焦化富氣離心壓縮機節(jié)能改造設計與應用

杜建軍 劉世東 趙申劍

摘 要：針對壓縮機選型偏大或現(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運行的情況，結合現(xiàn)場運行數據進行分析，優(yōu)化選型參數，通過對壓縮機轉子、隔板等通流部分進行改造設計，關閉防喘振閥門，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

關鍵詞：離心壓縮機;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，有時氣量甚至低于富氣壓縮機設計的最小運行氣量，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的運行。該種操作方式既不利于富氣壓縮機長期穩(wěn)定的運行，又導致能源的大量浪費[1]。結合裝置實際情況通過對富氣壓縮機通流部分的技術改造，降低壓縮機最小運行流量，是解決富氣壓縮機氣量減小最有效的途徑。

1 概況

某煉油廠焦化富氣壓縮機，壓縮機型號為2MCL456。該機組于2008年投入運行，運行狀況良好。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設計的最小運行氣量，現(xiàn)場只能通過打開防喘振閥門來維持壓縮機的運行。經過多次討論研究，決定在下一個檢修期之前對富氣壓縮機進行改造設計，主要工作為更換改造轉子，同時更換隔板，并重新裝配級間氣封和試車用大氣封，核對相關尺寸數[2]，并且在檢修期間對改造部分進行更換。

2 壓縮機設計改造內容

2.1裝置部分

2.1.1經專業(yè)設計院核算后，確認原裝置土建基礎可以滿足改造后的需要，原土建基礎利舊。

2.1.2汽輪機利舊。壓縮機改造后，功率和轉速均降低，原汽輪機廠家核算后汽輪機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，壓縮機和汽輪機轉速降低，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)軸器護罩利舊。

2.2壓縮機本體部分

2.2.1轉子重新設計制造。

2.2.2隔板及密封重新設計制造。

2.2.3支撐軸承及推力軸承利舊。

2.2.4壓縮機機殼利舊。

2.3儀表及控制系統(tǒng)部分

2.3.1壓縮機入口流量計利舊。

2.3.2防喘振閥門利舊。

2.3.3防喘振組態(tài)需要更新。

3 壓縮機改造設計及分析

結合壓縮機組現(xiàn)場運行參數，對壓縮機進行理論模擬計算，計算結果對比如下表所示

對比表中各參數發(fā)現(xiàn)如下特征：

采用現(xiàn)場化驗介質組分、流量、轉速等參數對壓縮機氣動性能進行核算，按現(xiàn)場化驗組分進行核算后壓縮機各段壓力參數無法與現(xiàn)場實際運行參數匹配，懷疑現(xiàn)場化驗組分有偏差。

通過調整氣體介質組分，并結合現(xiàn)場實際流量壓力等參數，對壓縮機現(xiàn)場實際氣動情況進行模擬，當氣體組分調整至平均分子量為33.102時，模擬參數除一段出口溫度有微小偏差，其他參數可以與現(xiàn)場運行參數吻合。結合于模擬結果，初步認為現(xiàn)場實際介質組分的平均分子量為33.102左右。

4 問題處理及效果

結合于現(xiàn)場截屏參數防喘振閥門57%開度運行的實際情況，初步按照原設計最大流量的65%進行選型設計，采用調整組分應用新型高效葉輪模型級對壓縮機進行選型計算，僅通過改造富氣壓縮機轉子及隔板等通流部分元件，在一個常規(guī)檢修期內即完成了設備的升級改造，實現(xiàn)了節(jié)能的目的。

對比選型結果和原設計最大工況，改造后機組可節(jié)省809 kW，若按電價每度0.7元，全年工作8000小時進行計算，每年將節(jié)省453萬人民幣左右。

5 總結及建議

5.1壓縮機是非標設計的機械設備，每一臺壓縮機都擁有其特定的性能特點，建議在現(xiàn)場使用過程中盡量在壓縮機最佳工況點附近運行;壓縮機長期在小流量工況運行不僅效率低能耗大，而且壓縮機的使用壽命也會降低[3-4]。

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

5.3在壓縮機節(jié)能改造過程中，需要結合現(xiàn)場機組運行的實際參數對壓縮機的介質組分等進行模擬反推計算，尤其是介質組分復雜的富氣壓縮機組，其介質組分中含有大量的C5+成分，在介質樣品采集和運輸過程中C5+成分往往會吸附到錫紙袋上，進而導致化驗結果偏輕。

參考文獻：

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

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

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

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