低温甲醇洗系统循环气压缩机节能改造小结.pdf
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1、 收稿日期 修稿日期 作者简介刘加洪(),男,贵州盘州人,工程师,主要从事合成氨生产技术管理工作。低温甲醇洗系统循环气压缩机节能改造小结刘加洪,黄宪辉(贵州开阳化工有限公司,贵州 开阳 )摘要贵州开阳化工有限公司 合成氨装置低温甲醇洗系统设置有 台往复式循环气压缩机(一开一备),由于其设计余量大,长期以来存在循环气压缩机电耗高以及低负荷下(气化炉单炉运行时)不能启动运行的问题。在对比分析旁路调节、部分行程压开进气阀调节、转速调节、余隙调节等四种改造方案的基础上,年 月对 台循环气压缩机实施了增设余隙调节系统的改造(另一台计划于 年实施同样的技改)后,实现了循环气压缩机出口气的“零回流”,降低了
2、电耗,且低负荷下循环气压缩机也能启动运行,增产了合成氨,减排了 ,助力了合成氨装置的优质运行。关键词低温甲醇洗系统;往复式循环气压缩机;运行问题;改造方案;余隙调节;节能效果;效益分析 中图分类号 文献标志码 文章编号 ()引言贵州开阳化工有限公司(简称开阳化工)合成氨装置于 年 月建成投产,其主要生产工艺为 干煤粉加压气化(台科林炉,两开无备)、中温耐硫变换、大连理工低温甲醇洗(七塔流程)、杭州中泰液氮洗、瑞士卡萨利 低压氨合成工艺;其中,低温甲醇洗系统设置有 台往复式循环气压缩机(一开一备),用于回收富甲醇闪蒸后循环气中的,回收的 经提压后并入低温甲醇洗系统入口变换气中用于生产合成氨。由于
3、循环气压缩机设计余量大,实际生产中长期以来循环气压缩机回流阀开度大,部分气体回流循环压缩,造成电能浪费,且在单台气化炉运行时,因富甲醇闪蒸量小,循环气压缩机不具备开车条件,循环气只能排放至火炬燃烧,造成浪费。年 月,开阳化工对 台循环气压缩机实施了节能改造,并实现了循环气压缩机的低负荷运行,收到了较好的效果。以下对有关情况作一总结。循环气压缩机概况工艺流程:从甲醇洗涤塔()底出来的富 甲醇液减压后进入 闪蒸分离罐(),闪蒸出溶解在甲醇液中的 和 (含少量 、),与 闪蒸分离罐()出来的 和 (含少量 、)以及液氮洗系统返回的 合并后进入循环气压缩机,循环气压缩机入口气中 含量 、含量 ,提压后
4、并入低温甲醇洗系统入口变换气中予以回收利用。设备参数:循环气压缩机为卧式往复式压缩机,为两级两气缸结构(一级 个气缸、二级 个气缸),采用旁路调节方式调节流量,由电机拖动,配套电机功率为 ;设计额定排气量 (标 态,下 同)、最 大 排 气 量 、最小排气量 ;吸气压力 、排 气 压 力 ,吸 气 温 度 、排气温度 。循环气压缩机运行情况开阳化工循环气压缩机于 年 月投运,在其 来的运行中,由于设计额定排气量偏大(系统满负荷运行时实际排气量平均为 ,设计额定排气量为实际排气量的 ),系统满负荷运行时,其回流阀长期保持 以上的开度,部分气体循环压缩,循环气压缩机效率低;而在系统半负荷(单台气化
5、炉)运行时,因排气量小(单台气化炉运行时其实际排气量第 期 年 月中氮肥 约为 ),循环气压缩机难以满足启动条件,此部分循环气只能排放至火炬燃烧,不仅造成能源浪费、生产成本增加,而且 排放增加不利于环境保护。年循环气压缩机运行时间及耗电量统计情况表明,全年系统满负荷运行 ,在此期间,循环气压缩机排气量为 ,电能消耗达 ,折合日耗电 、小时耗电 ;全年系统半负荷运行 ,循环气压缩机不满足启动条件,约 循环气只能放空至火炬燃烧,共浪费循环气 ,循环气中 约占 ,折合浪费 ,生产吨氨耗 以 (理论值)计,年系统半负荷运行时因循环气压缩机不满足启动条件共少产液氨约 。改造方案 循环气压缩机流量调节方法
6、对比往复式压缩机常用的流量调节方式主要有旁路调节、部分行程压开进气阀调节、转速调节和余隙调节:旁路调节,是使压缩机出口多余气体经旁路调节阀返回压缩机入口,该法操作简单,但调节范围相对较小,回流的气体重复压缩,不仅增加电机功耗,还需消耗大量的循环冷却水来降低回流气体的温度(开阳化工循环气压缩机采用此种调节方法);部分行程压开进气阀调节,利用进气阀的特殊结构,在一个特定时间点将气缸内压缩前的多余气体返回至压缩机入口,从而实现流量调节,该法气体阻力损失大、系统复杂、控制精度高、操作繁琐,气阀维修更换频繁,运行维护费用高;转速调节,通过改变压缩机的转速来调节排气量,一般适用于内燃机或汽轮机驱动的压缩机
7、组,电机驱动的压缩机组一般采用变频技术调节,但大功率高压变频器价格昂贵,目前很少采用,此外,转速调节极易造成机组润滑不充分、部件磨损加剧、振动增大等;余隙调节,是在压缩机气缸上除固定余隙容积外另外在气缸盖处设一定的空隙,调节时接入气缸工作腔,使余隙增大,容积系数减小,排气量降低,此法的优点是改造简单,仅更换缸盖,不改变压缩机主体结构及控制系统,采用气动驱动,不用设置液压油站,不需要三相动力电源,可最大限度减少现场电缆和管线敷设,改造成本低,流量调节范围广,可实现高达 级的自动调节,缺点是需手动调节。综上所述,开阳化工低温甲醇洗系统循环气压缩机最小排气量(单台气化炉运行时实际排气量平均仅约 )为
8、设计额定排气量的 左右,气量调节范围为 ,余隙无级调节方式可满足生产所需,且只需在轴侧气阀处压阀罩增加 的固定余隙以降低气量,改造最为简单,改造费用低。余隙调节原理余隙调节原理为,往复式压缩机气缸内余隙容积的大小与排气量成反比(相同压力、温度条件下,余隙容积越大,排气量越小,电机轴功率越小;余隙容积越小,排气量越大,电机轴功率越大),通过控制仪表空气电磁阀的通断控制执行机构内部若干气囊的开启和关闭,改变余隙容积的大小,从而调节排气量。简言之,通过调节余隙容积的大小可以达到调节往复式压缩机打气量和减少电机功耗的目的。改造步骤余隙调节系统主要由执行机构、控制柜、管路系统、电缆系统和 组成;其中,执
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