空壓系統(tǒng)節(jié)能改造

吳紅忠 ，張勝軍

(焦作煤業(yè)(集團(tuán))開元化工有限責(zé)任公司，河南 焦作 454191)

焦作煤業(yè)(集團(tuán))開元化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“開元化工”)現(xiàn)有20萬(wàn)t/a離子膜法燒堿、2萬(wàn)t/a三氯氫硅、3萬(wàn)t/a環(huán)氧氯丙烷、4萬(wàn)t/a環(huán)氧樹脂生產(chǎn)裝置。20萬(wàn)t/a離子膜法燒堿裝置于2011年10月正式投產(chǎn)，目前運(yùn)行穩(wěn)定。

1 空壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題

開元化工離子膜法燒堿裝置現(xiàn)有4臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)，每臺(tái)壓縮機(jī)功率為447.6 kW，壓縮空氣流量為60 m3/min，正常運(yùn)行時(shí)2臺(tái)機(jī)組方可滿足生產(chǎn)要求，壓縮空氣利用率僅為70%～84%，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

2 節(jié)能改造

為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本，開元化工利用1臺(tái)閑置螺桿式空氣壓縮機(jī)(該機(jī)組最大排氣壓力為0.86 MPa,排氣量為31.7 m3/min,功率為185 kW)替代1臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)壓縮空氣，即采用1臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)和1臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)即可滿足生產(chǎn)需要。

改造方案是：在開元化工空壓制氮廠房?jī)?nèi)北部空地增加1臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)設(shè)備及相關(guān)管道。

2.1 安裝

2.1.1 安裝要求

(1)設(shè)備安裝前必須辦理基礎(chǔ)移交手續(xù)，并應(yīng)在基礎(chǔ)上明顯畫出標(biāo)高基準(zhǔn)線及基礎(chǔ)縱橫中心線，在相應(yīng)建、構(gòu)筑物上應(yīng)標(biāo)有坐標(biāo)軸線。

(2)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行外觀檢查，不得有裂紋、蜂窩、空洞、露筋等缺陷。

(3)基礎(chǔ)移交時(shí)，應(yīng)交送附有基礎(chǔ)各部分幾何尺寸實(shí)測(cè)記錄，基礎(chǔ)混凝土試塊試驗(yàn)報(bào)告與基礎(chǔ)沉降觀測(cè)記錄的合格證明書，基礎(chǔ)上應(yīng)標(biāo)有縱、橫基準(zhǔn)軸線和標(biāo)高標(biāo)記。

(4)按土建交接記錄及機(jī)械圖對(duì)基礎(chǔ)的尺寸及位置進(jìn)行復(fù)測(cè)檢查，應(yīng)符合以下要求：基礎(chǔ)縱橫軸線允許偏差±20 mm，基礎(chǔ)平面標(biāo)高允許偏差-20～0 mm，基礎(chǔ)上平面外形尺寸允許偏差±20 mm。

2.1.2 安裝前準(zhǔn)備

2.1.2.1 應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查

(1)設(shè)備安裝前應(yīng)檢查其外形尺寸、管口方向及其附件的規(guī)格、尺寸和數(shù)量。

(2)檢查設(shè)備及其零部件外觀，表面不應(yīng)損毀、變形和銹蝕。

(3)對(duì)暫不安裝的設(shè)備和零部件，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧?，妥善保管，?yán)防變形、損壞、銹蝕、老化和丟失。

(4)現(xiàn)場(chǎng)安裝的設(shè)備墊片和安裝濾芯的部位應(yīng)保持清潔，保證無(wú)雜質(zhì)，無(wú)銹蝕。

2.1.2.2 其他應(yīng)具備的條件

(1)施工及消防道路暢通，施工用水源、電源已齊備。吊車站位后按附圖位置準(zhǔn)備完畢，滿足吊車吊裝需要。

(2)安裝所需的工機(jī)具齊全，且性能良好，具備使用條件，所需測(cè)量及檢驗(yàn)器具精度能滿足施工需要，且在計(jì)量檢定期內(nèi)。

(3)施工技術(shù)資料已備齊并下發(fā)到施工班組，施工方案已經(jīng)審批并已向施工隊(duì)及班組交底。

(4)安裝前應(yīng)先確定好設(shè)備進(jìn)場(chǎng)順序，采用先內(nèi)后外的順序，順次到位，然后根據(jù)原部署好的場(chǎng)地卸車安裝。

(5)安裝螺桿式空氣壓縮機(jī)組時(shí)，所采用的閥門和法蘭、螺紋等處的密封材料，應(yīng)選用耐油橡膠石棉板、聚四氟乙烯薄膜帶、氯丁橡膠密封液等。

2.1.3 設(shè)備安裝

(1)將機(jī)電處閑置固定式螺桿空氣壓縮機(jī)運(yùn)到開元化工空壓制氮廠房前。

(2)在廠房?jī)?nèi)指定位置按要求做好基礎(chǔ)。

(3)將設(shè)備放置在設(shè)備基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備進(jìn)行找平找正?；A(chǔ)與機(jī)組接觸部位的水平應(yīng)在1/1 000以內(nèi)。

