過氧化氫裝置空氣壓縮機組升級改造總結

彭 濤

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽臨泉 236400)

1 現狀分析

安徽晉煤中能化工股份有限公司一、二期過氧化氫裝置有5臺螺桿式空氣壓縮機，但設備老舊且使用年限較長，主機磨損且螺桿間隙增大，排氣量降低，導致設備利用率低下且能耗高。這5臺螺桿式空氣壓縮機為小功率多臺并聯供氣，每臺設備設置單獨過濾系統，會造成一定的壓力損失，引發管網壓力偏低和壓縮機供氣壓力升高，導致壓縮機負荷增大、電力消耗增大[1]。這5臺螺桿式空氣壓縮機自2004年投用以來，額定功率一直高于平均實際運行功率，排氣量下降明顯，屬于高耗能設備。公司針對一、二期過氧化氫裝置空氣壓縮機高能耗的利用現狀及水平，分析存在的問題并進行技術升級改造，促進節能降耗以提升企業的市場競爭力。

2 技術對比

目前雙氧水行業普遍使用的螺桿式空氣壓縮機，一般是一級壓縮，每年均需要更換潤滑油，運行50 000 h后需對機組進行大修，其運行成本較高。螺桿式空氣壓縮機主機排出的壓縮空氣需要在內部進行油氣分離，大約要消耗0.05 MPa壓力。空氣壓縮機是過氧化氫裝置的核心動力設備，其電能消耗占整體裝置的50%左右。與同行業相比較，一、二期過氧化氫裝置產品噸電耗相對較高，且空氣中含油量滿足不了空分質量指標要求，對雙氧水的平穩生產有一定危害。同時，由于設備使用年限較長，能耗、油耗及維修費用逐年增加。分析現有5臺螺桿式空氣壓縮機運行數據，進一步分析能耗過高的原因，挖掘其節能潛力。主要技術參數和現場實測電流、電壓及功耗見表1。

表1 螺桿式空氣壓縮機實際功耗表

根據裝置實際運行情況，為節約設備運行成本，公司于2020年升級改造空氣壓縮機。當前國內年產15萬t及以下過氧化氫裝置較多采用螺桿式空氣壓縮機組，過氧化氫裝置逐漸向大型化、自動化方向發展[2]。

綜上分析，改造采用高效率無油三級離心式空氣壓縮機，以替代5臺螺桿式空氣壓縮機。考慮特殊停機情況，保留1臺螺桿機組作為緊急備機。離心式壓縮機壓縮介質為空氣(無油品質)，機組型式為多軸式離心式空氣壓縮機，選用型號為SME6000。出口排氣壓力為0.55 MPa，排氣溫度為40 ℃以下，產氣體積流量為195 m3/min。

與原螺桿式空氣壓縮機比較，離心式空氣壓縮機具有以下優勢：

(1)離心式空氣壓縮機通過齒輪軸實現三級增速來控制壓縮過程的溫升，實現節能降耗。

(2)離心式空氣壓縮機采用油封和氣封，不存在分離耗能損失，確保100%無油壓縮空氣，生產過程更潔凈環保，滿足雙氧水生產對空分質量指標要求。

(3)采用兩級水分離的冷凝、冷卻一體化設計及凝聚式高效過濾器設計，能徹底分離壓縮氣體中的水分，散熱分離效果更好。

(4)采用壓力、溫度雙模式自動化控制方式，通過對進口導葉角度和旁通閥的無級調節控制恒定的排氣壓力，保證離心式空氣壓縮安全運行。

(5)進一步優化機組工藝管路設計，在機組空氣出口管線中增加氣動調節閥門，與機組PLC控制系統進行聯控，及時調整空氣壓力控制，進一步降低空氣管路損耗[3]。

3 實際應用情況

離心式空氣壓縮機采用進口可調導葉結構及恒壓自動雙重控制模式，進一步提升空氣壓縮機組的自動化程度，保持供氣管路中氣體的恒定壓力，提高生產效率和產品質量[4]。

自動化程序的提升，有助于操作人員對工藝參數進行設定和調整。通過自動控制排氣壓力與防喘振以及自動調節空氣壓縮機的流量，來實現壓縮機的運行控制及故障自動報警、自動啟停和監控功能，為過氧化氫裝置安全生產提供堅實有力的保障。

機組改造升級替代完成后，實測出口壓力為0.55 MPa，排氣溫度為40 ℃以下，產氣體積流量為198～202 m3/min，耗電量為1 018.0 kW·h。

4 改造效果

4.1 環境效益

該技術改造升級項目空氣壓縮機組采用無油潤滑技術，過濾效率高，減少了油污的排放量，避免對環境的污染。同時，離心式空氣壓縮機組按相關標準設計，距壓縮機1 m范圍內的噪音值低于80±3 dBA，具有良好的環境效益。

4.2 經濟效益

節能技術改造綜合數據對比見表2。

表2 節能技術改造綜合數據對比

改造前，5臺螺桿式空氣壓縮機組正常用氣量為192 m3/min，實際耗電量為1 066.5 kW·h。改造后，停5臺螺桿機組，采用1臺離心式空氣壓縮機組，實際耗電量為906.2 kW·h。改造項目節電量為160.3 kW·h，按每年7 500 h、用電價為0.6元/(kW·h)計算，直接收益達72.14萬元。

5 結語

在常壓、大氣量工況條件下，采用離心式空氣壓縮機替代螺桿式空氣壓縮機，節能效果明顯。通過對空氣壓縮機進行節能改造后，系統不僅節能效果明顯、自動化程度高、降低噪聲，而且減少了設備的維修量，延長了空氣壓縮機的使用壽命。因此，該改造方案具有較廣的應用推廣價值。