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油氣輸送羅茨鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)改造

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(lái),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(wàn)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(guò)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(guò)長(zhǎng);風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速存在200-300rpm的波動(dòng)等問(wèn)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(guò)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(lái)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(lái)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)饬鞒蹋霉?jié)流孔板+針形截止閥控制氮?dú)饬髁俊?/div>
當(dāng)?shù)獨(dú)馔ㄟ^(guò)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(guò)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(wú)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(guò)程中,有機(jī)氯發(fā)生分解生成HCl或無(wú)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(guò)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(wú)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(wàn)元。
措施(1)增加初始投資0.4萬(wàn)元,分?jǐn)偤蠹s0.03萬(wàn)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(wàn)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(wàn)元。
以上合計(jì)節(jié)約22.545萬(wàn)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(wèn)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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