油烟风机工艺系统改造在大型油站中的应用

王利聪，张砷钇

（河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

迈入21世纪以来，自然科学和技术科学的各门学科不断地进行新的技术突破，化学工业也随着催化、分子设计、激光和化学仿生学等重大技术突破而进入一个崭新的时代，成为国民经济中的一个重要组成部分。因此，大型化工项目也随之蓬勃发展，迈入新的阶梯。为满足后续系统的使用，与之相配套的空分项目不断进行壮大，10万m3的整装空分项目已是常态，作为空分项目的标准配置——大型空气压缩机组，也随之快速的发展和不断地壮大，在生产中发挥着关键作用的。同时大型压缩机的辅助系统和安保系统也面临着考验，如润滑系统，冷却系统，密封气系统等，通过技术改造和加强缺陷管理，保证大型机组的重要辅机的运行，减少辅机的故障频率，降低辅助系统引发事故的比例，也是实现安全生产，消除安全隐患，夯实安全生产的根本途径之一[1]。本文将主要介绍空分大型离心压缩机组的润滑油站油烟方面的改造情况。

1 概述

在河南龙宇煤化工有限公司的二期40万t 醋酸项目中，相配套的是开封空分设计的5.8万m3空分装置。空气压缩机为离心式，主空气压缩机和多轴空气增压机由西安陕鼓动力股份有限公司设计制造，共用一台透平汽轮机由一拖二的形式驱动。压缩机组的润滑油、控制油共用一套油系统，由国内常州华立液压润滑设备有限公司提供，润滑油采用长城威越46号极压汽轮机油，压缩机组润滑简图如图1所示，其主要包含常州华立32 000 L润滑油油箱、7 500 L高位油箱、两台主油泵、一台事故油泵、双联立式油冷却器、两台油烟风机及其他附属设备。其中油烟风机采用离心式结构，前后各设有一个滤芯式油烟分离器，出口处设有出口挡板和出口调节蝶阀。

图1 压缩机组润滑简图

机组润滑油的主要作用是对机组的轴承进行润滑、降温和带走机械杂质。机组运行时产生的摩擦热由润滑油带走，润滑油受热蒸发，形成油烟和油蒸汽。对于现有的大型机组油站来说，主油箱主要分为两种，微负压油箱和微正压油箱[2]。微负压油箱的原理是采用连接油烟风机对油箱进行抽气，从而抽出油箱里的空气、油烟和油蒸汽，使油箱产生微负压，此设计原理不仅有利于机组润滑系统的顺利回油，防止油蒸汽泄露到空气中，还可以使回油通畅，减少机组油封的泄漏，同时因将油箱里的空气抽除，使润滑油和氧气隔绝，减少油脂的乳化，起到保护润滑油的作用[3]。另一种微正压油箱是将微正压氮气充入油液上方，在油液上方形成纯氮区，用以隔离空气中的氧气以起到保护油脂的目的，同时配置有呼吸器，能及时放走油箱内的油烟。

2 运行过程中的实际案例

根据河南龙宇煤化工有限公司压缩机组的实际情况，润滑油站采用的是微负压油箱。在机组正常运行时，空气不断地被压缩，产生热能，导致压缩机组的运行温度较高，为保证机组的良好润滑、回油通畅，必须严格保证油箱的真空度，便要求安装在油箱顶部的油烟风机需要不间断运行，保证油箱负压在-1.1 kPa左右。且因增压机为多轴压缩机，在工作时转速较高（1轴为4 081 r·min-1；2轴为1 478 r·min-1；3轴为11 104 r·min-1；4轴为13 263 r·min-1；5轴为20 760 r·min-1）产生大量的热量，造成润滑油温较高，高温润滑油回流入油箱，使油箱油温保持在约65℃左右。同时油箱容积较大，大量的高温润滑油在油站内积聚形成油烟和油蒸汽，同时又和润滑油管道内油蒸汽混合，再经过油烟风机的抽出，保持油箱内真空度和润滑设备的良好运行。

自2015年二期项目建成以来，2016年空分装置成功试车投产后，压缩机组的各项设备正常运行，油烟风机正常转动无异常，但在正常运行时却存在着诸多问题：

1）油烟风机出口油烟过多，油烟成黑色，甚至会形成浓烟，并且油烟中含油量较大，在油烟排放口周围形成大面积的油污，甚至造成了排放口附近的绿化带植物大面积死亡，如图（2），造成了环境污染，不利于现有的绿色、环保生产原则。

图2 油烟排放口处的地面

2）大量的油脂被抽出，造成了润滑油的大量浪费，润滑油站的润滑油损耗增大，必须对油站进行定期补油，致使润滑油成本上涨。

3）油雾风机的油烟排放口高度距离地面约10 m，因油烟排放量大，造成周围的环境和空气不符合标准，影响厂区厂貌的形象。同时人员巡检时从周围走过，有时亦能闻到刺鼻的油烟，地面油污较多，容易造成滑跌，不利于人身安全。

