二氧化碳壓縮機低壓缸轉子節能改造淺析

趙志超(兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊830011)

0 引言

兗礦新疆煤化工有限公司尿素車間CO2壓縮機機組為沈陽透平機械股份有限公司生產的型號為2MCL607+2BCL356/A 離心壓縮機，配套杭州汽輪機股份有限公司生產的型號NK40/45/20 的汽輪機作為驅動動力對尿素工段所需的CO2氣體進行壓縮送入尿素汽提塔。

2MCL607+2BCL356/A離心壓縮機按照兩缸四段進行設計，設有段間冷卻器對各級壓縮后的CO2氣體進行冷卻，壓縮機一、二段為低壓缸、三四段為高壓缸，機組采用背靠背、7級壓縮、水平剖分結構，一段入口壓力原設計為0.039MPa,40℃，壓縮機四段出口壓力為14.6MPa,124.3℃；為調節生產負荷，保證機組的安全穩定運行，CO2壓縮機組設有二回一、四回三調節閥、一段入口放空總閥、四段出口放空閥，以便于調節系統氣量及事故時使用。

1 存在的問題

在實際生產過程中，由凈化工段輸送至CO2壓縮工段的純度≧95.5%、總硫≦5mg/m3、壓力為0.22MPa（G）CO2氣體，為滿足原設計一段入口壓力為0.039MPa的需要，壓縮機入口壓力必須通過減壓放空等手段將來自凈化工段0.22MPa（G）CO2氣體減壓后送入壓縮機組，增大了低壓缸的壓縮比，造成蒸汽浪費，增加了機組的操作難度。

2 改造方案

低壓缸轉子由7級葉輪改造為6級葉輪；經分析計算，入口壓力可提升至0.124MPa（G），原低壓缸一段壓縮比可由4.6降低為2.7，降低了3.8MPa蒸汽耗量，同時增加了CO2壓縮機組的操作穩定性。

3 效能評估

（1）改造前，機組振動、溫度基本保持平穩。

（2）改造后低壓缸振動波動較大，二段出口分離器附近振動明顯，通過增加一回一調節閥、一段出口放空調節閥克服機組振動后機組指標基本保持平穩。

（3）3.8MPa蒸汽量消耗分析

CO2壓縮機低壓缸轉子改造前，3.8MPa 蒸汽流量趨勢如圖1，5 月22 日（CO2氣體流量達31000m3/h 時、蒸汽瞬時流量達46T/h，調節氣閥開度99.8%）：

圖1 :2壓縮機低壓缸轉子改造前3.8MPa蒸汽流量趨勢圖（5月21～26日）

實施改造后，10 月26～29 日在每天產量1729.68 噸、1742.88 噸、1743.23 噸、1753.39 噸，3.8MPa 蒸汽流量趨勢如2，10 月28 日（CO2氣體流量達31800m3/h 時、蒸汽瞬時流量達41.5T/h，調節氣閥開度91.3%）。

圖2：壓縮機低壓缸轉子改造后3.8MPa蒸汽流量趨勢圖（10月26～29日）

11 月9 日（CO2氣體流量達30700m3/h 時、蒸汽瞬時流量達39.8T/h，調節氣閥開度90.5%），參見圖3，改造前后系統負荷及詳細消耗對照詳見表1。

圖3：壓縮機低壓缸轉子改造后3.8MPa蒸汽流量趨勢圖（11月9～10日）

表1：改造前后系統負荷及詳細消耗對照

（4）對尿素系統的運行影響：

CO2氣量波動幅度降低，氣量基本穩定，使得高壓系統物料配比穩定，提高了高壓系統轉化率；

改造后進入高壓系統的CO2溫度（位號TI-8011）由原來的141℃降低到125℃左右,使尿素縮二脲由原來的1.0%以上降低為1.0%以下，使尿素成品提高了一個檔次；

CO2氣量穩定后，尿素高壓圈系統各項工藝指標尤其是高壓甲銨冷凝器汽液相溫度、高壓洗滌器出氣及下液溫度，合成塔出液溫度等指標在機組改造后能夠及時便利將指標控制在最優位置，使尿素產量增加，消耗降低，現在噸尿素消耗基本維持在579Kg/噸左右，低于原設計的585Kg/噸的尿素消耗指標。

4 經濟效益估算

在CO2氣量維持在31000m3/左右時壓縮機調節氣閥由原來的99%左右降低為91%左右，在運行工況基本相同的情況下，3.8MPa 過熱蒸汽量在改造后比改造前每小時節約蒸汽4.8T/h左右，年節約資金242萬元。