(4)焊接相關(guān)連接管道。

(5)管道施工完畢后，組織人員進(jìn)行管道吹掃，吹掃合格后方可與設(shè)備連接。

(6)有彎頭及過(guò)濾器處必須加支撐，及管道流向標(biāo)記。

2.1.4 機(jī)組調(diào)整就位

(1)為方便和加快機(jī)組調(diào)整速度，一般先采用3～4組臨時(shí)墊鐵組支撐就位的機(jī)組，并調(diào)整其縱、橫方位和標(biāo)高及縱、橫向水平，而后再用各頂絲(無(wú)墊鐵安裝)或正規(guī)墊鐵組(常規(guī)安裝)承載。當(dāng)確認(rèn)各頂絲或墊鐵組均勻承載后，檢查支撐處承載是否均勻，以此判斷機(jī)組底座是否發(fā)生扭曲變形。若出現(xiàn)變形，則應(yīng)調(diào)整相關(guān)部位的頂絲或墊鐵組的緊力予以消除，并在保持底座平整的前提下，最終校準(zhǔn)機(jī)組的縱橫向方位、標(biāo)高及縱橫向水平。

(2)機(jī)組縱橫向水平的確定。對(duì)于機(jī)組縱橫向水平的最終調(diào)整定位，在機(jī)組各支撐點(diǎn)處測(cè)量其縱橫水平并調(diào)整，使底座總體保持平整，并呈水平狀態(tài)。

(3)工藝系統(tǒng)安裝注意事項(xiàng)如下。①凡本系統(tǒng)工藝管線與機(jī)組對(duì)應(yīng)接口連接時(shí)，應(yīng)在相關(guān)轉(zhuǎn)子之間裝設(shè)對(duì)中工具，監(jiān)視其偏差對(duì)機(jī)組的影響。若產(chǎn)生變化應(yīng)視程度的大小，對(duì)管線采取措施處理后，重新安裝，直到符合要求。②與機(jī)組連接的各工藝管線，其固定口應(yīng)遠(yuǎn)離機(jī)組本體，且各法蘭口與機(jī)組對(duì)應(yīng)法蘭應(yīng)自然平行對(duì)中，不允許強(qiáng)行對(duì)中連接而對(duì)機(jī)組產(chǎn)生附加外力。③本系統(tǒng)工藝管線組焊前，應(yīng)將各管段徹底清掃并吹凈，施焊時(shí)，應(yīng)采用手工電弧焊。各段間分離器、冷卻器等附屬設(shè)備對(duì)口前應(yīng)采取措施封閉，對(duì)口時(shí)，應(yīng)檢查確認(rèn)其內(nèi)部清潔、無(wú)異物后方可連接。

2.2 氣壓試驗(yàn)及驗(yàn)收

2.2.1 試壓

管道安裝結(jié)束后,整個(gè)管道介質(zhì)系統(tǒng)分別按規(guī)定進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，管道試驗(yàn)壓力1.2 MPa。 壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力保持10 min,然后降到設(shè)計(jì)壓力。對(duì)所有焊接頭進(jìn)行全面檢查，不應(yīng)有泄漏情況。試驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)排凈系統(tǒng)內(nèi)的全部存氣。

2.2.2 驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

(1)坡向應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

(2)坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

(3)標(biāo)高允許偏差±7 mm。

(4)水平管道彎曲允許偏差≤15 mm。

(5)主管垂直度允許偏差≤10 mm。

(6)焊縫應(yīng)符合DL/T 868—2004 《焊接工藝評(píng)定規(guī)程》。

(7)交叉管外壁或保溫層間距允許偏差0～3 mm。

(8)除銹保溫、管道標(biāo)記應(yīng)符合開元化工規(guī)定。

(9)保溫、保冷均按原施工要求施工驗(yàn)收，最外層用玻璃鋼板代替鐵皮。

2.3 設(shè)備的維修、調(diào)試

2.3.1 設(shè)備情況

固定式螺桿空氣壓縮機(jī)組型號(hào)LS25S-250HAC，出廠日期2011年7月。

2.3.2 維修調(diào)試

開元化工空壓制氮廠房?jī)?nèi)安裝的螺桿式空氣壓縮機(jī)組為供應(yīng)處租賃設(shè)備，因長(zhǎng)時(shí)間未運(yùn)行，部分零部件已經(jīng)老化，潤(rùn)滑油已經(jīng)變質(zhì)，過(guò)濾器濾芯存在灰垢，為了保證設(shè)備開機(jī)正常運(yùn)行，須對(duì)該機(jī)組進(jìn)行一次徹底的清理、維修保養(yǎng)。

為最大化穩(wěn)定與提升機(jī)組日后的運(yùn)行性能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果對(duì)機(jī)組進(jìn)行了維修調(diào)試。

