【壓縮機網(wǎng)】你對各種壓縮機和汽輪機并不陌生，但你真的了解它們在空氣環(huán)節(jié)中的作用嗎？你知道工廠里的空車間是什么樣子的嗎？簡單地說，空氣是一套用于分離空氣中各種成分的氣體，生產(chǎn)氧氣、氮氣和氬氣的工業(yè)設(shè)備。還有氦、霓虹燈、氬氣、氪、氙氣、氡等稀有氣體。　　空分設(shè)備　　空氣分離設(shè)備是一種以空氣為原料，通過壓縮循環(huán)深度冷凍將空氣轉(zhuǎn)化為液體，然后逐漸從液體空氣中分離出氧氣、氮氣、氬氣等惰性氣體的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)冶金、新煤化工、大型氮肥、專業(yè)氣體供應(yīng)等領(lǐng)域。 　　簡單來說，空分的系統(tǒng)流程包括:　　壓縮系統(tǒng)　　預(yù)冷系統(tǒng)　　純化系統(tǒng)　　換熱系統(tǒng)　　產(chǎn)品輸出系統(tǒng)　　膨脹制冷系統(tǒng)　　精餾塔系統(tǒng)　　液體泵系統(tǒng)　　產(chǎn)品壓縮系統(tǒng)　　按照空分系統(tǒng)流程逐一介紹設(shè)備： 　　壓縮系統(tǒng)　　有自潔空氣過濾器、汽輪機、空氣壓縮機、增壓器，儀表壓縮機等。 　　(1)自潔過濾器一般隨著氣量的增加，濾筒數(shù)量增加，層數(shù)越高，一般布置在2.5萬級以上的雙層，6萬級以上的三層；一般單臺壓縮機需要在上風(fēng)口同時單獨布置過濾器。 　　(1)自潔過濾器一般隨著空氣量的增加，濾筒數(shù)量增加，層數(shù)越高，一般布置在25000級以上的雙層和60000級以上的三層；一般情況下，單個壓縮機需要在上風(fēng)口分別布置過濾器和過濾器。 　　(2)汽輪機是一種高壓蒸汽膨脹工作，驅(qū)動同軸葉輪旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)工質(zhì)工作的類型。汽輪機通常有三種形式：全凝、全背壓和抽凝，更常用的是抽凝。 　　(4)空氣壓縮機一般投資于單軸等溫離心壓縮機，進口能耗比國內(nèi)低2%左右，投資80%；空氣壓縮機采用出口排空，無回流管，一般有最小吸入流量防止哮喘振動要求，采用入口葉片進行流量調(diào)節(jié)，進口國內(nèi)機組為四級壓縮三級冷卻（末級不冷卻）。主空氣壓縮機配備一套清洗系統(tǒng)，用于清洗各級葉輪和蝸殼表面的沉積物。該系統(tǒng)與主機配套。　　(5)增壓機一般采用單軸等溫離心壓縮機和齒輪離心壓縮機投資大型空分裝置，其中齒輪式在能耗上有很大優(yōu)勢，尤其是壓力大的工況。 　　(6)儀表氣壓縮機一般有三種形式:無油螺桿機、活塞式和離心式。由于活塞式和離心式天然無油，無需除油裝置，只需配備干燥裝置（除水）和精密過濾器（固體顆粒除外）；螺桿機一般有油和無油，然后除油。噴油螺桿機需要設(shè)置除油裝置和精度高的除油過濾器，以滿足工藝要求。該型號的優(yōu)點是價格便宜；無油螺桿采用干轉(zhuǎn)子或水潤滑，這種型號的優(yōu)點是絕對不含油，缺點是價格昂貴。適用于500nm3/h以下的活塞型；2000nm3/h以下的氣量適用于螺桿機或活塞機；可選擇2000nm3/h以上的氣量，即三種型號。氣量大時，離心式壓縮機具有優(yōu)點，易損件少，維護方便，性價比高。適用于500nm3/h以下的活塞型；2000nm3/h以下的氣量適用于螺桿機或活塞機；可選擇2000nm3/h以上的氣量，即三種型號。氣量大時，離心式壓縮機具有優(yōu)點，易損件少，維護方便，性價比高。　　開車時使用儀表壓縮機，正常運行后從分子篩純化器中提取。 　　