最新裂解氣壓縮機注水系統(tǒng)

1、離心氣體壓縮機濕壓縮與噴水冷卻技術主講人：*時間：2008.3.10一、壓縮機注水系統(tǒng)流程圖二、濕壓縮概念 1942 年kleinschmidt 提出了濕壓縮概念,濕壓縮離心氣體壓縮機數(shù)學模型是在對氣體壓縮機級間進行噴水的情況下建立的,并且只對兩級進行研究,壓縮介質(zhì)為空氣。 水滴從氣體壓縮機第一級后無葉擴壓器殼體上的孔口,利用噴嘴噴入壓縮空氣氣流之中,立即破碎為細小的顆粒,小水顆粒摻混到氣流中,吸收周圍空氣的熱量,開始了蒸發(fā)相變過程。由于小水顆粒的尺寸分布較寬,極小的顆粒及大些顆粒表面的少量的水,會在進入高溫的壓縮空氣之后立即就完成蒸發(fā)相變過程,也就降低了周圍空氣的溫度。但是大些顆粒水滴的本體

2、會被氣流帶入到第二級氣體壓縮機葉輪葉片的槽道中,帶入到葉片擴壓器和無葉擴壓器中。在水滴隨同氣流流動且增壓的過程中, 水滴同周圍的氣流發(fā)生動量和熱量的交換,水滴表面的水達到當?shù)氐娘柡蜏囟葧r即蒸發(fā),水滴尺寸減小,同時壓縮空氣的溫度就比無水滴的干壓縮時的溫度要低些。若假設水滴在噴入后的尺寸足夠小,在氣體壓縮機第二級出口之后全部蒸發(fā), 即噴入的水滴在氣體壓縮機第二級出口前的壓縮過程中完成蒸發(fā)相變過程。三、濕壓縮技術應用 自20 世紀70 年代至今, 濕壓縮技術已逐漸成熟,國外多家公司已把噴水技術應用于商用燃氣輪機、離心壓縮機,在適當?shù)膬?yōu)化條件下可使壓縮機效率提高3 %4 %。裂解氣壓縮機采用噴水濕壓縮

3、技術的優(yōu)點是可有效控制裂解氣結(jié)焦。 在國內(nèi)乙烯行業(yè),1994 年吉化30 萬噸乙烯工程引進的裂解氣壓縮機組采用了注水技術, 大慶乙烯48 萬噸改造工程中年產(chǎn)18 萬噸乙烯裂解氣壓縮機也采用了德國德馬格公司的注水技術, 該機組設計及運行效率均較高, 且較好地解決了結(jié)焦問題。大慶石化分公司在2002 年對老區(qū)30 萬噸乙烯裝置裂解氣壓縮機進行了噴水濕壓縮改造,目前實際應用效果良好。四、濕壓縮對離心氣體壓縮機主要參數(shù)的影響1、噴水位置對濕壓縮的影響 由試驗及國內(nèi)外研究結(jié)果可知, 噴水點選在級間時濕壓縮效果最好。主要原因是: (1) 進口噴水有時會受到冬季結(jié)冰的限制; (2) 級間壓縮介質(zhì)溫度較高,少

4、量小水滴一旦噴入則立即霧化,蒸發(fā)迅速。因此壁面被沾濕的程度就會減小, 由此引起的摩擦損失也就相應減小,另外液滴很快蒸發(fā),水滴與空氣的摻混不均, 造成的氣體壓縮機內(nèi)部流場畸變的可能性大為減小, 因此使得葉片脫離設計狀態(tài)過遠的可能性也減小。兩方面因素綜合起來,就是級間噴水可使損失減小,也就使氣體壓縮機效率受濕壓縮的影響相應減小。大慶石化公司化工一廠裂解車間2、濕壓縮對氣體壓縮機耗功和效率的影響四、濕壓縮對離心氣體壓縮機主要參數(shù)的影響 噴水后氣體壓縮機的效率是升高還是降低,取決于其工作過程線的走向及熵損失的增加情況。由于濕壓縮線為噴水壓縮過程,為分析方便,只考慮氣流受冷卻作用, 而忽略水蒸氣加入的影

5、響,根據(jù)簡化的廣義伯努力方程,濕壓縮的理論功為:大慶石化公司化工一廠裂解車間rhnnrtnnh111式中：nrh為壓縮過程的多變指數(shù)為壓縮過程中的摩擦損失，wrwwwwwhnnrtnnh111式中：wnrwh為噴水壓縮過程的多變指數(shù)為噴水壓縮過程中的摩擦損失，w濕壓縮的理論功為:不噴水時的理論功為:四、濕壓縮對離心氣體壓縮機主要參數(shù)的影響 兩式中第一項分別為各自壓縮過程的多變壓縮功,顯然當 時濕壓縮的多變壓縮功較小, 但其摩擦損失 較大。濕壓縮過程當中,當多變壓縮功的減小超過了摩擦損失的增加值,則氣體壓縮機的耗功減小,氣體壓縮機效率提高,反之,則氣體壓縮機耗功增加,氣體壓縮機效率降低。wnnr

