【壓縮機(jī)網(wǎng)】在石化企業(yè)中，對于煉油廠的三機(jī)（煙機(jī)、主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)及氫壓機(jī)）、化肥廠的五機(jī)（空壓機(jī)、合成氣、氨壓機(jī)、CO2、原料氣或氮壓機(jī)）、乙烯廠的三機(jī)（裂解氣、乙烯、丙烯），習(xí)慣上稱為大機(jī)組或關(guān)鍵機(jī)組。

 

　　這些大機(jī)組幾乎都由工業(yè)汽輪機(jī)所驅(qū)動的離心式（或軸流式）壓縮機(jī)所組成，具有轉(zhuǎn)速高、功率大、技術(shù)密集、價格昂貴、無備機(jī)、檢修周期長等特點。一旦發(fā)生設(shè)備故障而停機(jī)檢修，將造成整個生產(chǎn)裝置的全面停產(chǎn)（或大幅度減產(chǎn)），企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益損失十分嚴(yán)重。

 

　　通常，一次較大的設(shè)備事故（例如轉(zhuǎn)子損壞）的直接經(jīng)濟(jì)損失大約為百萬元以上，間接經(jīng)濟(jì)損失（裝置產(chǎn)值損失及開、停車放空損失）大約為數(shù)千萬元。因此，石化企業(yè)極為重視大機(jī)組的管理與維護(hù)，也認(rèn)識到在提高大機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷水平上而花錢是值得的。
 

　　1、煉油裝置

　　在煉油裝置中，催化裝置有主風(fēng)機(jī)機(jī)組（也有稱三機(jī)組、四機(jī)組、煙機(jī)機(jī)組）和氣壓機(jī)機(jī)組。連續(xù)重整裝置、加氫裝置、柴油加氫等裝置有新氫壓縮機(jī)機(jī)組和循環(huán)氫壓縮機(jī)機(jī)組。焦化裝置有氣壓機(jī)機(jī)組，動力裝置有汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組、空壓機(jī)機(jī)組、氮壓機(jī)機(jī)組。公用工程有涼水塔風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵，貯運裝置有干氣壓縮機(jī)機(jī)組等等。

　　2、化肥裝置

　　在化肥裝置中，空壓機(jī)，合成氣壓縮機(jī)、氨壓機(jī)、CO2、壓縮機(jī)是必不可缺的機(jī)組，氣頭廠則還有原料氣壓縮機(jī)，煤頭廠則有可能有氮壓機(jī)。

　　3、乙烯裝置

　　在乙烯裝置三大機(jī)組中，裂解氣壓縮機(jī)功率最大，結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜，類似于化肥的合成氣機(jī)組，由高中壓汽輪機(jī)驅(qū)動由高、中、低三個缸組成的壓縮機(jī)，乙烯及丙稀機(jī)組則由汽輪機(jī)驅(qū)動多數(shù)為一個缸的壓縮機(jī)。

 

　　下面重點講解煉油化工裝置中典型壓縮機(jī)機(jī)組

　　煉油化工裝置常用的壓縮機(jī)分類及特點

 

　　煉油廠常用壓縮機(jī)按工作原理結(jié)構(gòu)基本可以分成透平式和容積式壓縮機(jī)兩大類：

 

　　透平式壓縮機(jī)有：離心式和軸流式兩種；如催化裝置的主風(fēng)機(jī)采用的是軸流式的較多，而氣壓機(jī)均是離心式壓縮機(jī)。

 

　　容積式壓縮機(jī)有：往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式（如螺桿式壓縮機(jī)）

 

　　按出口壓力的不同，一般稱排出壓力P≤0.015MPA為通風(fēng)機(jī)；0.015MPA＜P≤0.2MPA的為鼓風(fēng)機(jī)；P≥0.2MPA的為壓縮機(jī)。

 

　　按出口壓力壓縮機(jī)又可分為：低壓壓縮機(jī)0.2＜P≤1.0MPA；中壓壓縮機(jī)1.0＜P≤10MPA；高壓壓縮機(jī)1.0＜P≤10MPA；超高壓壓縮機(jī)P＞100MPA。

