彭 濤

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽臨泉 236400)

1 現(xiàn)狀分析

安徽晉煤中能化工股份有限公司一、二期過氧化氫裝置有5臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)，但設(shè)備老舊且使用年限較長，主機(jī)磨損且螺桿間隙增大，排氣量降低，導(dǎo)致設(shè)備利用率低下且能耗高。這5臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)為小功率多臺(tái)并聯(lián)供氣，每臺(tái)設(shè)備設(shè)置單獨(dú)過濾系統(tǒng)，會(huì)造成一定的壓力損失，引發(fā)管網(wǎng)壓力偏低和壓縮機(jī)供氣壓力升高，導(dǎo)致壓縮機(jī)負(fù)荷增大、電力消耗增大[1]。這5臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)自2004年投用以來，額定功率一直高于平均實(shí)際運(yùn)行功率，排氣量下降明顯，屬于高耗能設(shè)備。公司針對一、二期過氧化氫裝置空氣壓縮機(jī)高能耗的利用現(xiàn)狀及水平，分析存在的問題并進(jìn)行技術(shù)升級改造，促進(jìn)節(jié)能降耗以提升企業(yè)的市場競爭力。

2 技術(shù)對比

目前雙氧水行業(yè)普遍使用的螺桿式空氣壓縮機(jī)，一般是一級壓縮，每年均需要更換潤滑油，運(yùn)行50 000 h后需對機(jī)組進(jìn)行大修，其運(yùn)行成本較高。螺桿式空氣壓縮機(jī)主機(jī)排出的壓縮空氣需要在內(nèi)部進(jìn)行油氣分離，大約要消耗0.05 MPa壓力?？諝鈮嚎s機(jī)是過氧化氫裝置的核心動(dòng)力設(shè)備，其電能消耗占整體裝置的50%左右。與同行業(yè)相比較，一、二期過氧化氫裝置產(chǎn)品噸電耗相對較高，且空氣中含油量滿足不了空分質(zhì)量指標(biāo)要求，對雙氧水的平穩(wěn)生產(chǎn)有一定危害。同時(shí)，由于設(shè)備使用年限較長，能耗、油耗及維修費(fèi)用逐年增加。分析現(xiàn)有5臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析能耗過高的原因，挖掘其節(jié)能潛力。主要技術(shù)參數(shù)和現(xiàn)場實(shí)測電流、電壓及功耗見表1。

表1 螺桿式空氣壓縮機(jī)實(shí)際功耗表

根據(jù)裝置實(shí)際運(yùn)行情況，為節(jié)約設(shè)備運(yùn)行成本，公司于2020年升級改造空氣壓縮機(jī)。當(dāng)前國內(nèi)年產(chǎn)15萬t及以下過氧化氫裝置較多采用螺桿式空氣壓縮機(jī)組，過氧化氫裝置逐漸向大型化、自動(dòng)化方向發(fā)展[2]。

綜上分析，改造采用高效率無油三級離心式空氣壓縮機(jī)，以替代5臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)?？紤]特殊停機(jī)情況，保留1臺(tái)螺桿機(jī)組作為緊急備機(jī)。離心式壓縮機(jī)壓縮介質(zhì)為空氣(無油品質(zhì))，機(jī)組型式為多軸式離心式空氣壓縮機(jī)，選用型號為SME6000。出口排氣壓力為0.55 MPa，排氣溫度為40 ℃以下，產(chǎn)氣體積流量為195 m3/min。

與原螺桿式空氣壓縮機(jī)比較，離心式空氣壓縮機(jī)具有以下優(yōu)勢：

(1)離心式空氣壓縮機(jī)通過齒輪軸實(shí)現(xiàn)三級增速來控制壓縮過程的溫升，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

(2)離心式空氣壓縮機(jī)采用油封和氣封，不存在分離耗能損失，確保100%無油壓縮空氣，生產(chǎn)過程更潔凈環(huán)保，滿足雙氧水生產(chǎn)對空分質(zhì)量指標(biāo)要求。

(3)采用兩級水分離的冷凝、冷卻一體化設(shè)計(jì)及凝聚式高效過濾器設(shè)計(jì)，能徹底分離壓縮氣體中的水分，散熱分離效果更好。

(4)采用壓力、溫度雙模式自動(dòng)化控制方式，通過對進(jìn)口導(dǎo)葉角度和旁通閥的無級調(diào)節(jié)控制恒定的排氣壓力，保證離心式空氣壓縮安全運(yùn)行。

(5)進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)組工藝管路設(shè)計(jì)，在機(jī)組空氣出口管線中增加氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，與機(jī)組PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)控，及時(shí)調(diào)整空氣壓力控制，進(jìn)一步降低空氣管路損耗[3]。

3 實(shí)際應(yīng)用情況

離心式空氣壓縮機(jī)采用進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)及恒壓自動(dòng)雙重控制模式，進(jìn)一步提升空氣壓縮機(jī)組的自動(dòng)化程度，保持供氣管路中氣體的恒定壓力，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[4]。

自動(dòng)化程序的提升，有助于操作人員對工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。通過自動(dòng)控制排氣壓力與防喘振以及自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的流量，來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的運(yùn)行控制及故障自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)啟停和監(jiān)控功能，為過氧化氫裝置安全生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)有力的保障。

機(jī)組改造升級替代完成后，實(shí)測出口壓力為0.55 MPa，排氣溫度為40 ℃以下，產(chǎn)氣體積流量為198～202 m3/min，耗電量為1 018.0 kW·h。

4 改造效果

4.1 環(huán)境效益

該技術(shù)改造升級項(xiàng)目空氣壓縮機(jī)組采用無油潤滑技術(shù)，過濾效率高，減少了油污的排放量，避免對環(huán)境的污染。同時(shí)，離心式空氣壓縮機(jī)組按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，距壓縮機(jī)1 m范圍內(nèi)的噪音值低于80±3 dBA，具有良好的環(huán)境效益。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能技術(shù)改造綜合數(shù)據(jù)對比見表2。

表2 節(jié)能技術(shù)改造綜合數(shù)據(jù)對比

改造前，5臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)組正常用氣量為192 m3/min，實(shí)際耗電量為1 066.5 kW·h。改造后，停5臺(tái)螺桿機(jī)組，采用1臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)組，實(shí)際耗電量為906.2 kW·h。改造項(xiàng)目節(jié)電量為160.3 kW·h，按每年7 500 h、用電價(jià)為0.6元/(kW·h)計(jì)算，直接收益達(dá)72.14萬元。

5 結(jié)語

在常壓、大氣量工況條件下，采用離心式空氣壓縮機(jī)替代螺桿式空氣壓縮機(jī)，節(jié)能效果明顯。通過對空氣壓縮機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造后，系統(tǒng)不僅節(jié)能效果明顯、自動(dòng)化程度高、降低噪聲，而且減少了設(shè)備的維修量，延長了空氣壓縮機(jī)的使用壽命。因此，該改造方案具有較廣的應(yīng)用推廣價(jià)值。