油煙風機工藝系統改造在大型油站中的應用

王利聰，張砷釔

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

邁入21世紀以來，自然科學和技術科學的各門學科不斷地進行新的技術突破，化學工業也隨著催化、分子設計、激光和化學仿生學等重大技術突破而進入一個嶄新的時代，成為國民經濟中的一個重要組成部分。因此，大型化工項目也隨之蓬勃發展，邁入新的階梯。為滿足后續系統的使用，與之相配套的空分項目不斷進行壯大，10萬m3的整裝空分項目已是常態，作為空分項目的標準配置——大型空氣壓縮機組，也隨之快速的發展和不斷地壯大，在生產中發揮著關鍵作用的。同時大型壓縮機的輔助系統和安保系統也面臨著考驗，如潤滑系統，冷卻系統，密封氣系統等，通過技術改造和加強缺陷管理，保證大型機組的重要輔機的運行，減少輔機的故障頻率，降低輔助系統引發事故的比例，也是實現安全生產，消除安全隱患，夯實安全生產的根本途徑之一[1]。本文將主要介紹空分大型離心壓縮機組的潤滑油站油煙方面的改造情況。

1 概述

在河南龍宇煤化工有限公司的二期40萬t 醋酸項目中，相配套的是開封空分設計的5.8萬m3空分裝置。空氣壓縮機為離心式，主空氣壓縮機和多軸空氣增壓機由西安陜鼓動力股份有限公司設計制造，共用一臺透平汽輪機由一拖二的形式驅動。壓縮機組的潤滑油、控制油共用一套油系統，由國內常州華立液壓潤滑設備有限公司提供，潤滑油采用長城威越46號極壓汽輪機油，壓縮機組潤滑簡圖如圖1所示，其主要包含常州華立32 000 L潤滑油油箱、7 500 L高位油箱、兩臺主油泵、一臺事故油泵、雙聯立式油冷卻器、兩臺油煙風機及其他附屬設備。其中油煙風機采用離心式結構，前后各設有一個濾芯式油煙分離器，出口處設有出口擋板和出口調節蝶閥。

圖1 壓縮機組潤滑簡圖

機組潤滑油的主要作用是對機組的軸承進行潤滑、降溫和帶走機械雜質。機組運行時產生的摩擦熱由潤滑油帶走，潤滑油受熱蒸發，形成油煙和油蒸汽。對于現有的大型機組油站來說，主油箱主要分為兩種，微負壓油箱和微正壓油箱[2]。微負壓油箱的原理是采用連接油煙風機對油箱進行抽氣，從而抽出油箱里的空氣、油煙和油蒸汽，使油箱產生微負壓，此設計原理不僅有利于機組潤滑系統的順利回油，防止油蒸汽泄露到空氣中，還可以使回油通暢，減少機組油封的泄漏，同時因將油箱里的空氣抽除，使潤滑油和氧氣隔絕，減少油脂的乳化，起到保護潤滑油的作用[3]。另一種微正壓油箱是將微正壓氮氣充入油液上方，在油液上方形成純氮區，用以隔離空氣中的氧氣以起到保護油脂的目的，同時配置有呼吸器，能及時放走油箱內的油煙。

2 運行過程中的實際案例

根據河南龍宇煤化工有限公司壓縮機組的實際情況，潤滑油站采用的是微負壓油箱。在機組正常運行時，空氣不斷地被壓縮，產生熱能，導致壓縮機組的運行溫度較高，為保證機組的良好潤滑、回油通暢，必須嚴格保證油箱的真空度，便要求安裝在油箱頂部的油煙風機需要不間斷運行，保證油箱負壓在-1.1 kPa左右。且因增壓機為多軸壓縮機，在工作時轉速較高（1軸為4 081 r·min-1；2軸為1 478 r·min-1；3軸為11 104 r·min-1；4軸為13 263 r·min-1；5軸為20 760 r·min-1）產生大量的熱量，造成潤滑油溫較高，高溫潤滑油回流入油箱，使油箱油溫保持在約65℃左右。同時油箱容積較大，大量的高溫潤滑油在油站內積聚形成油煙和油蒸汽，同時又和潤滑油管道內油蒸汽混合，再經過油煙風機的抽出，保持油箱內真空度和潤滑設備的良好運行。

自2015年二期項目建成以來，2016年空分裝置成功試車投產后，壓縮機組的各項設備正常運行，油煙風機正常轉動無異常，但在正常運行時卻存在著諸多問題：

1）油煙風機出口油煙過多，油煙成黑色，甚至會形成濃煙，并且油煙中含油量較大，在油煙排放口周圍形成大面積的油污，甚至造成了排放口附近的綠化帶植物大面積死亡，如圖（2），造成了環境污染，不利于現有的綠色、環保生產原則。

圖2 油煙排放口處的地面

2）大量的油脂被抽出，造成了潤滑油的大量浪費，潤滑油站的潤滑油損耗增大，必須對油站進行定期補油，致使潤滑油成本上漲。

3）油霧風機的油煙排放口高度距離地面約10 m，因油煙排放量大，造成周圍的環境和空氣不符合標準，影響廠區廠貌的形象。同時人員巡檢時從周圍走過，有時亦能聞到刺鼻的油煙，地面油污較多，容易造成滑跌，不利于人身安全。