 

　　透平式和容積式壓縮機(jī)特點

　　透平式壓縮機(jī)特點：

 

　　●氣流速度高，損失大，小流量機(jī)組效率較低；

 

　　●流量和出口壓力的變化由性能曲線決定，若出口壓力過高，可能導(dǎo)致機(jī)組喘振；

 

　　●排氣均勻，無脈動；

 

　　●不適應(yīng)小流量，超高壓的范圍。容積式壓縮機(jī)特點：

 

　　●氣流速度低，損失小，效率較高；

 

　　●排氣壓力在較大范圍內(nèi)變化時排氣量不變，同一臺壓縮機(jī)可用于壓縮不同氣體；

 

　　●排氣脈動性大（螺桿式壓縮機(jī)無脈動）；

 

　　●不適應(yīng)大流量的場合，但從低壓到超高壓的范圍均適用（螺桿式壓縮機(jī)具有低壓較大流量的操作特性）。

 

　　離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)和特點

 

　　離心式的壓縮機(jī)是一種連續(xù)排量的壓縮機(jī)，流體從葉輪獲得能量，在葉輪內(nèi)和靜子擴(kuò)壓器內(nèi)轉(zhuǎn)化為流體壓力。煉油廠常用離心壓縮機(jī)有水平剖分型和垂直剖分型。

 

　　水平剖分型壓縮機(jī)的機(jī)殼分上、下兩部分，吸氣、排氣以及氣體分支接管等均布置在下半機(jī)殼。上半個機(jī)殼可以吊起，方便檢修、安裝。根據(jù)段數(shù)不同可以分為單段多段、兩段等級等。葉輪在機(jī)殼內(nèi)串聯(lián)布置或背靠背排列。為提高壓縮機(jī)效率氣體可在段間進(jìn)行冷卻。這種機(jī)殼剖分形式適用于最高壓力為6MPa的場合。

 

　　垂直剖分型壓縮機(jī)也稱筒型壓縮機(jī)。機(jī)殼只有垂直剖分面，如果機(jī)殼有兩個端蓋，則有兩個垂直剖分面；如果機(jī)殼只有一個端蓋，而另一端與筒體一體，機(jī)殼呈鐘形，也稱殼體壓縮機(jī)。這類壓縮機(jī)大多數(shù)用于高壓場合，葉輪在機(jī)殼內(nèi)可以順排，也可以背靠背排列，其最高工作壓力可達(dá)70MPa。

 

　　軸流式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)和特點

　　軸流式壓縮機(jī)也屬于透平式或速度式壓縮機(jī)，煉油廠多選用作催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)。

 

　　軸流式壓縮機(jī)具有如下特點：效率較高，單機(jī)效率可達(dá)86%～92%，比離心式壓縮機(jī)高5%～10%，單位面積流通能力大，徑向尺寸小，適宜流量大于1500m3/min的場合，單級壓力比較低，單缸多級壓力比可達(dá)11，與離心式壓縮機(jī)相比，靜葉不可調(diào)試式軸流壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，在恒定轉(zhuǎn)速下，流量變化相對較少，壓力變化較大。此外，結(jié)構(gòu)較為簡單，維護(hù)方便。

 

　　因此，軸流壓縮機(jī)對于中、低壓、大流量，且載荷基本不變的情況較為理想。全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)可以擴(kuò)大壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)，彌補(bǔ)了靜葉不可調(diào)式軸流壓縮機(jī)的不足，而且可以提高壓縮機(jī)的效率，降低起動功率。目前，煉油廠主要用全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)。

