氯氣透平壓縮機的選用及改進

鄭陽偉，胡智勇，鄒建生，鄧勇新

（乳源東陽光電化廠，廣東 韶關 512700）

乳源東陽光電化廠2005年5月正式建成投產5萬t/a離子膜燒堿，又于2008年投資擴建二期15萬t/a離子膜燒堿，再于2018年擴產至25.5萬t/a，該廠氯氫處理分二期工程，一期為5.5萬t/a的處理能力，配備2臺6萬t/a的氯氣透平壓縮機，一開一備。二期為20萬t/a的處理能力，配備10萬t/a、17萬t/a、22萬t/a的氯氣透平壓縮機各1臺，以適應不同的生產負荷，并儲備有足夠的備用機組。

1 氯氣透平壓縮機曾用型號

投產以來，乳源東陽光電化廠使用過杭州陽光集團有限公司生產的雙軸半開式葉輪雙級壓縮的5萬t/a的氯氣透平壓縮機（LYJⅡB型），單軸封閉式三元流葉輪雙級壓縮的6萬t/a、10萬t/a、17萬t/a、22萬t/a的氯氣透平壓縮機（LYJⅢ型，其中22萬t/a機由杭州陽光集團監制，浙江宸軒透平機制造有限公司生產）。也使用過其他公司生產的單軸封閉式葉輪四級壓縮的8萬t/a的氯氣透平壓縮機。

2 氯氣透平壓縮機的選用情況

一期氯氫處理產能由5萬t/a擴產至6萬t/a時，相應的氯氣透平壓縮機也由雙軸半開式葉輪雙級壓縮的5萬t/a更換成單軸封閉式葉輪雙級壓縮的6萬t/a機型。

二期氯氫處理產能15萬t/a時，安裝其他公司生產的2臺8萬t/a的氯氣透平壓縮機，由于使用效果不佳，所以又增加1臺10萬t/a的氯氣透平壓縮機；后又出于節能考慮選用了17萬t/a的氯氣透平壓縮機，代替原設計的2臺8萬t/a的氯氣透平壓縮機。產能由15萬t/a擴產至20萬t/a后，再增加1臺22萬t/a的氯氣透平壓縮機，原10萬t/a和17萬t/a氯氣透平壓縮機作為備用機組。

3 氯氣透平壓縮機對比情況分析

一期項目擴產時，透平機更換為單軸封閉式葉輪雙級壓縮的氯氣透平壓縮機。該壓縮機具有以下優勢：（1）結構及維修簡單。單軸封閉式葉輪雙級壓縮機只有一根高速軸，相應的軸和密封件均少一半。（2）維修費用低。氯氣透平壓縮機的高速轉子組件比較昂貴，設備維修時，雙軸半開式葉輪雙級壓縮機需要對兩個高速轉子組件進行調校，做動平衡。而單軸封閉式葉輪雙級壓縮機只有一個高速轉子組件，所以維修費用較低。（3）設備效率較高。由于6萬t/a機型運動件減少，葉輪效率提高，5萬t/a雙軸半開式葉輪雙級壓縮機主電機185 kW，而6萬t/a單軸封閉式葉輪雙級壓縮機的主電機只需要200 kW，輸送能力加大了20%，但功率只增加8%。

二期氯氣透平壓縮機，原設計的其他廠家提供的2臺8萬t/a的氯氣透平壓縮機，為單軸封閉式葉輪四級壓縮機，由于四級壓縮，輸送壓力較高可達到0.35 MPa（G），主電機額定功率為500 kW/臺，2臺同時運行實際消耗可達到900 kW。油站更換一次潤滑油，需要8桶170 kg的32#汽輪機油，配套2臺35 kW的油泵，油泵一開一備，強制供油，而且還設置油高位槽。整機結構復雜，維修不便。振動、位移、溫度和壓力探測點多，23個聯鎖停車點，只要有一個聯鎖點不達標就會停機。占地面積大，需要兩層樓，土建及安裝費用高。操作復雜，正常操作需要3個人，一樓、二樓、操作間各1人，整機造價昂貴。

