焦化富气离心压缩机节能改造设计与应用

杜建军 刘世东 赵申剑

摘 要：针对压缩机选型偏大或现场气量降低，需要长期打开防喘振阀门将出口流量返回入口来维持压缩机运行的情况，结合现场运行数据进行分析，优化选型参数，通过对压缩机转子、隔板等通流部分进行改造设计，关闭防喘振阀门，实现节能降耗。

关键词：离心压缩机;焦化富气;节能改造;流量

焦化富气装置是炼油厂原油二次加工过程中的重要工艺装置。近年来，伴随着资源量的减少，原油开采量的降低，富气气量也随之减少，有时气量甚至低于富气压缩机设计的最小运行气量，现场操作人员只能通过打开防喘振阀门，将出口气体回流到入口的方式来维持富气压缩机的运行。该种操作方式既不利于富气压缩机长期稳定的运行，又导致能源的大量浪费[1]。结合装置实际情况通过对富气压缩机通流部分的技术改造，降低压缩机最小运行流量，是解决富气压缩机气量减小最有效的途径。

1 概况

某炼油厂焦化富气压缩机，压缩机型号为2MCL456。该机组于2008年投入运行，运行状况良好。由于原油开采量的降低，富气气量也随之减少，甚至气量低于压缩机设计的最小运行气量，现场只能通过打开防喘振阀门来维持压缩机的运行。经过多次讨论研究，决定在下一个检修期之前对富气压缩机进行改造设计，主要工作为更换改造转子，同时更换隔板，并重新装配级间气封和试车用大气封，核对相关尺寸数[2]，并且在检修期间对改造部分进行更换。

2 压缩机设计改造内容

2.1装置部分

2.1.1经专业设计院核算后，确认原装置土建基础可以满足改造后的需要，原土建基础利旧。

2.1.2汽轮机利旧。压缩机改造后，功率和转速均降低，原汽轮机厂家核算后汽轮机可以满足改造后的使用需求。

2.1.3公用底座利旧。

2.1.4工艺气管路利旧。

2.1.5润滑油系统利旧。改造后，压缩机和汽轮机转速降低，轴承润滑油量需求降低，原润滑油系统可以满足改造后的使用需求。

2.1.6干气密封本体及其控制盘站利旧。

2.1.7联轴器更换，联轴器护罩利旧。

2.2压缩机本体部分

2.2.1转子重新设计制造。

2.2.2隔板及密封重新设计制造。

2.2.3支撑轴承及推力轴承利旧。

2.2.4压缩机机壳利旧。

2.3仪表及控制系统部分

2.3.1压缩机入口流量计利旧。

2.3.2防喘振阀门利旧。

2.3.3防喘振组态需要更新。

3 压缩机改造设计及分析

结合压缩机组现场运行参数，对压缩机进行理论模拟计算，计算结果对比如下表所示

对比表中各参数发现如下特征：

采用现场化验介质组分、流量、转速等参数对压缩机气动性能进行核算，按现场化验组分进行核算后压缩机各段压力参数无法与现场实际运行参数匹配，怀疑现场化验组分有偏差。

通过调整气体介质组分，并结合现场实际流量压力等参数，对压缩机现场实际气动情况进行模拟，当气体组分调整至平均分子量为33.102时，模拟参数除一段出口温度有微小偏差，其他参数可以与现场运行参数吻合。结合于模拟结果，初步认为现场实际介质组分的平均分子量为33.102左右。

4 问题处理及效果

结合于现场截屏参数防喘振阀门57%开度运行的实际情况，初步按照原设计最大流量的65%进行选型设计，采用调整组分应用新型高效叶轮模型级对压缩机进行选型计算，仅通过改造富气压缩机转子及隔板等通流部分元件，在一个常规检修期内即完成了设备的升级改造，实现了节能的目的。

对比选型结果和原设计最大工况，改造后机组可节省809 kW，若按电价每度0.7元，全年工作8000小时进行计算，每年将节省453万人民币左右。

5 总结及建议

5.1压缩机是非标设计的机械设備，每一台压缩机都拥有其特定的性能特点，建议在现场使用过程中尽量在压缩机最佳工况点附近运行;压缩机长期在小流量工况运行不仅效率低能耗大，而且压缩机的使用寿命也会降低[3-4]。

5.2对于运行多年的压缩机组，由于现场工艺条件的改变或者产能的缩减，往往需要通过打开防喘振阀门来维持机组的运行，该操作方式造成大量的能源浪费，通过对压缩机的通流部分进行改造是解决该问题的最佳途径。

5.3在压缩机节能改造过程中，需要结合现场机组运行的实际参数对压缩机的介质组分等进行模拟反推计算，尤其是介质组分复杂的富气压缩机组，其介质组分中含有大量的C5+成分，在介质样品采集和运输过程中C5+成分往往会吸附到锡纸袋上，进而导致化验结果偏轻。

参考文献：

[1]袁小坪，于江龙，周宝成等. 重整预加氢循环压缩机节能改造探讨及分析[J]. 设备管理与维修，2016年03期.

[2]蔡苏鹿. 140万t/a延迟焦化2MCL456富气压缩机节能改造[J].通用机械，2016年第9期.

[3]徐忠.离心式压缩机原理（修订本）[M].北京：机械工业出版社，1990.

[4]祁大同.离心式压缩机原理[M]. 北京：机械工业出版社，2017.