二氧化碳压缩机低压缸转子节能改造浅析

赵志超(兖矿新疆煤化工有限公司，新疆乌鲁木齐830011)

0 引言

兖矿新疆煤化工有限公司尿素车间CO2压缩机机组为沈阳透平机械股份有限公司生产的型号为2MCL607+2BCL356/A 离心压缩机，配套杭州汽轮机股份有限公司生产的型号NK40/45/20 的汽轮机作为驱动动力对尿素工段所需的CO2气体进行压缩送入尿素汽提塔。

2MCL607+2BCL356/A离心压缩机按照两缸四段进行设计，设有段间冷却器对各级压缩后的CO2气体进行冷却，压缩机一、二段为低压缸、三四段为高压缸，机组采用背靠背、7级压缩、水平剖分结构，一段入口压力原设计为0.039MPa,40℃，压缩机四段出口压力为14.6MPa,124.3℃；为调节生产负荷，保证机组的安全稳定运行，CO2压缩机组设有二回一、四回三调节阀、一段入口放空总阀、四段出口放空阀，以便于调节系统气量及事故时使用。

1 存在的问题

在实际生产过程中，由净化工段输送至CO2压缩工段的纯度≧95.5%、总硫≦5mg/m3、压力为0.22MPa（G）CO2气体，为满足原设计一段入口压力为0.039MPa的需要，压缩机入口压力必须通过减压放空等手段将来自净化工段0.22MPa（G）CO2气体减压后送入压缩机组，增大了低压缸的压缩比，造成蒸汽浪费，增加了机组的操作难度。

2 改造方案

低压缸转子由7级叶轮改造为6级叶轮；经分析计算，入口压力可提升至0.124MPa（G），原低压缸一段压缩比可由4.6降低为2.7，降低了3.8MPa蒸汽耗量，同时增加了CO2压缩机组的操作稳定性。

3 效能评估

（1）改造前，机组振动、温度基本保持平稳。

（2）改造后低压缸振动波动较大，二段出口分离器附近振动明显，通过增加一回一调节阀、一段出口放空调节阀克服机组振动后机组指标基本保持平稳。

（3）3.8MPa蒸汽量消耗分析

CO2压缩机低压缸转子改造前，3.8MPa 蒸汽流量趋势如图1，5 月22 日（CO2气体流量达31000m3/h 时、蒸汽瞬时流量达46T/h，调节气阀开度99.8%）：

图1 :2压缩机低压缸转子改造前3.8MPa蒸汽流量趋势图（5月21～26日）

实施改造后，10 月26～29 日在每天产量1729.68 吨、1742.88 吨、1743.23 吨、1753.39 吨，3.8MPa 蒸汽流量趋势如2，10 月28 日（CO2气体流量达31800m3/h 时、蒸汽瞬时流量达41.5T/h，调节气阀开度91.3%）。

图2：压缩机低压缸转子改造后3.8MPa蒸汽流量趋势图（10月26～29日）

11 月9 日（CO2气体流量达30700m3/h 时、蒸汽瞬时流量达39.8T/h，调节气阀开度90.5%），参见图3，改造前后系统负荷及详细消耗对照详见表1。

图3：压缩机低压缸转子改造后3.8MPa蒸汽流量趋势图（11月9～10日）

表1：改造前后系统负荷及详细消耗对照

（4）对尿素系统的运行影响：

CO2气量波动幅度降低，气量基本稳定，使得高压系统物料配比稳定，提高了高压系统转化率；

改造后进入高压系统的CO2温度（位号TI-8011）由原来的141℃降低到125℃左右,使尿素缩二脲由原来的1.0%以上降低为1.0%以下，使尿素成品提高了一个档次；

CO2气量稳定后，尿素高压圈系统各项工艺指标尤其是高压甲铵冷凝器汽液相温度、高压洗涤器出气及下液温度，合成塔出液温度等指标在机组改造后能够及时便利将指标控制在最优位置，使尿素产量增加，消耗降低，现在吨尿素消耗基本维持在579Kg/吨左右，低于原设计的585Kg/吨的尿素消耗指标。

4 经济效益估算

在CO2气量维持在31000m3/左右时压缩机调节气阀由原来的99%左右降低为91%左右，在运行工况基本相同的情况下，3.8MPa 过热蒸汽量在改造后比改造前每小时节约蒸汽4.8T/h左右，年节约资金242万元。