【壓縮機(jī)網(wǎng)】本文將從項(xiàng)目開(kāi)發(fā)到成功運(yùn)行來(lái)介紹Acron 集團(tuán) PJSC威利基諾夫哥羅德尿素裝置，用整體齒輪離心壓縮機(jī)替代往復(fù)式壓縮機(jī)成功的改造2 000 MTPD尿素裝置。在此案例中您可以了解到阿特拉斯·科普柯整體齒輪CO2壓縮機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。

 

　　1. 威利基諾夫哥羅德尿素裝置（Veliky Novgorod Urea plant）壓縮機(jī)改造背景

　　威利基諾夫哥羅德尿素廠由Acron集團(tuán)PJSC擁有和經(jīng)營(yíng)。無(wú)論在俄羅斯還是全世界，Acron集團(tuán)都是一個(gè)領(lǐng)先的垂直整合礦物肥料生產(chǎn)商。

 

　　從20世紀(jì)60年代后期起，威利基諾夫哥羅德尿素廠一直使用往復(fù)式壓縮技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。由8臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)（包括2臺(tái)備用機(jī)）支持尿素生產(chǎn)，年產(chǎn)量為2000MTPD，壓縮機(jī)平均運(yùn)行時(shí)間約為7650小時(shí)/年。然而往復(fù)式壓縮機(jī)每2000到3000小時(shí)需要停機(jī)檢修，機(jī)器老化以及頻繁檢修給企業(yè)造成了巨大的負(fù)擔(dān)。為了減少OPEX、延長(zhǎng)檢修間隔，2012年威利基諾夫哥羅德尿素廠決定對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，經(jīng)過(guò)多項(xiàng)比較，使用了阿特拉斯·科普柯整體齒輪離心式壓縮機(jī)進(jìn)行全廠改造。
 

　　(圖1）

　　2. 威利基諾夫哥羅德尿素裝置改造備選方案及比較

　　2.1 原先使用的壓縮機(jī)。在改造之前，工廠使用的是60年代安裝的老式往復(fù)式壓縮機(jī)，由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)（圖1）。每1000 MTPD生產(chǎn)線需要安裝四臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)（運(yùn)行三臺(tái)，待機(jī)一臺(tái)）來(lái)壓縮32 500公斤/小時(shí)的CO2， 壓力從1公斤至200公斤絕壓。由于原有設(shè)備太陳舊和運(yùn)行不穩(wěn)定，2012年決定對(duì)其改造。

 

　　2.2 改造的備選方案

　　這次改造的決策驅(qū)動(dòng)因素主要有兩點(diǎn)：第一，新壓縮機(jī)的尺寸受限于現(xiàn)有空間，第二：有效壓縮和低維護(hù)的最佳結(jié)合。

　　備選方案一：再次使用往復(fù)式壓縮機(jī)。新設(shè)計(jì)的往復(fù)式壓縮機(jī)仍需將多個(gè)壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，需要脈動(dòng)阻尼器。此外，需要更多頻次的停機(jī)維護(hù)時(shí)間。

 

　　備選方案二：?jiǎn)屋S壓縮機(jī)。需要更大的占地空間。由低壓（LP）段和高壓（HP）段組成，需要更多的葉輪。單個(gè)軸單元的長(zhǎng)期OPEX優(yōu)于往復(fù)式壓縮機(jī)，但仍不如整體齒輪壓縮機(jī)。

 

　　最佳方案：整體齒輪壓縮機(jī)。由于改造對(duì)新設(shè)備提出額外的約束和要求，我們從效率、可靠性、占地以及停機(jī)維護(hù)時(shí)間等方面對(duì)往復(fù)、單軸和整體齒輪技術(shù)進(jìn)行分析后充分考慮了下面的因素：

　　1. 新設(shè)備的占地面積需要等于或小于現(xiàn)有空間

　　2. 新設(shè)備必須符合工廠現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施

　　3. 新設(shè)備設(shè)計(jì)階段需要考慮工藝以及公用設(shè)施連接的進(jìn)出法蘭的尺寸和位置

　　4. 需要考慮噪聲水平和評(píng)估基本負(fù)荷

 

　　2.3 改造備選方案比較

　　整體齒輪壓縮機(jī) VS 單軸壓縮機(jī)

　　效率取決于各種參數(shù)，通過(guò)逐個(gè)評(píng)估參數(shù)，以便找到最佳的壓縮解決方案。數(shù)據(jù)表明，整體齒輪的內(nèi)功率比單軸提高了23%，主要來(lái)自：

　　第一：增加中間冷卻器的數(shù)量，每個(gè)壓縮段后都可以容易地應(yīng)用，有助于更接近等溫壓縮。

　　第二：優(yōu)化每個(gè)小齒輪上的轉(zhuǎn)速（每?jī)杉?jí)一根軸為同一轉(zhuǎn)速）。速度調(diào)整可提高流量系數(shù)從而帶來(lái)更好的效率。。

 

　　整體齒輪 VS 老式往復(fù)（活塞）壓縮機(jī)

　?。▓D2）

　?。▓D2）是兩種壓縮技術(shù)在壓、焓圖中的比較。原先往復(fù)式壓縮機(jī)用了3個(gè)中間冷卻器，每級(jí)壓比接近4。整體齒輪壓縮機(jī)8級(jí)壓縮，增加了中間冷卻器的數(shù)量，第一級(jí)壓比為3，隨后的級(jí)壓比更低一點(diǎn)，可以使CO2壓縮接近等溫壓縮。
 

　　表1比較新舊壓縮機(jī)得出整體齒輪壓縮機(jī)的優(yōu)勢(shì)：

　　1. 工藝參數(shù)、絕對(duì)流量和壓力不變的情況下，一臺(tái)整體齒輪壓縮機(jī)可以達(dá)到同樣的壓縮效果而無(wú)需備機(jī)

　　2. 更小的占地面積，與四個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)占地315 m2相比，只需180平方米，減少43%

　　3. 更短的維護(hù)停機(jī)時(shí)間和極佳的成本優(yōu)勢(shì)。每臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的維護(hù)時(shí)間大約16天/年，離心式壓縮機(jī)維護(hù)時(shí)間總共約30天/5年

　　4. 更少的磨損件

　　5. 不需要脈動(dòng)阻尼器