氯氣透平壓縮機(jī)的選用及改進(jìn)

鄭陽(yáng)偉，胡智勇，鄒建生，鄧勇新

（乳源東陽(yáng)光電化廠，廣東 韶關(guān) 512700）

乳源東陽(yáng)光電化廠2005年5月正式建成投產(chǎn)5萬(wàn)t/a離子膜燒堿，又于2008年投資擴(kuò)建二期15萬(wàn)t/a離子膜燒堿，再于2018年擴(kuò)產(chǎn)至25.5萬(wàn)t/a，該廠氯氫處理分二期工程，一期為5.5萬(wàn)t/a的處理能力，配備2臺(tái)6萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)，一開一備。二期為20萬(wàn)t/a的處理能力，配備10萬(wàn)t/a、17萬(wàn)t/a、22萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)各1臺(tái)，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)負(fù)荷，并儲(chǔ)備有足夠的備用機(jī)組。

1 氯氣透平壓縮機(jī)曾用型號(hào)

投產(chǎn)以來，乳源東陽(yáng)光電化廠使用過杭州陽(yáng)光集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的雙軸半開式葉輪雙級(jí)壓縮的5萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)（LYJⅡB型），單軸封閉式三元流葉輪雙級(jí)壓縮的6萬(wàn)t/a、10萬(wàn)t/a、17萬(wàn)t/a、22萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)（LYJⅢ型，其中22萬(wàn)t/a機(jī)由杭州陽(yáng)光集團(tuán)監(jiān)制，浙江宸軒透平機(jī)制造有限公司生產(chǎn)）。也使用過其他公司生產(chǎn)的單軸封閉式葉輪四級(jí)壓縮的8萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)。

2 氯氣透平壓縮機(jī)的選用情況

一期氯氫處理產(chǎn)能由5萬(wàn)t/a擴(kuò)產(chǎn)至6萬(wàn)t/a時(shí)，相應(yīng)的氯氣透平壓縮機(jī)也由雙軸半開式葉輪雙級(jí)壓縮的5萬(wàn)t/a更換成單軸封閉式葉輪雙級(jí)壓縮的6萬(wàn)t/a機(jī)型。

二期氯氫處理產(chǎn)能15萬(wàn)t/a時(shí)，安裝其他公司生產(chǎn)的2臺(tái)8萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)，由于使用效果不佳，所以又增加1臺(tái)10萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)；后又出于節(jié)能考慮選用了17萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)，代替原設(shè)計(jì)的2臺(tái)8萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)。產(chǎn)能由15萬(wàn)t/a擴(kuò)產(chǎn)至20萬(wàn)t/a后，再增加1臺(tái)22萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)，原10萬(wàn)t/a和17萬(wàn)t/a氯氣透平壓縮機(jī)作為備用機(jī)組。

3 氯氣透平壓縮機(jī)對(duì)比情況分析

一期項(xiàng)目擴(kuò)產(chǎn)時(shí)，透平機(jī)更換為單軸封閉式葉輪雙級(jí)壓縮的氯氣透平壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）結(jié)構(gòu)及維修簡(jiǎn)單。單軸封閉式葉輪雙級(jí)壓縮機(jī)只有一根高速軸，相應(yīng)的軸和密封件均少一半。（2）維修費(fèi)用低。氯氣透平壓縮機(jī)的高速轉(zhuǎn)子組件比較昂貴，設(shè)備維修時(shí)，雙軸半開式葉輪雙級(jí)壓縮機(jī)需要對(duì)兩個(gè)高速轉(zhuǎn)子組件進(jìn)行調(diào)校，做動(dòng)平衡。而單軸封閉式葉輪雙級(jí)壓縮機(jī)只有一個(gè)高速轉(zhuǎn)子組件，所以維修費(fèi)用較低。（3）設(shè)備效率較高。由于6萬(wàn)t/a機(jī)型運(yùn)動(dòng)件減少，葉輪效率提高，5萬(wàn)t/a雙軸半開式葉輪雙級(jí)壓縮機(jī)主電機(jī)185 kW，而6萬(wàn)t/a單軸封閉式葉輪雙級(jí)壓縮機(jī)的主電機(jī)只需要200 kW，輸送能力加大了20%，但功率只增加8%。

