油氣輸送羅茨鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)改造

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。此類產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷全國(guó)各地及東南亞，深受客戶好評(píng)。

揚(yáng)州石化有限責(zé)任公司常壓裝置塔頂油氣輸送風(fēng)機(jī)——羅茨鼓風(fēng)機(jī)（型號(hào)TAR100， 8 Nm3/min，1480 r/min（變頻），0.15（出口）Mpa，37KW，兩級(jí)鼓風(fēng)，帶傳動(dòng)，年運(yùn)行8000 h），壓縮常壓塔頂輕烴并輸送至催化裂化裝置氣壓機(jī)入口由吸收穩(wěn)定單元進(jìn)行分離，主要分離出液化氣，干氣。當(dāng)前裝置原油處理量42.3萬T/年下，該風(fēng)機(jī)正常工作狀態(tài)下一、二級(jí)出口壓力分別為0.10、0.12Mpa，一、二級(jí)出口壓力均大于催化裂化氣壓機(jī)入口壓力（0.06 Mpa），維修頻次約6次/年，故障維修時(shí)間較長(zhǎng)約60h/次，使用循環(huán)冷卻水≥2T/ h。

經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后認(rèn)為，由于氣體管路阻力較小，輕烴向氣壓機(jī)入口輸送的能力有富余；故障時(shí)設(shè)備維修次數(shù)及單次維修時(shí)間過長(zhǎng)；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速存在200-300rpm的波動(dòng)等問題。因此在機(jī)組輸送能力和設(shè)備有效利用率上有改善的空間。

二、項(xiàng)目?jī)?nèi)容與實(shí)施效果

從節(jié)能和降低機(jī)組故障率的目的出發(fā)，我們提出了以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：

1、降低機(jī)組負(fù)荷從而降低電機(jī)電流。因電機(jī)故障率較低，運(yùn)行周期一般為風(fēng)機(jī)的6倍以上，故改兩級(jí)鼓風(fēng)為一級(jí)鼓風(fēng)，拆除電機(jī)雙側(cè)皮帶中的一側(cè)，壓縮油氣流程由串聯(lián)改為并聯(lián)/串聯(lián)均可使用，一般根據(jù)管路沿程壓降計(jì)算公式△P=λ×ρ×（L/D）×（V-2/2）（單位：Pa）可以計(jì)算得出管路壓降。為簡(jiǎn)化計(jì)算過程，查相關(guān)圖表得知：DN80mm，L=100m空氣管道的阻力降約為0.254～1.892KPa，輸送油氣的管道阻力降≤3.5 KPa。所以正常情況只運(yùn)行風(fēng)機(jī)其中一級(jí)即可達(dá)到輸送要求，另外一臺(tái)風(fēng)機(jī)則變?yōu)閭溆脵C(jī)。機(jī)組負(fù)荷降低近35%，實(shí)測(cè)電機(jī)電流從45A降至30A，電機(jī)功耗降低約33%，同時(shí)僅增加四千元的管路流程改造投資即獲得備用風(fēng)機(jī)一臺(tái)。

2、提高設(shè)備有效利用率。減少定期/臨時(shí)維修時(shí)間，從而減少因維修導(dǎo)致的輕烴放空/放低壓瓦斯管網(wǎng)的泄放量。改為單級(jí)鼓風(fēng)后，另外一臺(tái)風(fēng)機(jī)等于多出了一臺(tái)備用機(jī)組，一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，僅需20分鐘的時(shí)間用來更換皮帶、切換機(jī)組，機(jī)組故障維修時(shí)間由60 h/次×6次 /年（約360 h /年）降至20min×6次=2 h/年，減少油氣泄放約360 h。

3、降低軸承故障率，節(jié)約中小修費(fèi)用。原機(jī)組的軸封采用的是光軸+骨架油封（4片）密封，該密封形式不能保證對(duì)介質(zhì)的完全密封，運(yùn)行一段時(shí)間后，泄漏出來的輕烴組分冷凝后就會(huì)積存與軸承座，溶解稀釋了潤(rùn)滑脂，造成潤(rùn)滑不良，軸承損壞頻繁。拆解分析，我們采取了采用螺旋槽密封+反向密封氮?dú)饬鞒?，用?jié)流孔板+針形截止閥控制氮?dú)饬髁俊?/div>

當(dāng)?shù)獨(dú)馔ㄟ^連續(xù)螺旋時(shí)，其流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，承受周向速度Vt和周向壓力P。Vt可分解為沿齒槽流動(dòng)的速度V1和垂直于齒面的速度V2，V2可再次分解為軸向分速度Va，借助于螺旋槽的推進(jìn)，形成“泵送”作用而將少量氮?dú)獠粩喾聪蜉斔椭翂嚎s腔內(nèi)，形成密封。該措施增加氮?dú)庥昧考s1m3/h，保證了軸承座內(nèi)微正壓，充分保護(hù)脂潤(rùn)滑軸承避免與輕烴接觸，延長(zhǎng)軸承使用壽命三倍以上。