　　煉油化工裝置中典型的壓縮機(jī)組

　　1、催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組

　　催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)組是裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，主風(fēng)機(jī)承擔(dān)著向催化裝置的再生器提供燒焦用風(fēng)的主要任務(wù)。主風(fēng)機(jī)機(jī)型主要取決于裝置規(guī)模和主風(fēng)量的大小，在現(xiàn)代化的大型裝置中，軸流式壓縮機(jī)以流量大、效率高、操作范圍寬、體積小而逐漸處于主導(dǎo)地位。隨著裝置處理量的增大，設(shè)置煙氣輪機(jī)回收利用再生煙氣的能量，可大幅度降低裝置能耗并增加經(jīng)濟(jì)效益，因而受到了格外的重視。煙氣輪機(jī)與主風(fēng)機(jī)相結(jié)合，派生出了多種機(jī)組配置方式。目前按照軸系的結(jié)合方式，主風(fēng)機(jī)與煙氣輪機(jī)機(jī)組有同軸機(jī)組和分軸機(jī)組兩大類。

 

　　同軸機(jī)組的優(yōu)點是煙氣輪機(jī)直接驅(qū)動主風(fēng)機(jī)，能量轉(zhuǎn)換效率高；機(jī)組配置簡單；當(dāng)機(jī)組有超速趨勢時，主風(fēng)機(jī)可以起到制動作用。同軸機(jī)組的缺點是任一單機(jī)故障時，整個機(jī)組需停機(jī)處理，對裝置生產(chǎn)影響較大。

 

　　具體配置方式又細(xì)分為：

　　（1）異步電動/發(fā)電機(jī)與煙氣輪機(jī)共同驅(qū)動主風(fēng)機(jī)的三機(jī)組；

 

　　（2）蒸汽輪機(jī)與煙氣輪機(jī)共同驅(qū)動主風(fēng)機(jī)的三機(jī)組；

 

　　（3）蒸汽輪機(jī)、煙氣輪機(jī)與異步電動/發(fā)電機(jī)共同驅(qū)動主風(fēng)機(jī)的四機(jī)組。

 

　　分軸機(jī)組的配置方式為：煙氣輪機(jī)直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)的單獨發(fā)電機(jī)組。此時，主風(fēng)機(jī)可由汽輪機(jī)驅(qū)動或直接由電動機(jī)驅(qū)動。分軸機(jī)組的優(yōu)點在于煙氣輪機(jī)直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)，與再生器的供風(fēng)系統(tǒng)分開，對裝置操作的影響小。缺點是機(jī)組對轉(zhuǎn)速控制的要求更為嚴(yán)格，需要在煙氣輪機(jī)入口和旁路系統(tǒng)設(shè)置快速切斷的高溫蝶閥。

 

　　以上所述配置方式各有優(yōu)缺點，可根據(jù)工廠的汽電平衡條件和操作人員的技術(shù)水平等因素來確定機(jī)組的配置方式

 

　　富氣壓縮機(jī)組

　　富氣系統(tǒng)的工藝流程

　　由分餾塔頂油氣分離器來的富氣，經(jīng)氣壓機(jī)（富氣壓縮機(jī)的習(xí)慣叫法）入口前的文丘利管及風(fēng)動閘閥進(jìn)入氣壓機(jī)的第一段壓縮，壓縮后的氣體進(jìn)入中間氣體冷卻器，富氣經(jīng)冷卻器冷至40度后，進(jìn)入氣壓機(jī)的氣液分離器進(jìn)行氣液分離。分液后的氣體進(jìn)入氣壓機(jī)二段壓縮，然后經(jīng)風(fēng)動閘閥進(jìn)入吸收穩(wěn)定部分。氣壓機(jī)中間分液罐分離出的凝縮液則由凝縮油泵送入吸收穩(wěn)定部分，小型裝置可返回分餾部分。

 

　　有的裝置在壓縮機(jī)入口設(shè)有氣液分離罐，并配有相應(yīng)的凝液排出系統(tǒng)。考慮到緊急狀態(tài)，設(shè)有富氣放火炬系統(tǒng)，由放火炬線上風(fēng)動蝶閥或風(fēng)動閘閥控制。為在機(jī)組事故緊急停機(jī)時能及時將入口卸壓，在停機(jī)信號發(fā)出時，入口放火炬閥連鎖自動打開。為了防止機(jī)組喘振，采用二段防喘振系統(tǒng)，控制防喘振調(diào)節(jié)閥開度，以保證操作點不進(jìn)入喘振區(qū)。