杭州陽光集團有限公司生產的17萬t/a的氯氣透平壓縮機，為單軸封閉式三元流葉輪兩級壓縮機，輸送壓力可達到0.25 MPa（G），設計流量6 800 Nm3/h，完全能滿足生產需要，電機額定功率為500 kW/臺，將15萬t/a離子膜燒堿產生的氯氣帶完只需要450 kW，如計入油泵動力，機組比原用壓縮機可節約一半電耗。機組的油箱只需要3桶170 kg的32#汽輪機油，機組配套一個3 kW的輔助油泵，主油泵與主機輸入軸直聯，由主電機提供動力。氯氣透平壓縮機未運行時，由輔助油泵供油；氯氣透平壓縮機運行后，由主油泵供油，輔助油泵自動停止工作，這樣可節省油泵的能耗，更重要的是可有效避免失電時壓縮機缺油。主機結構簡單，每級壓縮缸體均可單獨拆檢，維修方便，便于搶修，維修費用低。廠家在理念上以產品質量良好服務盡力保障生產，振動、位移、溫度和壓力等在可靠探測基礎上對小概率低危害事件的聯鎖適當精簡。主機采用撬塊集裝式設計，單層廠房布置，布局緊湊，占地面積小，設備閥門都在一樓，操作簡單，任何時候只需要2個人操作即可，一樓和操作間各1人，整機投資費用較低。

4 22萬t/a氯氣透平壓縮機

由于二期離子膜堿由15萬t/a擴產至20萬t/a，從節能以及正常生產需要考慮，增加1臺22萬t/a氯氣透平壓縮機，具體參數如下。

（1）工藝設計參數

a.輸送介質：氯氣；

b.氯氣純度：≥96%；

c.入口溫度：≤30℃；

d.入口壓力：0.080 MPa（絕壓）；

e.出口壓力：0.35 MPa（絕壓）；

f.流量：8 800 Nm3/h；

如進氣壓力為0.09 MPa（絕壓），排氣壓力0.35 MPa（絕壓），流量為 10 000 Nm3/h，平衡燒堿能力按 8 000 h計為25萬t/臺·a；

g.氯氣含水 ＜100×10-6。

（2）機組型號：LYJⅢ-0.35/10000

（3）單臺主要參數見表1。

機組安裝好運行后，將二期20萬t/a離子膜堿產生的氯氣全部帶完，且還有40%的回流，電流在43 A左右，各參數運行正常，截止2018年9月在該公司已連續運行5個月。

表1 單臺主要參數

5 氯氣透平壓縮機的改進

隨著社會的發展，人類對設備的節能、環保和自動化的要求越來越高，氯氣透平壓縮機亦應隨之改進。

杭州陽光集團有限公司為了使氯氣透平壓縮機產品更節能，結構型式由雙軸式改進為單軸式，葉輪由直葉片半開式改進為三元流葉片封閉式，取得了良好效果。

為了減少氯氣透平壓縮機的煙氣排放，該公司所提供的LYJⅢ-0.35/10000機組改進了潤滑油的冷卻系統，使油箱溫度由通常的60℃甚至更高降至40℃左右，且完全可用循環水取代冷凍水冷卻；改進了油煙除霧器，適當增加了濾芯長度。這些改進使機組的煙氣明顯減小，告別了“大煙氣”時代；為了提高機組的自動化水平，該公司對機組的初步設計進行優化在透平機的入口、出口和回流閥都增加了氣動自動閥，開機和調節時都可用自動閥進行調節，大大方便了操作。

6 氯氣透平壓縮機的選用

1臺氯氣透平壓縮機可以輸送完所有氯氣時，盡量選開1臺機組。1臺機組操作簡單，氯氣送出去后，只要調節入口和回流即可；如果是2臺較小的氯氣透平壓縮機，開第2臺時還需要置換，對廢氣處理系統增加壓力。1臺17萬t/a的氯氣透平壓縮機能力大于2臺8萬t/a的機組，而且電耗更低，也就是“規模效益”的原理。

該公司所用杭州陽光集團有限公司生產的氯壓機組從5萬t/a、10萬t/a到17萬t/a，現在達到22萬t/a（其中22萬t/aLYJⅢ型機由杭州陽光集團監制，浙江宸軒透平機制造有限公司生產），在中、大型氯氣透平壓縮機中又多了一個選擇。

7 結語

杭州陽光集團有限公司生產（包括利用其技術監制生產）的透平氯壓機具有投資節省、質量可靠、操作方便、維修簡單、運行費用低等優點。由于設備集成度高，占地面積比較小，配件較少，無論是機械維修還是儀表維修都比較簡便且機組能耗低，符合國家的節能減排政策。