1、中国石油化工股份有限公司中原油田分公司天然气产销厂 河南濮阳 457000；2、山东省天然气管道有限责任公司 山东济南 250000
摘要：压缩机段间冷却器换热时温度较高，常出现结垢现象，清洗困难，需要进行高压水枪冲洗，导致传热效率下降，影响系统运行。这部分热能不仅没能有效利用，造成产能浪费，而且加重了循环水负荷。为解决该问题，文中提出三种防止压缩机段间冷却器结垢的解决方案，从而保证压缩机段间冷却器可以正常运行。
关键词：压缩机段间冷却器；结垢原因；对策
1结垢原因
1.1大气中的灰尘进入空压机内部
结垢问题的产生可能有多方面的原因，入口过滤器存在的问题是其中最主要的一个问题，入口过滤器所占影响因素最大。由于现场工作环境恶劣，大气中夹杂较多灰尘，随着气流被吸入压缩机段间冷却器内部，原本悬浮的小颗粒发生了沉淀，这是引起结垢的主要原因。如果这种情况下恰好自洁系统工作异常，就会导致机器不能正常运作。自洁系统异常是由多方面因素引起的，可能是油水分离器的效果不佳，从而起不到过滤效果，也有可能是部分阀已经起不到很好的控制作用。还有可能是测量差压的仪器出现了问题，使之测量的不够准确。这一系列的都可能引起结垢问题。
1.2系统中水分增多加剧了机组结垢与腐蚀
系统中的水分增加也是加剧机组结垢的一个重要原因，在压缩机段间冷却器中任何物质都要适度的控制。过量或者是少量往往会引起一些不必要的麻烦。压缩机段间冷却器中的水分过多就会加剧腐蚀，从而使结垢也会加剧。一般情况下操作人员会发现系统中的水分会莫名其妙的增加，这又是什么原因导致的呢，根据探究发现：水之所以会莫名的增加的原因是由于大气中也含有水分，而且空气中的水分不是固定不变的，它会根据空气的湿度变化。当其进入系统之中，往往会和粉尘铁锈或者是其它物质发生化学反应，而后被带入压缩器中。而压缩器内相对之前的系统，冲刷力和吸附力都会加强，在系统不断运作的过程中，就会反复的冲刷，进而造成内部的装置被腐蚀。一般情况下，灰尘会聚集在叶轮上，当由于叶轮比较锋利，通过不断的摩擦，污垢的硬度也会增加，在清理污垢的时候就不太容易了。机组压力越大，其相应的腐蚀和结垢越是严重。还有一种可能是冷凝器发生漏洞也会使水分增加。所以，在操作的过程中，一定要控制好系统中的水分，要做好水分测量的工作，才能尽量减少机组结垢现象。
2解决方案
为保证压缩机段间冷却器安全稳定运行，通过上述对管内结垢原因的分析，可以从降低温度、改变冷却介质的角度出发，提出了三个解决方案。
2.1方案一
在压缩机段间冷却器前串联一台除盐水预冷却器，采用除盐水冷却，将工艺气温度由192℃冷却到105℃，冷却后的工艺气再进入压缩机段间冷却器。该方案通过降低工艺气的入口温度，从而降低换热管壁温，解决运行期间管内结垢堵塞的问题。
2.2方案二
将压缩机段间冷却器的冷却介质由循环冷却水改为除盐水，增加一套闭式冷却塔，用于冷却换热后的高温除盐水，冷却后的除盐水再循环至压缩机段间冷却器。该方案通过改变管内冷却介质，采用水质较好的除盐水，可彻底解决管内结垢堵塞问题。
2.3方案三
新增加一台压缩机段间冷却器，两台冷却器可自由切换操作，当管内结垢严重时，可切换至另一台冷却器操作，通过机械清洗的方法清除冷却器管内水垢。该方案虽然无法解决管内结垢堵塞的问题，但可以切换设备，保证装置的安全稳定运行。
3改进措施
3.1增大循环水流速
将压缩机段间冷却器循环水供水系统切换至一套循环水供水装置，装置供水压力达到0.4MPa，达到工艺要求指标；将循环水管径由DN50增大至DN100，循环水量增加至80m3/h，循环水流速增加至0.6m/s。增大循环水流速可以将水中的悬浮物及微生物来不及附着管壁就被冲走，在一定程度上能减缓压缩机段间冷却器的腐蚀。
3.2控制浓缩倍数法