(1)主機(jī)系統(tǒng)。檢查主機(jī)有無(wú)異常聲音；主機(jī)連接體有無(wú)破損、松動(dòng)；測(cè)量主機(jī)前后端軸承振動(dòng)情況；測(cè)量齒輪箱軸承脈沖振動(dòng)情況；檢查泄漏轉(zhuǎn)子軸封泄漏情況。

(2)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)加潤(rùn)滑脂，清潔電動(dòng)機(jī)散熱片，檢查電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，測(cè)量電動(dòng)機(jī)前后端軸承脈沖振動(dòng)值，檢查風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲，檢查風(fēng)扇葉片，檢查主機(jī)和齒輪箱聯(lián)接對(duì)中情況，檢查電動(dòng)機(jī)的軸封泄漏情況。

(3)冷卻系統(tǒng)。清潔后冷卻器，清潔油冷卻器，檢查氣溫/進(jìn)出口水溫，檢查冷卻水流量(水冷機(jī)型)。

(4)控制系統(tǒng)。檢查電腦模塊程序設(shè)定，檢查顯示模塊，檢查加/卸載電磁閥動(dòng)作,檢查校驗(yàn)溫度傳感器，檢查校驗(yàn)壓力傳感器，檢查電腦板電流是否異常，檢查壓力帶設(shè)定，檢查全部傳感器/電磁閥及導(dǎo)線。

(5)電氣系統(tǒng)。清潔后冷卻器，清潔油冷卻器，檢查氣溫/進(jìn)出口水溫，檢查冷卻水流量(水冷機(jī)型)，檢查電動(dòng)機(jī)排風(fēng)風(fēng)扇。

(6)安全裝置。檢查所有指示燈/報(bào)警燈，檢查過(guò)載保護(hù)開關(guān)設(shè)定值，檢查安全閥鉛封。

(7)油路系統(tǒng)。檢查油位；檢查泄漏情況；檢查油路軟管及接頭；油品化驗(yàn)；更換潤(rùn)滑油；采用RIF(礦物油)/ RXD(全合成油)；更換普通油過(guò)濾器/ 玻璃纖維重載油過(guò)濾器；更換油氣分離器；拆卸保養(yǎng)斷油閥，更換閥芯組件；拆卸保養(yǎng)恒溫旁通閥，更換閥芯組件。

(8)氣路系統(tǒng)。檢查進(jìn)氣過(guò)濾器殼體，檢查進(jìn)氣軟管，檢查氣路承壓軟管，更換空氣過(guò)濾器，拆卸保養(yǎng)加載閥，拆卸保養(yǎng)卸載閥，拆卸保養(yǎng)進(jìn)氣閥，拆卸保養(yǎng)空氣呼吸器組件，保養(yǎng)單向閥。

(9)總檢查。檢查散熱情況，檢查防噪隔聲，清潔機(jī)器，整機(jī)檢測(cè)調(diào)試。

2.4 設(shè)備運(yùn)行驗(yàn)收

本項(xiàng)目在2019年10月12日由機(jī)電部牽頭，結(jié)合安監(jiān)部、生產(chǎn)部、動(dòng)力分廠進(jìn)行三查四定驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)果要求如下：

(1)螺桿空壓機(jī)出口管道無(wú)流向標(biāo)記、介質(zhì)標(biāo)記，須增加。

(2)螺桿空壓機(jī)急停開關(guān)無(wú)警示標(biāo)記，須增加。

(3)螺桿空壓機(jī)動(dòng)力穿線管沒有蓋板，須增加。

(4)螺桿空壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)空桶要及時(shí)清理。

(5)外置過(guò)濾器下部排污閥，須增加接收容器。

(6)設(shè)備、閥門缺少專責(zé)牌，須增加。

設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)如下：出口壓力0.80 MPa,排氣量31.7 m3/min。

結(jié)論：設(shè)備運(yùn)行效果良好。

3 效益

原離心式空氣壓縮機(jī)功率為447.6 kW，新安裝的螺桿式空氣壓縮機(jī)功率為185 kW，年運(yùn)行時(shí)間以8 000 h計(jì)，每年節(jié)約用電量為210.08萬(wàn)kW·h，電價(jià)按0.54元/(kW·h)(不含稅)計(jì)，每年可節(jié)約電費(fèi)113.44萬(wàn)元。

本項(xiàng)目在原空壓機(jī)廠房?jī)?nèi)安裝、設(shè)備調(diào)試等投資約6萬(wàn)元。設(shè)備以租賃方式，每年租賃費(fèi)為3 367.84元/月×12=40 414元，每年可節(jié)約資金113.44-4.0414=109.4(萬(wàn)元)。

因此使用1臺(tái)離心式空壓機(jī)配1臺(tái)螺桿式空氣壓縮機(jī)機(jī)組可大幅度降低用電量，節(jié)約生產(chǎn)成本。