6、wh四、濕壓縮對離心氣體壓縮機主要參數(shù)的影響五、濕壓縮中對噴水的限制因素1、氣體壓縮機進口溫度的限制 當進氣溫度較高時,進口噴水量可適當增大,濕壓縮的效果可趨于明顯; 當進氣溫度低于零度時,不能在進口噴水。而級間噴水不受進氣條件的限制,但進氣溫度較低時,級間噴水效果好。2、顆粒直徑的限制 如果顆粒直徑較大,蒸發(fā)較慢,對流場影響較大,因而達不到理想濕壓縮的效果。如果能夠使液滴的顆粒直徑控制在一種有效的范圍之內(nèi), 則噴水量越多, 除了在級間完全蒸發(fā)的水起到了級間冷卻效果以外, 更多的水在級間進行濕壓縮過程,因此其降低工質(zhì)溫度的效果越明顯,輸出功率增加越多。所以, 液滴平均直徑的要求對于噴水也是一個

7、限制性因素。3、氣體壓縮機喘振的限制 在濕壓縮過程中,如果噴水量過多(在氣體壓縮機出口有沒完全蒸發(fā)的水滴) ,會引起氣體壓縮機特性曲線的變化, 喘振裕度變小, 運行線上移,因而使得濕壓縮氣體壓縮機容易發(fā)生喘振。這種情況尤其在瞬變的過渡工況時特別注意。 上述3個噴水的限制性因素中, 顆粒直徑的限制可以通過設計合理的噴霧設備加以解決, 而進氣溫度低時, 采用級間噴水處理。所以在實際的氣體壓縮機的調(diào)節(jié)控制中, 必須注意喘振裕度的極限,以免對運行構成危險。五、濕壓縮中對噴水的限制因素 氣體壓縮機,尤其是乙烯工業(yè)中的關鍵設備裂解氣壓縮機,由于采用了級間的噴水冷卻技術,使得機組的效率有了一定的提高,基本解

8、決了機組運行中難以避免的結(jié)焦問題,延長了機組的運行周期,有效保證了機組的平穩(wěn)安全運行。 項目名稱現(xiàn)值工藝卡片參數(shù)18萬噸設計24萬噸設計27萬噸設計額定工況一段吸入流量t/h107.181.35299.302119.21109.863壓力mpa0.0290.030.010.0180.0180.0260.015溫度35.5414139.841一段排出壓力mpa0.2290.210.050.1960.1960.2090.198溫度80.1852010110184.881.3二段吸入流量t/h84.476.49393.269121.71102.825壓力mpa0.1970.180.050.1690.

9、1690.1790.168溫度282910323128.831二段排出壓力mpa0.5680.580.10.5380.5380.5750.542溫度78.28220898982.474三段吸入壓力mpa0.5490.550.10.510.510.5470.51溫度27.52710303127.531三段排出流量t/h103.176.47592.563125101.449壓力mpa1.4171.460.101.3481.3481.461.357溫度76.3852088888583.8六、總結(jié)ec-1301注水系統(tǒng)投用步驟(p) - ec-1301運行平穩(wěn)，eh-1313投用正常，中、低壓缸注水閥

10、 關閉，bfw調(diào)節(jié)閥fv-13016手動關閉，在線壓力表投用p - 打開fv-13016前閥門，將bfw引至調(diào)節(jié)閥前p - 打開后閥門，將fv-13016的跨線打開沖壓i - 控制fv-13016閥后壓力超過4.5mpap - 打開流量計前后閥，將流量計投用p - 調(diào)整中、低壓缸注水閥，控制各段排出溫度7580。壓縮機為什么注水，注水的影響有哪些？壓縮機的級、葉輪、擴壓器 級就是由一個葉輪和與之相配合的固定元件構成的基本單元。圖1-1所示是壓縮機中間的級，它包括葉輪(o-o2-2)、擴壓器(3-34-4)、彎道(4-45-5)和回流器(5-56-6)幾個元件。擴壓器 氣體從葉輪流出時，具有很高

11、的流動速度，為了將這部分動能充分地轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?，以提高氣體的壓力，緊接葉輪設置了擴壓器。一般擴壓器有無葉擴壓器和葉片擴壓器，無葉擴壓器是由前、后隔板組成的通道，而葉片擴壓器則在前、后隔板之間設置葉片。無論何種擴壓器隨著直徑的增大，通流面積都隨之增加，使氣流速度逐漸減慢，壓力得到提高。多變壓縮方程解釋絕熱壓縮 氣體在壓縮過程中與外界無熱交換且無氣體流動損失和摩擦損失。絕熱壓縮后氣體溫度： t2/t1=(p2/p1)k-1/k絕熱壓縮功為： h=k/(k-1)rt1(p2/p1)k-1/k-1) (kg.m/kg) 多變壓縮過程：過程存在流動損失和磨擦損失，外界可以有熱交換或者無熱交換。多變壓縮過程氣體溫度計算式為： t2/t1=(p2/p1)m-1/m多