預(yù)冷系統(tǒng)　　　　預(yù)冷系統(tǒng)空冷塔有兩種形式:閉式循環(huán)(空冷塔分為上下兩段，冷凍水在空冷塔上段與水冷塔之間循環(huán))和開式循環(huán)(進入循環(huán)水系統(tǒng))。閉式循環(huán)主要用于水質(zhì)差的化工廠，需要補充新鮮水和藥劑；開式循環(huán)應(yīng)用廣泛，但循環(huán)水系統(tǒng)也需要定期補充新鮮水，預(yù)冷系統(tǒng)還需要考慮夏季工況。 　　空冷塔的底部一般設(shè)計為1米φ76不銹鋼鮑爾環(huán)(耐高溫)φ76增強聚丙烯鮑爾環(huán)(大通量)，4米φ50增強型聚丙烯鮑爾環(huán)。 　　水冷塔也有兩種:兩段式(無外加冷源時，干燥污氮的冷量回收充分，保證了預(yù)冷系統(tǒng)，但阻力翻了一番(7米+7米)φ50聚丙烯鮑爾環(huán))和一段式(有外加冷源時，8米φ50聚丙烯鮑爾環(huán))。 　　此外，預(yù)冷系統(tǒng)一般設(shè)置過濾器（一般6臺：4臺水泵、水冷塔進水、冷水機組蒸發(fā)側(cè)進水），防止雜質(zhì)進入系統(tǒng)。預(yù)冷系統(tǒng)的效果檢測如下：下4米填料段出口氣低于進水1℃；上8米填料段出口氣比水高1℃，一般在空冷塔中部設(shè)置測溫計(伸入內(nèi)部)。 　　純化系統(tǒng)　　凈化系統(tǒng)中使用的吸附器有三種:立式軸向流、臥式雙層床和立式徑向流。 　　立式軸向流主要用于10000個等級(直徑已達4.6m）床層厚度為1550∽可布置雙層單層2300mm，垂直軸向流吸附器的氣流分布最好。 　　臥式雙層床主要用于配套大中型空分設(shè)備，床層厚度1150mm(分子篩)+350mm(鋁膠)。 　　立式徑向流吸附器能有效利用容器內(nèi)部空間，使同直徑吸附層面積擴大約1.5倍，有效降低塔高，立式占地面積小。與臥式吸附器不同，由于氣流分布均勻，分子篩的用量減少了20%，再生能耗也節(jié)省了20%。 　　但立式徑向流的缺點是氣流中心集中(扇形區(qū))，使其比臥式穿透時間快(CO2要求＜0.5ppm）。床層厚度為1000mm+200mm，立式徑向流可滿足20000以上空分設(shè)備的配置。 　　電加熱器和蒸汽加熱器有兩種再生加熱方式。 　　蒸汽加熱器包括水平（40000級以下）、垂直（40000級以上）、垂直高效蒸汽加熱器（高蒸汽利用率和20%節(jié)能）。排列方法包括：蒸汽加熱器（H2O泄漏測點）；電加熱器(兩用一備或一用一備)并聯(lián)(高溫低流量聯(lián)鎖停止設(shè)置，防止燒壞，加熱管材料為1cr18Ni9Ti)；電加熱器(滿足活化再生，250∽300℃)與蒸汽加熱器并聯(lián)；電加熱器與蒸汽加熱器串聯(lián)(蒸汽溫度低但再生阻力大)。 　　還需要為純化系統(tǒng)設(shè)置節(jié)流再生管道，以滿足駕駛需要。 　　純化系統(tǒng)還需要設(shè)置節(jié)流再生管道，以滿足駕駛需要。此外，再生氣側(cè)設(shè)置安全閥，蒸汽加熱器側(cè)設(shè)置安全閥，防止設(shè)備或閥門高壓側(cè)泄漏或過壓，節(jié)流過壓。 　　再生流路配備手動蝶閥調(diào)節(jié)阻力，使主塔運行穩(wěn)定(或不設(shè)置，調(diào)節(jié)閥時間調(diào)節(jié)由主管設(shè)置)。 　　換熱系統(tǒng)　　嚴格來說，多股流混合介質(zhì)設(shè)計在同一換熱器中，使各種介質(zhì)的傳熱自動平衡，能耗最低。然而，對于內(nèi)部壓縮過程，所有的熱交換器都是高壓熱交換器，這將導(dǎo)致投資的積累和增加。