焦化富氣離心壓縮機(jī)節(jié)能改造設(shè)計(jì)與應(yīng)用

杜建軍 劉世東 趙申劍

摘 要：針對壓縮機(jī)選型偏大或現(xiàn)場氣量降低，需要長期打開防喘振閥門將出口流量返回入口來維持壓縮機(jī)運(yùn)行的情況，結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化選型參數(shù)，通過對壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、隔板等通流部分進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，關(guān)閉防喘振閥門，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī);焦化富氣;節(jié)能改造;流量

焦化富氣裝置是煉油廠原油二次加工過程中的重要工藝裝置。近年來，伴隨著資源量的減少，原油開采量的降低，富氣氣量也隨之減少，有時(shí)氣量甚至低于富氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的最小運(yùn)行氣量，現(xiàn)場操作人員只能通過打開防喘振閥門，將出口氣體回流到入口的方式來維持富氣壓縮機(jī)的運(yùn)行。該種操作方式既不利于富氣壓縮機(jī)長期穩(wěn)定的運(yùn)行，又導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)[1]。結(jié)合裝置實(shí)際情況通過對富氣壓縮機(jī)通流部分的技術(shù)改造，降低壓縮機(jī)最小運(yùn)行流量，是解決富氣壓縮機(jī)氣量減小最有效的途徑。

1 概況

某煉油廠焦化富氣壓縮機(jī)，壓縮機(jī)型號為2MCL456。該機(jī)組于2008年投入運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好。由于原油開采量的降低，富氣氣量也隨之減少，甚至氣量低于壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的最小運(yùn)行氣量，現(xiàn)場只能通過打開防喘振閥門來維持壓縮機(jī)的運(yùn)行。經(jīng)過多次討論研究，決定在下一個(gè)檢修期之前對富氣壓縮機(jī)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，主要工作為更換改造轉(zhuǎn)子，同時(shí)更換隔板，并重新裝配級間氣封和試車用大氣封，核對相關(guān)尺寸數(shù)[2]，并且在檢修期間對改造部分進(jìn)行更換。

2 壓縮機(jī)設(shè)計(jì)改造內(nèi)容

2.1裝置部分

2.1.1經(jīng)專業(yè)設(shè)計(jì)院核算后，確認(rèn)原裝置土建基礎(chǔ)可以滿足改造后的需要，原土建基礎(chǔ)利舊。

2.1.2汽輪機(jī)利舊。壓縮機(jī)改造后，功率和轉(zhuǎn)速均降低，原汽輪機(jī)廠家核算后汽輪機(jī)可以滿足改造后的使用需求。

2.1.3公用底座利舊。

2.1.4工藝氣管路利舊。

2.1.5潤滑油系統(tǒng)利舊。改造后，壓縮機(jī)和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低，軸承潤滑油量需求降低，原潤滑油系統(tǒng)可以滿足改造后的使用需求。

2.1.6干氣密封本體及其控制盤站利舊。

2.1.7聯(lián)軸器更換，聯(lián)軸器護(hù)罩利舊。

2.2壓縮機(jī)本體部分

2.2.1轉(zhuǎn)子重新設(shè)計(jì)制造。

2.2.2隔板及密封重新設(shè)計(jì)制造。

2.2.3支撐軸承及推力軸承利舊。

2.2.4壓縮機(jī)機(jī)殼利舊。

2.3儀表及控制系統(tǒng)部分

2.3.1壓縮機(jī)入口流量計(jì)利舊。

2.3.2防喘振閥門利舊。

2.3.3防喘振組態(tài)需要更新。

3 壓縮機(jī)改造設(shè)計(jì)及分析

結(jié)合壓縮機(jī)組現(xiàn)場運(yùn)行參數(shù)，對壓縮機(jī)進(jìn)行理論模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果對比如下表所示

對比表中各參數(shù)發(fā)現(xiàn)如下特征：

采用現(xiàn)場化驗(yàn)介質(zhì)組分、流量、轉(zhuǎn)速等參數(shù)對壓縮機(jī)氣動性能進(jìn)行核算，按現(xiàn)場化驗(yàn)組分進(jìn)行核算后壓縮機(jī)各段壓力參數(shù)無法與現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行參數(shù)匹配，懷疑現(xiàn)場化驗(yàn)組分有偏差。

通過調(diào)整氣體介質(zhì)組分，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際流量壓力等參數(shù)，對壓縮機(jī)現(xiàn)場實(shí)際氣動情況進(jìn)行模擬，當(dāng)氣體組分調(diào)整至平均分子量為33.102時(shí)，模擬參數(shù)除一段出口溫度有微小偏差，其他參數(shù)可以與現(xiàn)場運(yùn)行參數(shù)吻合。結(jié)合于模擬結(jié)果，初步認(rèn)為現(xiàn)場實(shí)際介質(zhì)組分的平均分子量為33.102左右。

4 問題處理及效果

結(jié)合于現(xiàn)場截屏參數(shù)防喘振閥門57%開度運(yùn)行的實(shí)際情況，初步按照原設(shè)計(jì)最大流量的65%進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，采用調(diào)整組分應(yīng)用新型高效葉輪模型級對壓縮機(jī)進(jìn)行選型計(jì)算，僅通過改造富氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子及隔板等通流部分元件，在一個(gè)常規(guī)檢修期內(nèi)即完成了設(shè)備的升級改造，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

對比選型結(jié)果和原設(shè)計(jì)最大工況，改造后機(jī)組可節(jié)省809 kW，若按電價(jià)每度0.7元，全年工作8000小時(shí)進(jìn)行計(jì)算，每年將節(jié)省453萬人民幣左右。

5 總結(jié)及建議

5.1壓縮機(jī)是非標(biāo)設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備，每一臺壓縮機(jī)都擁有其特定的性能特點(diǎn)，建議在現(xiàn)場使用過程中盡量在壓縮機(jī)最佳工況點(diǎn)附近運(yùn)行;壓縮機(jī)長期在小流量工況運(yùn)行不僅效率低能耗大，而且壓縮機(jī)的使用壽命也會降低[3-4]。

5.2對于運(yùn)行多年的壓縮機(jī)組，由于現(xiàn)場工藝條件的改變或者產(chǎn)能的縮減，往往需要通過打開防喘振閥門來維持機(jī)組的運(yùn)行，該操作方式造成大量的能源浪費(fèi)，通過對壓縮機(jī)的通流部分進(jìn)行改造是解決該問題的最佳途徑。

5.3在壓縮機(jī)節(jié)能改造過程中，需要結(jié)合現(xiàn)場機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際參數(shù)對壓縮機(jī)的介質(zhì)組分等進(jìn)行模擬反推計(jì)算，尤其是介質(zhì)組分復(fù)雜的富氣壓縮機(jī)組，其介質(zhì)組分中含有大量的C5+成分，在介質(zhì)樣品采集和運(yùn)輸過程中C5+成分往往會吸附到錫紙袋上，進(jìn)而導(dǎo)致化驗(yàn)結(jié)果偏輕。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁小坪，于江龍，周寶成等. 重整預(yù)加氫循環(huán)壓縮機(jī)節(jié)能改造探討及分析[J]. 設(shè)備管理與維修，2016年03期.

[2]蔡蘇鹿. 140萬t/a延遲焦化2MCL456富氣壓縮機(jī)節(jié)能改造[J].通用機(jī)械，2016年第9期.

[3]徐忠.離心式壓縮機(jī)原理（修訂本）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[4]祁大同.離心式壓縮機(jī)原理[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.