由循环水的静态阻垢试验，得到极限浓缩倍数，运行时控制循环水的浓缩倍数低于极限值，是较为常见的压缩机段间冷却器结垢控制方法。对于使用低硬度、低碱度补充水的循环冷却水系统，当运行浓缩倍数达到3～4时，根据Langelier指数和Ryznar指数判断循环冷却水仍为腐蚀性水质。压缩机段间冷却器管理的重点是控制腐蚀和藻类滋生，控制浓缩倍数低于极限值，结垢风险不大。通过动态模拟试验研究GD-310A型阻垢缓蚀剂的性能。试验水为河水，运行中控制浓缩倍数为4.0，试验时间340h。试验结束后，压缩机段间冷却器内无明显腐蚀及沉积物，污垢热阻0.83m2•K/W，污垢沉积速率0.22mg/（cm2•d）。
对于使用中水做补充水的循环冷却水系统，由于其碱度、硬度较高，运行浓缩倍数低于极限浓缩倍数0.5～1个单位，仍有较大的结垢风险。通过鼓泡法筛选出阻垢缓蚀剂复合配方。该配方在浓缩倍数为5时，阻垢率仍可达90%。动态模拟试验控制浓缩倍数5.0，试验时间362h，结果发现换热管结垢，污垢热阻3.06×10-4m2•K/W，污垢沉积速率6.87mg/（cm2•d）。通过鼓泡法确定循环水的极限碳酸盐硬度为7.3mmol/L，判断依据为ΔB>0.2，极限碳酸盐所对应的浓缩倍数为3.69。动态模拟试验维持浓缩倍数4.0，加酸控制循环水碱度在7.0mmol/L以下。试验结束后，污垢沉积速率8.16mg/（cm2•d）。通过动态模拟试验研究4种环境友好型阻垢缓蚀剂的性能，试验水选用自来水，浓缩倍数4.0，试验时间336h。试验结束后，4种药剂的污垢沉积速率均超过10mg/（cm2•d），压缩机段间冷却器结垢明显。因而，对于使用中水做补充水的循环冷却水系统，在使用控制浓缩倍数法作为循环水系统结垢控制方法时，应当同时监测循环水的ΔA或ΔB。当ΔA或ΔB出现上升趋势，则应降低浓缩倍数，并将此时的“钙硬度+全碱度”作为循环冷却水系统的控制上限。
3.3污垢热阻法
由于中水的碱度、硬度一般较高，以中水做循环水补充水时，单一的控制方法很难达到理想的效果。复合型的控制方法，如加酸调节循环水的pH值在一定范围，观测循环水的ΔB趋势，将ΔB出现明显上升时，循环水的“钙硬度+全碱度”作为控制上限，可以更稳妥地预防系统结垢。同时应尽量保证阻垢剂投加的均匀性。对于水质的变化和多水源情况，若多水源取水的比例和水质已知，可通过混合水的动态模拟试验，用差值法判断判断循环水的结垢倾向，将ΔB出现明显上升时循环水的“钙硬度+全碱度”值作为现场运行的上限。
3.4定期除垢
当压缩机备用时，段间冷却器循环水不停用，进回水阀门继续保持全开状态，消除由于循环水长时间停用造成换热管外壁积垢的因素；压缩机每运行3个月停机后，采取措施对压缩机段间冷却器管壁进行反冲洗，定期清除换热管外壁沉积物。
3.5加强循环水水质管理
加强循环水水质管理，采用定期清理池底杂质等措施清除循环水塔破碎填料片及其他杂质，减少黏泥等杂物在冷却器中的沉积，将循环水中氯离子质量浓度控制在250mg/L以下，循环水浊度控制在20FTU以下，悬浮物指标控制在15mg/L以下，减缓或避免因垢下腐蚀压缩机段间冷却器出现泄漏。
3.6升级换热管材质
压缩机段间冷却器维修完成后，换热管更换为耐腐蚀性能更强的TP321不锈钢管束，壁厚由1.5mm增加至2mm，并逐台进行更换。采取以上防腐蚀措施以后，更换管束运行3a的时间内，压缩机段间冷却器没有发生腐蚀泄漏现象。在装置大检修期间检查发现，换热管、管板和折流板附近仍有轻微结垢现象，但垢下腐蚀不明显，对管束外壁进行清洗除垢后继续使用。
4结语：
压缩机段间冷却器的安全运行关系到生产效率、企业效益以及装置生产安全。压缩机段间冷却器结垢现象进行分析并制定相应的方法及改进措施，最终解决了压缩机段间冷却器结垢问题。
参考文献：
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