4）压缩机组的振动、温度会出现异常波动，进过最终分析确认为润滑油油质较差，必须进行不间断的滤油机滤油才可。

3 原因分析

河南龙宇煤化工有限公司的机组润滑油站选用的是离心式油烟风机，功率为5.5 kW，当风机运正常运行时功率较大，大量的油烟及空气等不断地被抽出，造成了油箱内负压过大，导致在油烟风机正常工作的同时，不仅将油烟和空气抽出，更将大量的油液抽离，甚至因为压力越低，沸点越低，出现油脂低沸点添加剂因油箱的负压出现沸腾而被抽离的现象。如图（3）排烟系统简图，此油站的风机设计为整体结构，为能达到调节油箱内真空度的目的，在风机出口安装有蝶阀进行出口流量的调节，从而保证油箱的真空度控制在工艺指标范围内。但出口流量调节使风机出口的油烟介质进一步被压缩，造成了本就温度较高的油烟温度进一步上升，更加不利于油烟里的油脂分离，造成了大量的油脂随油烟排出，在风机排放管出口遇到低温空气进行冷凝，排入大气中的油烟被分离。

图3 排烟系统简图

4 改造方法

从本机组油站的设计来看，其主要原因是由于出口阀门流量调节造成油烟介质被进一步压缩，油烟温度进一步上升，出现此种现象。针对此问题，结合我公司现有的其他机组油站，分析后可从两个方面进行处理；

1）将流量调节阀由出口改造为进口。将出口阀门拆除，在风机进口安装流量调节阀门，使油烟风机在正常工作的时候，风机进口为真空区域，而油烟在经过进口阀门时，进口阀门起到了节流膨胀的作用，从而使油烟温度开始降低，再经过油烟分离器的时候，油脂更易被液化回流至油箱内[4]。此法改造简单，但施工难度极大，在正常运行和短停期间，都无法进行施工，同时油箱内润滑油较多，改造需进行管路焊接配管，在润滑油上方动火施工危险系数极大，必须等到装置大修时间，将整个润滑油站进行清空，才可进行作业，同时完工后还需对油站内部进行清污，查漏，才可进行油站补油。此法的优点是可从本质上改变此现象，施工后一劳永逸，消除了油烟排放过多的现象，保证了周围环境和大气的洁净，同时减少了润滑油的损耗，降低了成本，也有利于人员巡检。缺点是机组油站清油时间较长，需要大量的人力物力财力，同时还需对润滑油进行更换，且油站一般设计为3-5年进行一次清空，时间较长，不易实现。

2）在现有基础上再次增加油烟分离器。通过在出口调节阀门后面或在排放口处增加油烟分离器，油烟在经过调节阀门前为被压缩状态，但在经过出口调节阀门时，此阀门却对介质起到节流的作用，节流将降低油烟温度，降低温度后的油烟再经过油烟分离器时，可被更为有效分离和过滤，分离后的油液再次回流入油箱，减少了油烟的排放，对油烟中的润滑油进行有效的循环和再利用。此法实施起来操作简单，随时可以安装且无须在现场进行焊接等动火处理，同时不用进行油箱清油等措施，省时省力，节约成本。

河南龙宇煤化工有限公司本次改造就是采用此方法，具体操作为在油烟排放口处增加一油烟分离器，油烟分离器结构简图见图（4），油烟分离器其结构分为上下两层，上侧为油烟分离处，下层为储油处，进口采用法兰连接，避免了在油管线动火的风险。使用不锈钢管作分离器筒壁，中间放置除雾丝网，丝网上下用不锈钢板做隔断，底部有回油孔，便于凝结的润滑油经过回油孔回流至储油器中，顶部有开口，便于油烟的排出，储油器底部设有回油管，以便于进行回收利用，油雾风机出口的油烟直接经管道进入油烟分离器顶部，经出口处排出。

经过此次改造后，油烟排放口排放量减少，没有了黑色浓烟的痕迹，达到了绿色排放、环保、安全的标准；周围地面油污出现减少，避免了人员从此处路过时容易滑跌的风险。同时周围空气和环境开始渐渐恢复，厂区面貌得到了进一步的改善，与之前相比形成了鲜明的对比。在装置运行中，经过统计，从储油器下部每年回收的润滑油大约有700～1 000 L，大大降低了润滑油的损耗，提高了回收率，同时既保证了环境不受污染，又节约了运行成本。同时自增过油烟分离器后，压缩机组的振动、温度波动次数变少，滤油机无须再进行不间断过滤，只需进行定期过滤即可满足生产，解决了机组油站存在的安全、环保隐患。

图4 新增油烟分离器结构简图

5 结束语

经过不断地实践和分析，对压缩机组油站的排烟系统改造的实现，证实了油烟系统的改造不仅可在进口进行改造，在条件不允许的情况下，可以改变思路在排放口进行。同时此次改造有效地防止了低沸点添加剂被抽离的风险，做到了安全、标准、绿色的生产和排放，加强了厂区的绿色工厂建设，加强了厂区的美观性。同时保证了油脂的质量，保证了机组的正常运行；辅助系统的正常运行，减少了辅机的故障频率，降低了辅助系统引发事故的比例，为机组的长、稳、安、满、优提供基础保证。