4、停止一、二級(jí)間循環(huán)冷卻水的使用達(dá)到節(jié)水目的。烴類熱裂解總會(huì)產(chǎn)生焦類物質(zhì)，測(cè)量原級(jí)間氣體溫度，夏季風(fēng)機(jī)出口介質(zhì)溫度最高溫度為65℃，測(cè)得軸承及同步齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)溫度為68℃，該溫度未超過廠家設(shè)備安全設(shè)防值75℃，在該溫度下不會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)油氣的結(jié)焦傾向加大。所以，無級(jí)間冷卻水仍能滿足工藝生產(chǎn)和設(shè)備安全的要求，可以節(jié)約使用循環(huán)水≥1.5T/ h。

5、改善羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻狀況。轉(zhuǎn)速時(shí)不均勻時(shí)，零部件承受交變應(yīng)力，長(zhǎng)此以往，易破壞產(chǎn)生突發(fā)故障。羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)主要受變頻器工作穩(wěn)定狀況、氣體負(fù)荷變化、級(jí)間帶液情況、皮帶是否打滑等影響，是根據(jù)常壓塔塔頂壓力進(jìn)行控制的，常壓裝置原油加工量增大后，原有入口管線、換熱器、壓降變大。塔頂壓力升高時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)升高，而此時(shí)吸入氣體量卻不足，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)產(chǎn)生短時(shí)“飛車”現(xiàn)象。數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場(chǎng)查看后認(rèn)為，從塔頂→塔頂油氣冷卻器入口→冷卻器出口→頂回流罐→風(fēng)機(jī)入口緩沖罐壓力分布分別為70Kpa→65Kpa→35Kpa→10Kpa→4Kpa，因此初步判斷常壓塔頂系統(tǒng)結(jié)鹽或管路流通能力不足現(xiàn)象，壓降較大部位見下圖。

①在冷卻器處壓降最大。結(jié)鹽機(jī)理如下：原油加工過程中，有機(jī)氯發(fā)生分解生成HCl或無機(jī)氯的鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽。常壓塔頂注入氨氣（NH3），NH3 和HCl反應(yīng)生成NH4Cl，當(dāng)塔內(nèi)出現(xiàn)液相明水時(shí)形成NH4Cl水溶液NH4Cl水溶液在流動(dòng)過程中隨溫度的升高，水分逐漸失去而成為一種黏性很強(qiáng)的半流體與鐵銹等一起沉積附著在設(shè)備、管線內(nèi)壁，導(dǎo)致流通截面變小，壓降增大。

②頂回流罐→風(fēng)機(jī)入口緩沖罐的壓降較大，導(dǎo)致頂回流罐→風(fēng)機(jī)入口緩沖罐管道（DN80mm）為利舊，小于風(fēng)機(jī)入口管徑（DN100mm），目前無法更換。

在滿足塔頂油氣冷卻效果的情況下，稍開冷卻器副線閥后，壓力變化為70Kpa→60Kpa→43Kpa→18Kpa→10Kpa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速目前僅有20～50rpm的波動(dòng)，情況大有好轉(zhuǎn)。

三、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益分析

措施（1）節(jié)省用電約為7KW×24 h×330=55440 KW·h，即減少電費(fèi)（0.6166元/ KW·h）支出約3.4萬元。

措施（1）增加初始投資0.4萬元，分?jǐn)偤蠹s0.03萬元/年。

措施（2）每年減少油氣（約5000元/T）放大氣/放低壓瓦斯總網(wǎng)約0.102T/ h×360 h=36.75 T，約18.375萬元。

措施（3）增加氮?dú)庀模?.20元/ m3）約1m3/h×8000 h =8000 m3/年，約9600元。

措施（3）減少中小修及配件費(fèi)用（1160+2000）元/次×3次/年=9480元/年。（每次維修，軸承約500元，油封約480元，皮帶約180元，工時(shí)費(fèi)約2000元）

措施（4）減少循環(huán)水使用約≥1.5T/h×8000 h=12000 T/年。約1萬元。

以上合計(jì)節(jié)約22.545萬元/年，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)大大減少了油氣放空/放低壓瓦斯管網(wǎng)，取得一定的節(jié)能減排社會(huì)效益。

四、存在的主要問題和改進(jìn)措施

由于羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍有少量波動(dòng)，預(yù)計(jì)下次裝置計(jì)劃大修時(shí)，采取更換塔頂油氣出口管線、增大羅茨鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)入口管線和清洗管路、換熱器等措施，增大流通面積，降低壓降，使羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速更加均勻。

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