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3空压机选型方案
根据全厂各专业压缩空气用量,本工程全厂空压机站总容量为825m3/min,采用集中设置一套空压站的方案供全厂各专业用气。现设计3种空压机选型方案所用螺杆压缩机和离心压缩机的排气压力都为0.75MPa,对于方案A(原方案),仪表用气由4台180m3/min离心式压缩机(3用1备)提供,除灰用气由6台69.2m3/min离心式压缩机(4用2备)提供,总供气量为816.8m3/min;对于方案B,仪表和除灰用气,由6台210m3/min离心式压缩机(4用2备)提供,总供气量为840m3/min,如图2所示;对于方案C,仪表用气由4台180m3/min离心式压缩机(3用1备)提供,除灰用气由4台90m3/min离心式压缩(3用1)备提供。
4方案优化分析
表3为3种设计方案的经济性对比。由表3可知,3个方案都可满足空压机站设计总容量,其中,方案B的设计总容量较高,方案A和方案C的设计总容量较低。对于表3中的设计对比结果表明,方案A设备功率较高,为4350kW,方案B和C的设备功率较低分别为4240kW和3990kW其中,方案B的备机功率较高,总功率也较高。3个方案按8000h/a计算年能耗,方案C年能耗最低为3192kW˙h,方案A能耗最高为3480kW˙h,相对于方案A,采用方案B和C节约年能耗分别为88万和288万,方案C节能效果显著;对于投资总额,方案B最高,为1080万,方案A最低,为980万,相对于方案A,采用方案B和C,投资总额分别增加100万和20万;若电价按照0.6元/kW˙h计算,相对于方案A,采用方案B和C,年节约电费分别为52.8万元和172.8万元。
此外,离心机末级排气温度约140℃,如降温到40℃,每年可回收热能约4.5×105kJ/h,折合2×106kW˙h/a,对于方案B,4台离心机共可回收热能8×106kW˙h/a,热能回收年收益折合人民币480×106元;对于方案C,6台离心机共可回收热能1.2×107kW˙h/a,热能回收年收益折合人民币720万元。由此可以看出,方案C相对于原设计方案A,采购总价增加20万元,但每年节约电费以及回收热能产生的收益总计为892.8万元,节能降耗效果明显。
表4为螺杆机和离心机维护成本对比。由表4可知,空压机按照每年运行8000h运行,螺杆机所需备件数量为14项,而离心机仅需4项,表明离心机在运行过程中,维护较为简单且所需备件相对很少。通过计算,单台螺杆机每年维护费用为10万元,单台离心机每年维护费用为2万元。以10a计算,6台螺杆机比离心机维修维护成本高480万以上,足够买全套新设备。此外,螺杆式空压机的使用寿命在10a左右,一般每5a左右要进行一次机头维修或者更换,费用约为整机成本的50%以上。离心式空压机的使用寿命在25a以上,结构简单,可靠性高,故障率低。
5注意事项
(1)在流量较小,压比较小,压缩机选型计算时,如只计算气体力,初选机型时,压缩机机型需要适当升档;(2)循环氢压缩机的安全阀起跳工况,安全阀压力设定值设为1.1倍时,如电机功率增加过多,定压值可考虑适当降低;(3)压缩机的选材,加氢装置循环氢中一般含有硫化氢,压缩机和辅机部分的选材要考虑硫化氢腐蚀;(4)在加氢裂化、渣油加氢等高压加氢装置中,新氢压缩机如选用双三级压缩,也可能会出现反向角过小,旋转切向力的不均匀度过大的问题,选型时需加以重视。
6结论
小规模高压加氢中,循环氢压缩机宜选用往复机。在小流量,小压比情况下,往复机的具体方案经计算,如果反向角经三方确认可行,且飞轮矩不导致电机过大升档,优先采用双作用方案。如经计算后,反向角过小,且飞轮矩导致电机升档较多,宜采用轴侧工作,盖侧做平衡段方案。轴侧做平衡段、贯通活塞杆、P型机方案除非制造厂有相当的使用业绩,且三方认可,一般不推荐使用。
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