二期氯氣透平壓縮機(jī)，原設(shè)計(jì)的其他廠家提供的2臺(tái)8萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)，為單軸封閉式葉輪四級(jí)壓縮機(jī)，由于四級(jí)壓縮，輸送壓力較高可達(dá)到0.35 MPa（G），主電機(jī)額定功率為500 kW/臺(tái)，2臺(tái)同時(shí)運(yùn)行實(shí)際消耗可達(dá)到900 kW。油站更換一次潤(rùn)滑油，需要8桶170 kg的32#汽輪機(jī)油，配套2臺(tái)35 kW的油泵，油泵一開一備，強(qiáng)制供油，而且還設(shè)置油高位槽。整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便。振動(dòng)、位移、溫度和壓力探測(cè)點(diǎn)多，23個(gè)聯(lián)鎖停車點(diǎn)，只要有一個(gè)聯(lián)鎖點(diǎn)不達(dá)標(biāo)就會(huì)停機(jī)。占地面積大，需要兩層樓，土建及安裝費(fèi)用高。操作復(fù)雜，正常操作需要3個(gè)人，一樓、二樓、操作間各1人，整機(jī)造價(jià)昂貴。

杭州陽(yáng)光集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的17萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)，為單軸封閉式三元流葉輪兩級(jí)壓縮機(jī)，輸送壓力可達(dá)到0.25 MPa（G），設(shè)計(jì)流量6 800 Nm3/h，完全能滿足生產(chǎn)需要，電機(jī)額定功率為500 kW/臺(tái)，將15萬(wàn)t/a離子膜燒堿產(chǎn)生的氯氣帶完只需要450 kW，如計(jì)入油泵動(dòng)力，機(jī)組比原用壓縮機(jī)可節(jié)約一半電耗。機(jī)組的油箱只需要3桶170 kg的32#汽輪機(jī)油，機(jī)組配套一個(gè)3 kW的輔助油泵，主油泵與主機(jī)輸入軸直聯(lián)，由主電機(jī)提供動(dòng)力。氯氣透平壓縮機(jī)未運(yùn)行時(shí)，由輔助油泵供油；氯氣透平壓縮機(jī)運(yùn)行后，由主油泵供油，輔助油泵自動(dòng)停止工作，這樣可節(jié)省油泵的能耗，更重要的是可有效避免失電時(shí)壓縮機(jī)缺油。主機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，每級(jí)壓縮缸體均可單獨(dú)拆檢，維修方便，便于搶修，維修費(fèi)用低。廠家在理念上以產(chǎn)品質(zhì)量良好服務(wù)盡力保障生產(chǎn)，振動(dòng)、位移、溫度和壓力等在可靠探測(cè)基礎(chǔ)上對(duì)小概率低危害事件的聯(lián)鎖適當(dāng)精簡(jiǎn)。主機(jī)采用撬塊集裝式設(shè)計(jì)，單層廠房布置，布局緊湊，占地面積小，設(shè)備閥門都在一樓，操作簡(jiǎn)單，任何時(shí)候只需要2個(gè)人操作即可，一樓和操作間各1人，整機(jī)投資費(fèi)用較低。

4 22萬(wàn)t/a氯氣透平壓縮機(jī)

由于二期離子膜堿由15萬(wàn)t/a擴(kuò)產(chǎn)至20萬(wàn)t/a，從節(jié)能以及正常生產(chǎn)需要考慮，增加1臺(tái)22萬(wàn)t/a氯氣透平壓縮機(jī)，具體參數(shù)如下。