4）壓縮機組的振動、溫度會出現異常波動，進過最終分析確認為潤滑油油質較差，必須進行不間斷的濾油機濾油才可。

3 原因分析

河南龍宇煤化工有限公司的機組潤滑油站選用的是離心式油煙風機，功率為5.5 kW，當風機運正常運行時功率較大，大量的油煙及空氣等不斷地被抽出，造成了油箱內負壓過大，導致在油煙風機正常工作的同時，不僅將油煙和空氣抽出，更將大量的油液抽離，甚至因為壓力越低，沸點越低，出現油脂低沸點添加劑因油箱的負壓出現沸騰而被抽離的現象。如圖（3）排煙系統簡圖，此油站的風機設計為整體結構，為能達到調節油箱內真空度的目的，在風機出口安裝有蝶閥進行出口流量的調節，從而保證油箱的真空度控制在工藝指標范圍內。但出口流量調節使風機出口的油煙介質進一步被壓縮，造成了本就溫度較高的油煙溫度進一步上升，更加不利于油煙里的油脂分離，造成了大量的油脂隨油煙排出，在風機排放管出口遇到低溫空氣進行冷凝，排入大氣中的油煙被分離。

圖3 排煙系統簡圖

4 改造方法

從本機組油站的設計來看，其主要原因是由于出口閥門流量調節造成油煙介質被進一步壓縮，油煙溫度進一步上升，出現此種現象。針對此問題，結合我公司現有的其他機組油站，分析后可從兩個方面進行處理；

1）將流量調節閥由出口改造為進口。將出口閥門拆除，在風機進口安裝流量調節閥門，使油煙風機在正常工作的時候，風機進口為真空區域，而油煙在經過進口閥門時，進口閥門起到了節流膨脹的作用，從而使油煙溫度開始降低，再經過油煙分離器的時候，油脂更易被液化回流至油箱內[4]。此法改造簡單，但施工難度極大，在正常運行和短停期間，都無法進行施工，同時油箱內潤滑油較多，改造需進行管路焊接配管，在潤滑油上方動火施工危險系數極大，必須等到裝置大修時間，將整個潤滑油站進行清空，才可進行作業，同時完工后還需對油站內部進行清污，查漏，才可進行油站補油。此法的優點是可從本質上改變此現象，施工后一勞永逸，消除了油煙排放過多的現象，保證了周圍環境和大氣的潔凈，同時減少了潤滑油的損耗，降低了成本，也有利于人員巡檢。缺點是機組油站清油時間較長，需要大量的人力物力財力，同時還需對潤滑油進行更換，且油站一般設計為3-5年進行一次清空，時間較長，不易實現。

2）在現有基礎上再次增加油煙分離器。通過在出口調節閥門后面或在排放口處增加油煙分離器，油煙在經過調節閥門前為被壓縮狀態，但在經過出口調節閥門時，此閥門卻對介質起到節流的作用，節流將降低油煙溫度，降低溫度后的油煙再經過油煙分離器時，可被更為有效分離和過濾，分離后的油液再次回流入油箱，減少了油煙的排放，對油煙中的潤滑油進行有效的循環和再利用。此法實施起來操作簡單，隨時可以安裝且無須在現場進行焊接等動火處理，同時不用進行油箱清油等措施，省時省力，節約成本。

河南龍宇煤化工有限公司本次改造就是采用此方法，具體操作為在油煙排放口處增加一油煙分離器，油煙分離器結構簡圖見圖（4），油煙分離器其結構分為上下兩層，上側為油煙分離處，下層為儲油處，進口采用法蘭連接，避免了在油管線動火的風險。使用不銹鋼管作分離器筒壁，中間放置除霧絲網，絲網上下用不銹鋼板做隔斷，底部有回油孔，便于凝結的潤滑油經過回油孔回流至儲油器中，頂部有開口，便于油煙的排出，儲油器底部設有回油管，以便于進行回收利用，油霧風機出口的油煙直接經管道進入油煙分離器頂部，經出口處排出。

經過此次改造后，油煙排放口排放量減少，沒有了黑色濃煙的痕跡，達到了綠色排放、環保、安全的標準；周圍地面油污出現減少，避免了人員從此處路過時容易滑跌的風險。同時周圍空氣和環境開始漸漸恢復，廠區面貌得到了進一步的改善，與之前相比形成了鮮明的對比。在裝置運行中，經過統計，從儲油器下部每年回收的潤滑油大約有700～1 000 L，大大降低了潤滑油的損耗，提高了回收率，同時既保證了環境不受污染，又節約了運行成本。同時自增過油煙分離器后，壓縮機組的振動、溫度波動次數變少，濾油機無須再進行不間斷過濾，只需進行定期過濾即可滿足生產，解決了機組油站存在的安全、環保隱患。

圖4 新增油煙分離器結構簡圖

5 結束語

經過不斷地實踐和分析，對壓縮機組油站的排煙系統改造的實現，證實了油煙系統的改造不僅可在進口進行改造，在條件不允許的情況下，可以改變思路在排放口進行。同時此次改造有效地防止了低沸點添加劑被抽離的風險，做到了安全、標準、綠色的生產和排放，加強了廠區的綠色工廠建設，加強了廠區的美觀性。同時保證了油脂的質量，保證了機組的正常運行；輔助系統的正常運行，減少了輔機的故障頻率，降低了輔助系統引發事故的比例，為機組的長、穩、安、滿、優提供基礎保證。