摘要：本文主要介绍了秦皇岛港煤码头工程施工中为解决北方冬季潜水作业腰节阀堵管现象,通过技术经济论证,购置、安装、使用了一套空压机压缩空气干燥设备,并阐述了该设备的使用性能、工作状况,经济效益等方面的问题。
关键词：工程 设备原理 设备性能 经济效益
随着港口建设快速发展,深水泊位越来越多,业主要求的施工工期越来越短,北方潜水水下整平作业冬季施工势在必行。但由于天气寒冷,潜水作业的输送空气胶管在水下腰节阀处极易出现冰絮堵管现象,造成潜水作业呼吸空气骤停,对潜水员的生命安全提出了严竣考验。
1、工程简介
秦皇岛港煤码头扩容工程需整平1.15万m2、水深-14.9m,煤码头工程需要整平3.29万m2、水深-19.7m,施工期在冬季作业。
2、气温统计
秦皇岛海域海上12月份的平均气温-4℃、最低气温-11℃,1月份的平均气温-8℃、最低气温-15℃,2月份的平均气温-7℃、最低气温-14℃。
3、常规施工工艺流程
潜水作业定位方驳上的空气压缩机压缩的热空气通过储气罐、过滤罐、输送胶管到达水下潜水员作业的潜水服,供潜水员呼吸使用。在潜水员潜水服的外侧有一个控制压缩空气进气量的腰节阀,该阀过流孔较细,冬季在此阀处极易出现冰堵现象,影响潜水作业人员的呼吸与安全。空压机—储气罐—活性炭过虑罐—输送胶管—潜水员腰节阀—潜水员呼吸
4、堵管现象形成的原因分析
冬季压缩空气比较干燥、寒冷,但经过空气压缩机压缩后的空气温度很高,经过储气罐、管道、过滤罐会造成大的温降,但是从过滤罐输出的气体温度大约有+10℃,该气体通过输送胶管到达与冰冷海水交界处,会造成较大的气温差。这样,压缩空气外部环境温度突然骤降会冷凝出水气或水珠,这部分水气或水珠混合在供呼吸的压缩空气中,随着输送空气胶管往深水处延伸,温度会越来越低,这部分水珠或水气逐渐形成冰絮,聚集到潜水员身体外侧的腰节阀处。因腰节阀的节流孔较细,随着时间的推移,冰絮在此处慢慢地堆积堵塞,影响压缩空气的流通,最终导致空气的断流,潜水员的生命受到危险。
5、解决方案
(1)投入设备:后冷却器—气液分离器—除油器—无热再生吸附式干燥器
(2)工艺连接流程:活塞式空压机—储气罐—后冷却器—气液分离器—除油器— 无热再生吸附式干燥器—活性炭过滤罐—潜水员腰节阀—潜水员呼吸
(3)设备原理与作用:后冷却器:利用循环冷却水与换热元件产生热交换,促使压缩空气中的水蒸气、油蒸汽大部分冷凝成水滴、油滴析出,从而使压缩空气得到初步冷却及一定程度上的净化。
气液分离器:采用切线旋风分离及高效破沫网过滤的原理,对压缩空气水分进行二级分离,除水效率高、效果好。
除油器:由粗滤和精滤两部分组成,综合采用机械分离,微纤维过滤和微孔介质凝聚生长的原理,以分离和滤除压缩空气中的微粒子污物及油、水。
无热再生吸附式干燥器:利用活性氧化铝吸附压缩空气中的水分,以达到干燥的目的。该设备共有A、B两个压力容器干燥罐,如A罐干燥压缩空气供潜水员正常使用,则B罐利用约12%的压缩空气干燥上一次已吸附完毕的湿润干燥剂,形成再生干燥剂供下次循环使用,并排出废气。
该设备微电脑自动控制,A、B干躁塔可自动相互切换,保证连续供气,无断气现象。如果遇停电或设备出现故障,该套设备只会出现暂时不能干燥压缩空气的现象,但不会影响压缩空气的正常流通,不会影响潜水员的正常用气,不会对潜水员的生命造成危险。
压力露点:指在调整设置的温度下,经过干燥完毕的压缩空气达到该温度时干燥空气才会出现结冰现象。如压力露点设定在≤-40℃,那么当压缩空气的环境温度达到-40℃时压缩空气才开始出现结冰现象。
主要技术参数:额定工作压力:0.8;1.0;1.2Mpa;再生气损耗率:≤12%进气温度:≤40℃;出气口压力露点:≤-20℃;≤-40℃;再生方式:无热再生;工作方式:全自动切换,连续工作;控制方式:WQZ微电脑控制;电源:AC220V、50HZ;用电功率:约20W;工作周期:10分钟（标准型）。
(4)冷却方式:循环水箱及水泵;固定方式:平整地面预埋螺栓或底座直接焊接;连接方式:镀锌管及法兰连接;型号选择:与空压机排气量相匹配。
6、运行效果与评价
6.1 方案实施前
2010年12月份处于调查、调研阶段,我项目部12月份施工时还是按常规作业方式施工。此时秦皇岛港的气温较低,白天施工作业时基本上还能保证正常进行,但早晨及夜间就出现潜水员腰节阀堵管现象,严重影响了正常的施工进度。根据秦皇岛港海域以往的施工经验,每年1、2月份按常规施工方法根本无法施工,只能冬休。
6.2 方案比较
通过前面的分析,北方冬季潜水员会水下整平施工作业腰节阀堵管现象的形成原因比较清楚,如何解决的方法比较多。如可以对压缩空气直接升温、保温、降温,减少或消除压缩空气在水面上与水面下的温差,也能使压缩空气在潜水员腰节阀处不形成冰絮,不出现堵管现象。这样的方法是从外部环境上来考虑不是从压缩空气本身质量来考虑,而且技术措施比较复杂,效果无法具体评价,外部环境还时刻发生变化。利用无热再生吸附干燥器是从压缩空气本身质量的考虑,把压缩空气中含的水分吸附干燥出来,使压缩空气在使用环境下不具备形成冰絮的条件,而又能符合人体呼吸的要求。
6.3 成本分析
该设备的活性氧化铝干燥剂可以自动再生,减缓了活性氧化铝干燥剂的饱和度形成,延长了干燥剂的使用寿命,相对降低了使用成本。根据调查,工厂、车间、厂矿使用该种设备,工作日连续使用,一次性干燥剂可以使用约2年。
该设备成本一次性投入,使用完毕后可以相互调拨,满足其他工程需要。与升温、保温、降温措施方法相比,该设备安装简单、使用方便、拆装容易,使用条件约束性低。
7、结语
通过在秦皇岛港煤码头工程中的使用,这套空压机压缩空气净化干燥设备运转正常,达到了预期效果,解决了北方冬季潜水员整平施工作业腰节阀堵管现象,保证了潜水员的生命安全,为深水码头潜水员冬季施工提供了有力的技术安全保障,可成为同行业施工中的典范。