 

　　富氣壓縮機(jī)組的結(jié)構(gòu)

　　（1）富氣壓縮機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　氣體在壓縮機(jī)內(nèi)經(jīng)過兩段壓縮，兩段中間設(shè)有中間冷卻器以及分液罐。壓縮機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成。轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、軸套、平衡器、半聯(lián)軸器等。定子包括機(jī)殼、隔板、軸承、密封等。壓縮機(jī)的徑向軸承為可傾瓦軸承，推力軸承為金斯伯雷軸承，在徑向軸承和推力軸承內(nèi)分別埋有熱電阻，用以監(jiān)測軸承溫度變化。進(jìn)、出口均垂直向下。氣壓機(jī)的密封有機(jī)械密封、油膜密封、蒸汽阻塞密封和干氣密封。技術(shù)發(fā)展至今干氣密封已被廣泛采用。

 

　　（2）汽輪機(jī)

　　在催化裝置中，驅(qū)動富氣壓縮機(jī)的工業(yè)汽輪機(jī)，以背壓式居多，也有一些凝汽式。這些汽輪機(jī)有反動式的，也有沖動式的。汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力3.13至3.8MPA(表),溫度390至450度,進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量由氣壓機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)控制。正常操作條件下，由反應(yīng)壓力控制器串級控制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)指令操縱油動機(jī)，帶動汽輪機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥，改變氣壓機(jī)負(fù)荷，并保持氣壓機(jī)入口壓力穩(wěn)定。背壓蒸汽并入裝置低壓蒸汽管網(wǎng)。

　　氫壓縮機(jī)組

　　在煉油的催化重整裝置和加氫裂化裝置，一般包括有：預(yù)加氫循環(huán)氫壓縮機(jī)（一般為往復(fù)式），重整循環(huán)氫壓縮機(jī)（一般為離心式），在接觸壓縮機(jī)（一般為往復(fù)式）和氨壓縮機(jī)這幾種類型的壓縮機(jī)。

 

　　對于往復(fù)式壓縮機(jī)，它一般使用于壓力高、壓縮比大、壓縮流量較小的對象。往復(fù)式壓縮機(jī)主要控制吸入口壓力，吸入口壓力的穩(wěn)定是往復(fù)式壓縮機(jī)操作平穩(wěn)的關(guān)鍵。通常采用壓縮機(jī)入口旁通管調(diào)節(jié)方案，即用壓縮機(jī)出口返回入口的旁通管的調(diào)節(jié)閥控制吸入口壓力。一般返回氣體經(jīng)過冷凝進(jìn)入緩沖罐并分出凝液后，進(jìn)入壓縮機(jī)，以防止液體帶入壓縮機(jī)。

 

　　離心式壓縮機(jī)與往復(fù)式壓縮機(jī)比較，有體積小、重量輕、占地少、流量大、供氣均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、運行效率高、設(shè)備易損部件少，維護(hù)維修方便等優(yōu)點，同時由于轉(zhuǎn)速很高，可以用汽輪機(jī)直接帶動。對于催 化重整裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)所用離心壓縮機(jī)，大量的氫氣走的是大循環(huán)，只是由于催化重整是副產(chǎn)氫氣的裝置，部分氫氣在壓力控制下經(jīng)在接觸后送出。

 

　　因此，壓縮機(jī)吸入氣量是有保證的，離心式壓縮機(jī)運行比較穩(wěn)定。離心式壓縮機(jī)由汽輪機(jī)直接驅(qū)動，它還配有配套系統(tǒng)，如：潤滑油系統(tǒng)、控制油系統(tǒng)、干氣密封系統(tǒng)系統(tǒng)或油路密封系統(tǒng)、蒸汽及疏水系統(tǒng)。