过氧化氢装置空气压缩机组升级改造总结

彭 涛

(安徽晋煤中能化工股份有限公司, 安徽临泉 236400)

1 现状分析

安徽晋煤中能化工股份有限公司一、二期过氧化氢装置有5台螺杆式空气压缩机，但设备老旧且使用年限较长，主机磨损且螺杆间隙增大，排气量降低，导致设备利用率低下且能耗高。这5台螺杆式空气压缩机为小功率多台并联供气，每台设备设置单独过滤系统，会造成一定的压力损失，引发管网压力偏低和压缩机供气压力升高，导致压缩机负荷增大、电力消耗增大[1]。这5台螺杆式空气压缩机自2004年投用以来，额定功率一直高于平均实际运行功率，排气量下降明显，属于高耗能设备。公司针对一、二期过氧化氢装置空气压缩机高能耗的利用现状及水平，分析存在的问题并进行技术升级改造，促进节能降耗以提升企业的市场竞争力。

2 技术对比

目前双氧水行业普遍使用的螺杆式空气压缩机，一般是一级压缩，每年均需要更换润滑油，运行50 000 h后需对机组进行大修，其运行成本较高。螺杆式空气压缩机主机排出的压缩空气需要在内部进行油气分离，大约要消耗0.05 MPa压力。空气压缩机是过氧化氢装置的核心动力设备，其电能消耗占整体装置的50%左右。与同行业相比较，一、二期过氧化氢装置产品吨电耗相对较高，且空气中含油量满足不了空分质量指标要求，对双氧水的平稳生产有一定危害。同时，由于设备使用年限较长，能耗、油耗及维修费用逐年增加。分析现有5台螺杆式空气压缩机运行数据，进一步分析能耗过高的原因，挖掘其节能潜力。主要技术参数和现场实测电流、电压及功耗见表1。

表1 螺杆式空气压缩机实际功耗表

根据装置实际运行情况，为节约设备运行成本，公司于2020年升级改造空气压缩机。当前国内年产15万t及以下过氧化氢装置较多采用螺杆式空气压缩机组，过氧化氢装置逐渐向大型化、自动化方向发展[2]。

综上分析，改造采用高效率无油三级离心式空气压缩机，以替代5台螺杆式空气压缩机。考虑特殊停机情况，保留1台螺杆机组作为紧急备机。离心式压缩机压缩介质为空气(无油品质)，机组型式为多轴式离心式空气压缩机，选用型号为SME6000。出口排气压力为0.55 MPa，排气温度为40 ℃以下，产气体积流量为195 m3/min。

与原螺杆式空气压缩机比较，离心式空气压缩机具有以下优势：

(1)离心式空气压缩机通过齿轮轴实现三级增速来控制压缩过程的温升，实现节能降耗。

(2)离心式空气压缩机采用油封和气封，不存在分离耗能损失，确保100%无油压缩空气，生产过程更洁净环保，满足双氧水生产对空分质量指标要求。

(3)采用两级水分离的冷凝、冷却一体化设计及凝聚式高效过滤器设计，能彻底分离压缩气体中的水分，散热分离效果更好。

(4)采用压力、温度双模式自动化控制方式，通过对进口导叶角度和旁通阀的无级调节控制恒定的排气压力，保证离心式空气压缩安全运行。

(5)进一步优化机组工艺管路设计，在机组空气出口管线中增加气动调节阀门，与机组PLC控制系统进行联控，及时调整空气压力控制，进一步降低空气管路损耗[3]。

3 实际应用情况

离心式空气压缩机采用进口可调导叶结构及恒压自动双重控制模式，进一步提升空气压缩机组的自动化程度，保持供气管路中气体的恒定压力，提高生产效率和产品质量[4]。

自动化程序的提升，有助于操作人员对工艺参数进行设定和调整。通过自动控制排气压力与防喘振以及自动调节空气压缩机的流量，来实现压缩机的运行控制及故障自动报警、自动启停和监控功能，为过氧化氢装置安全生产提供坚实有力的保障。

机组改造升级替代完成后，实测出口压力为0.55 MPa，排气温度为40 ℃以下，产气体积流量为198～202 m3/min，耗电量为1 018.0 kW·h。

4 改造效果

4.1 环境效益

该技术改造升级项目空气压缩机组采用无油润滑技术，过滤效率高，减少了油污的排放量，避免对环境的污染。同时，离心式空气压缩机组按相关标准设计，距压缩机1 m范围内的噪音值低于80±3 dBA，具有良好的环境效益。

4.2 经济效益

节能技术改造综合数据对比见表2。

表2 节能技术改造综合数据对比

改造前，5台螺杆式空气压缩机组正常用气量为192 m3/min，实际耗电量为1 066.5 kW·h。改造后，停5台螺杆机组，采用1台离心式空气压缩机组，实际耗电量为906.2 kW·h。改造项目节电量为160.3 kW·h，按每年7 500 h、用电价为0.6元/(kW·h)计算，直接收益达72.14万元。

5 结语

在常压、大气量工况条件下，采用离心式空气压缩机替代螺杆式空气压缩机，节能效果明显。通过对空气压缩机进行节能改造后，系统不仅节能效果明显、自动化程度高、降低噪声，而且减少了设备的维修量，延长了空气压缩机的使用寿命。因此，该改造方案具有较广的应用推广价值。