因此，2萬級以上的內(nèi)部壓縮熱交換器組織仍采用高低壓分離法，更經(jīng)濟，2萬級以下的所有高壓熱交換器均采用配置。 　　產(chǎn)品送出　　低壓氧氮產(chǎn)品，設(shè)置產(chǎn)品調(diào)節(jié)閥和排氣流路，排入消音器(氮氣為碳鋼，氧氣為不銹鋼)。污氮設(shè)置水冷塔排放（污氮排放、再生氣部署和調(diào)整塔壓力，要求水冷塔直徑能滿足排放要求，特別是氮進入，不能使塔壓力高，水冷塔阻力6kPa（8m高填料）、管道和閥門4kPa，空氣排放壓差2kPa，共12kPa）。 　　高壓氧氣產(chǎn)品，空氣采用兩級節(jié)流，一是高壓產(chǎn)品空氣節(jié)流至10barg，通過偏心異徑管，中間設(shè)置蒙乃爾降噪板，然后通過偏心異徑管擴大管徑，氧介質(zhì)流量控制在10m/s以下，然后通過消聲塔節(jié)流空氣，消聲元件不銹鋼；高壓氮產(chǎn)品，氮產(chǎn)品通過不銹鋼降噪板節(jié)流至10bar，然后進入消聲塔節(jié)流排空，消聲元件碳鋼；氧氣閥不得操作（調(diào)節(jié)閥禁止手輪，手動閥放置在防爆墻內(nèi)）。 　　消聲塔也可以與壓縮機系統(tǒng)的空氣排放相結(jié)合?？諝鈮嚎s機增壓器降噪（根據(jù)空氣壓縮機量計算），進入消聲塔，凈化系統(tǒng)的壓縮空氣，增壓器回流和排放部分。 　　消聲塔也可以與壓縮機系統(tǒng)的空氣排放相結(jié)合。空氣壓縮機增壓器降噪（根據(jù)空氣壓縮機量計算），進入消聲塔，凈化系統(tǒng)的壓縮空氣，增壓器回流和排放部分。 　　膨脹制冷系統(tǒng)　　一般有三種膨脹機，即低壓膨脹機、中壓膨脹機和液體膨脹機。　　對某一類型的氣體膨脹機而言，工質(zhì)體積流量越大，效率越高。一般流量超過8000Nm3的低壓膨脹機效率為85∽88%的流量小于3000∽8000Nm3的效率低至7000∽80%。 　　中壓膨脹機一般采用進口國產(chǎn)(備用)。8000Nm3/h以上進口膨脹機效率822∽91%(增壓端少4點)；國產(chǎn)膨脹機效率78∽87%(增壓端少5點)。 　　膨脹機啟動前，需要清洗（去除管道雜質(zhì)，膨脹機蝸殼內(nèi)雜質(zhì)），然后通過密封氣體（通常由增壓端提供），然后進行油系統(tǒng)外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)、聯(lián)鎖試驗，冷試驗合格后，冷啟動需要啟動油箱加熱器，正常運行后不需要，軸承冷熱平衡。 　　液體膨脹機的本質(zhì)是利用高壓液體的壓力頭進行水力工作（同時降低液體焓，但與氣體相差甚遠）。一般來說，4萬級以上的壓縮空分設(shè)備可以用液體膨脹機代替高壓液體節(jié)流閥。其優(yōu)點是利用液體膨脹機制冷和膨脹功發(fā)電達到節(jié)能目的，一般可節(jié)能2%左右，但投資1000萬元。 　　精餾塔系統(tǒng)　　下塔1.5∽5萬級篩板塔較多，環(huán)流塔板直徑塔1.5萬級以下（液體工藝對流長，但制造復(fù)雜），對流3萬級以下，1.5萬級以上，溢流3萬級以上，填料塔能耗低，但塔高度增加約5米。5萬級以上的空分比較占優(yōu)勢，特別是上下塔的平行布置。 　　填料塔用于上塔、粗氬塔和精氬塔。制造商一般為蘇爾壽或天大北洋。粗氬塔的冷源配置一般為富氧液空。同時，廢氣可以放入污氮管道，氬系統(tǒng)停機時能耗低；精氬塔的熱源是富氧液空或下塔氮。冷源可以是貧液空或液氮。進料有液相和氣相兩種。需要注意的是，粗氬塔冷凝器板的密封要求較高，否則會導(dǎo)致氬氣產(chǎn)品不合格。 　　