（1）工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

a.輸送介質(zhì)：氯氣；

b.氯氣純度：≥96%；

c.入口溫度：≤30℃；

d.入口壓力：0.080 MPa（絕壓）；

e.出口壓力：0.35 MPa（絕壓）；

f.流量：8 800 Nm3/h；

如進(jìn)氣壓力為0.09 MPa（絕壓），排氣壓力0.35 MPa（絕壓），流量為 10 000 Nm3/h，平衡燒堿能力按 8 000 h計(jì)為25萬(wàn)t/臺(tái)·a；

g.氯氣含水 ＜100×10-6。

（2）機(jī)組型號(hào)：LYJⅢ-0.35/10000

（3）單臺(tái)主要參數(shù)見表1。

機(jī)組安裝好運(yùn)行后，將二期20萬(wàn)t/a離子膜堿產(chǎn)生的氯氣全部帶完，且還有40%的回流，電流在43 A左右，各參數(shù)運(yùn)行正常，截止2018年9月在該公司已連續(xù)運(yùn)行5個(gè)月。

表1 單臺(tái)主要參數(shù)

5 氯氣透平壓縮機(jī)的改進(jìn)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)設(shè)備的節(jié)能、環(huán)保和自動(dòng)化的要求越來越高，氯氣透平壓縮機(jī)亦應(yīng)隨之改進(jìn)。

杭州陽(yáng)光集團(tuán)有限公司為了使氯氣透平壓縮機(jī)產(chǎn)品更節(jié)能，結(jié)構(gòu)型式由雙軸式改進(jìn)為單軸式，葉輪由直葉片半開式改進(jìn)為三元流葉片封閉式，取得了良好效果。

為了減少氯氣透平壓縮機(jī)的煙氣排放，該公司所提供的LYJⅢ-0.35/10000機(jī)組改進(jìn)了潤(rùn)滑油的冷卻系統(tǒng)，使油箱溫度由通常的60℃甚至更高降至40℃左右，且完全可用循環(huán)水取代冷凍水冷卻；改進(jìn)了油煙除霧器，適當(dāng)增加了濾芯長(zhǎng)度。這些改進(jìn)使機(jī)組的煙氣明顯減小，告別了“大煙氣”時(shí)代；為了提高機(jī)組的自動(dòng)化水平，該公司對(duì)機(jī)組的初步設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化在透平機(jī)的入口、出口和回流閥都增加了氣動(dòng)自動(dòng)閥，開機(jī)和調(diào)節(jié)時(shí)都可用自動(dòng)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，大大方便了操作。

6 氯氣透平壓縮機(jī)的選用

1臺(tái)氯氣透平壓縮機(jī)可以輸送完所有氯氣時(shí)，盡量選開1臺(tái)機(jī)組。1臺(tái)機(jī)組操作簡(jiǎn)單，氯氣送出去后，只要調(diào)節(jié)入口和回流即可；如果是2臺(tái)較小的氯氣透平壓縮機(jī)，開第2臺(tái)時(shí)還需要置換，對(duì)廢氣處理系統(tǒng)增加壓力。1臺(tái)17萬(wàn)t/a的氯氣透平壓縮機(jī)能力大于2臺(tái)8萬(wàn)t/a的機(jī)組，而且電耗更低，也就是“規(guī)模效益”的原理。

該公司所用杭州陽(yáng)光集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的氯壓機(jī)組從5萬(wàn)t/a、10萬(wàn)t/a到17萬(wàn)t/a，現(xiàn)在達(dá)到22萬(wàn)t/a（其中22萬(wàn)t/aLYJⅢ型機(jī)由杭州陽(yáng)光集團(tuán)監(jiān)制，浙江宸軒透平機(jī)制造有限公司生產(chǎn)），在中、大型氯氣透平壓縮機(jī)中又多了一個(gè)選擇。

7 結(jié)語(yǔ)

杭州陽(yáng)光集團(tuán)有限公司生產(chǎn)（包括利用其技術(shù)監(jiān)制生產(chǎn)）的透平氯壓機(jī)具有投資節(jié)省、質(zhì)量可靠、操作方便、維修簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。由于設(shè)備集成度高，占地面積比較小，配件較少，無論是機(jī)械維修還是儀表維修都比較簡(jiǎn)便且機(jī)組能耗低，符合國(guó)家的節(jié)能減排政策。