解决

由于空分界区附近地下埋有各种管道，不具备增加换热单元和移动空冷器位置的条件，只能通过增加冷却风量和增加换热效率的办法加以解决。在夏季到来之前，利用高压水枪逐个清洗换热单元，以增加换热面积。在夏季气温非常高的情况下，风机91%负荷（原额定负荷）无法保证汽轮机排气压力时，可以手动控制单个风机超负荷运行，最高可100%负荷运行。为了应对突发情况，公司又新增了空冷器喷淋系统，通过向管束喷洒冷凝液给管束降温，降低排气压力。

四、结束语

    大唐内蒙古多伦煤化工公司经过不断地摸索与创新，目前公司的空冷系统已经能够经受严寒酷暑的考验，为空分装置的高负荷运行提供了有力保障。希望大唐内蒙古多伦煤化工的这些经验能够对各位同行有些许帮助，望大家批评指正。