主冷有單層、立式雙層、臥式橫列雙層、立式三層和降膜主冷(液氧和氣氧向下，與氮氣同流)。 　　布置精餾塔系統(tǒng)有六種方式： 　　(1)上下塔垂直布置為常規(guī)布置，高度低，無下塔液體難以進入上塔或粗氬塔冷凝器(可滿足管道全液相上行背壓，此時管徑不小)；　　(2)上下塔垂直布置，常規(guī)布置，高度適中，下塔液體難以進入上塔或粗氬塔冷凝器，采用汽提管路帶液體上塔(要求管道出口滿足要求ρυ2＞3000，ρ為密度，υ為了流速，進氣位置在管道蒸發(fā)率為1%的高度。此時，管徑需要適當縮小，液體過冷度不能大）；　　(3)上塔自氬餾分段落地布置，采用兩臺循環(huán)氧泵連接，降低上塔高度可解決下塔液體無法進入上塔或粗氬塔冷凝器的問題；　　(4)上塔自氬餾分段落地布置，采用循環(huán)泵連接，粗氬塔頂部位于上塔上部，可縮小冷箱空間；　　(5)上塔獨立冷落布置，采用循環(huán)泵連接，下塔頂部主冷，優(yōu)點是主冷可以做很多；　?。?）塔獨立冷卻布置，采用循環(huán)泵連接。粗氬塔的最上部位于塔的上部。優(yōu)點是主冷可以做得很大，也可以縮小冷箱空間。 　　液體泵系統(tǒng)　　臥式泵水平布置（進氣管低于排氣管），需要設(shè)置加熱空氣（泵后或泵前過濾器前，防止雜質(zhì)進入）、密封空氣、排氣閥（低排氣、高排氣）和回流管（回流進氣相），臥式泵轉(zhuǎn)速不能太高，一般壓力低于30barg，臥式泵由于水平布置，冷收縮軸承應(yīng)力較好，但高速轉(zhuǎn)子動平衡不能滿足。 　　垂直泵采用軸承懸掛布置（進水管高于排水管），向下拉力大，轉(zhuǎn)子重心與軸重合，速度高；一般在30bar以上，需要設(shè)置：泵前回氣（注意水平泵），加熱空氣（設(shè)置在泵過濾器前，高進氣）， 密封氣、排氣閥(低排氣、高排氣、預(yù)冷時是否冷)和回流管(回流進氣相)。立式泵一般為多級，回風(fēng)管道不得向下（平或向上傾斜），否則氣體不能排出，容易導(dǎo)致泵蒸汽腐蝕。立式泵一般為多級，回流管道不得向下（平或向上傾斜），否則氣體不能排放，容易導(dǎo)致泵蒸汽腐蝕。此外，低溫泵電機需要設(shè)置吹風(fēng)管，以防止夏季過熱和冬季霜凍。 　　液氧泵液氮泵在線冷態(tài)備用，其中液氮泵密封氣密封氣壓力超過7barg；氧泵密封氣壓4barg(下塔壓氮氣即可滿足)；循環(huán)液氬泵，一用一備，密封氣一般采用液氬汽化密封，流量需要20%的余量。一般液氬泵回流閥壓力-旁路控制，出口閥流量-液位控制，采用雙回路控制。 　　產(chǎn)品壓縮系統(tǒng)　　氮氣滲透一般壓縮空氣可滿足，氮氣滲透壓縮機壓力高，齒輪式更節(jié)能。 　　氧氣滲透根據(jù)單缸（低壓）和雙缸（高壓缸和低壓缸）（8級壓縮至30bar），一般在30barg以下，需要設(shè)置5barg密封（壓氮可滿足），同時由于氧介質(zhì)高壓高溫火災(zāi)，所有過流部分均為銅合金，需要設(shè)置安全氮，一般由工程設(shè)計院考慮；進口氧氣滲透價格高，約為國內(nèi)的兩倍，一般不使用，目前一般均杭氧氧透，排壓3∽30barg，流量8000nm3/h以上均可滿足。但流量小，氧透效率低，一般8000nm3/h（55%）∽80000Nm3/h（68%）。 　　氧透一般用于外壓縮過程，從3開始∽30barg，但一般與增壓器內(nèi)部壓縮過程（效率一般在70%以上，也有流量限制，效率比氧透高10點以上，甚至可以抵消外部壓縮比內(nèi)部壓縮減少復(fù)熱附加能耗損失的優(yōu)點，但鋼廠內(nèi)部壓縮需要提高，避免換熱系統(tǒng)波動）能耗比較，最終確定方案。