空分簡介及離心式壓縮機(jī)

1、空分裝置及配套設(shè)備簡介齊光輝鍋爐蒸汽鍋爐蒸汽膨膨 脹脹 機(jī)機(jī)增增 壓壓 端端高高壓壓板板式式換換熱熱器器冷冷卻卻器器冷卻器冷卻器凝汽凝汽器及器及凝結(jié)凝結(jié)水泵水泵蒸蒸汽汽輪輪機(jī)機(jī)空空氣氣壓壓縮縮機(jī)機(jī)空空氣氣過過濾濾器器 空冷塔、分子篩空冷塔、分子篩低壓板式換熱器低壓板式換熱器空氣增壓機(jī)空氣增壓機(jī) 內(nèi)壓縮空分工藝流程圖儀表空氣儀表空氣高高壓壓板板式式換換熱熱器器膨膨 脹脹 機(jī)機(jī)膨膨 脹脹 端端下下塔塔鍋爐鍋爐自潔式空氣過濾器 自潔式空氣過濾器的凈氣室出口與空壓機(jī)入口連接，在負(fù)壓的作用下，從大氣中吸入加工空氣?？諝饨?jīng)過過濾筒，灰塵被濾料阻擋。無數(shù)小顆粒粉塵在濾料的迎風(fēng)表面形成一層塵膜。塵膜可使過濾效

2、果有所提高，同時也使氣流阻力增大。當(dāng)阻力增至高限600Pa時，由壓差變送器將阻力信號傳給脈沖控制儀中的電腦，電腦發(fā)出指令，自潔系統(tǒng)開始工作。電磁閥接到指令后，按程序控制、驅(qū)動隔膜閥，隔膜閥瞬間釋放出壓縮空氣，其壓力為600 kPa800kPa，經(jīng)噴嘴整流后，自濾筒內(nèi)部反吹濾筒，將濾料外表面的粉塵吹落，阻力隨之下降。當(dāng)阻力達(dá)到濾料的初始阻力(約150Pa)時，自潔系統(tǒng)停止工作。 脈沖反吹自潔式空氣過濾器的主要部件包括：空氣濾筒、脈沖反吹系統(tǒng)、凈氣室、框架、控制系統(tǒng)。反吹系統(tǒng)由氣動隔膜閥、電磁閥、專用噴嘴及壓縮空氣管路組成?？刂葡到y(tǒng)主要由脈沖控制儀、差壓變送器、控制電路等組成。 自潔式過濾器的濾筒

3、分成多組，每組包括多個濾筒，每組都設(shè)置一個隔膜閥。某一個閥門動作，只反吹它涉及到的那組濾筒，其余各組照常工作，因此自潔系統(tǒng)不影響過濾器的連續(xù)工作。 設(shè)置氮水預(yù)冷系統(tǒng)的根本目的是降低空氣進(jìn)空分塔的溫度，提高分子篩吸附的能力，同時保證進(jìn)塔空氣溫度穩(wěn)定。在空氣冷卻塔(噴淋冷卻塔)中，空氣和水直接接觸，既換熱又受到了洗滌，能夠清除空氣中的灰塵和溶解一些有腐蝕性的雜質(zhì)氣體，同時由于空氣冷卻塔的容積較大，對加工空氣還能起到緩沖作用，進(jìn)塔氣流穩(wěn)定，空壓機(jī)不易超壓。 全低壓空分設(shè)備普遍設(shè)有氮水預(yù)冷器。它主要是利用污氮中水的未飽和度，使部分水蒸發(fā)。水蒸發(fā)時吸收汽化潛熱，使冷卻水溫降低，再利用它來冷卻加工空氣，降

4、低進(jìn)塔空氣溫度。因此，它包括空氣冷卻塔和水冷卻塔。水冷塔空冷塔 由以上可以知道空分空氣凈化的過程是，空氣通過空氣過濾器除去塵埃和其它機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入空氣壓縮機(jī)壓縮至0.5 MPaG，經(jīng)過各級冷卻器冷卻并除去游離水，然后進(jìn)入空冷塔，在空冷塔內(nèi)用噴淋水噴淋和洗滌，將空氣冷卻后去分子篩純化器吸附空氣中的H2O、CO2、SO2、SO3及部分碳?xì)浠衔铩?膨脹機(jī)可分為活塞式和透平式兩大類，一般來說，活塞膨脹機(jī)多用于中高壓、小流量領(lǐng)域，而低中壓、流量相對較大的領(lǐng)域則多用透平膨脹機(jī)，隨著透平技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，中高壓、小流量、大膨脹比的透平膨脹機(jī)在各領(lǐng)域也有越來越多的應(yīng)用。與活塞膨脹機(jī)相比，透平膨脹機(jī)具有占地面

5、積?。w積?。⒔Y(jié)構(gòu)簡單、氣流無脈動、震動小、無機(jī)械磨損部件、連續(xù)工作周期長、操作維護(hù)方便、工質(zhì)不污染、調(diào)節(jié)性能好、效率高等特點。通俗的講是將空氣通過壓縮、膨脹降溫，直至空氣液化，再利用氧、氮組分的沸點不同，用精餾的方法將氧氮分離，從而獲得高純度的氧和氮。 一、壓縮機(jī)分類一、壓縮機(jī)分類1 1、按工作原理可分為容積式和動力式按工作原理可分為容積式和動力式（1 1）容積式：直接改變氣體容積來提高氣體壓力）容積式：直接改變氣體容積來提高氣體壓力?；钊綁嚎s機(jī) 兩級活塞式壓縮機(jī)兩級活塞式壓縮機(jī) 單級活塞壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī) 膜片式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī) 4.4.被壓縮的空氣

6、壓力升高達(dá)到額定被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。端進(jìn)入。2.2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。止進(jìn)氣。3.3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮?？諝獗粔嚎s。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊

7、湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。體壓縮機(jī)。 螺桿式壓縮機(jī)螺桿式壓縮機(jī)油路系統(tǒng)：油路系統(tǒng)：J J 油箱油箱K K 恒溫旁通閥恒溫旁通閥L L 油冷卻器油冷卻器M M 油過濾器油過濾器N N 回油閥回油閥O O 斷油閥斷油閥 冷凍系統(tǒng)：冷凍系統(tǒng)：P P 冷凍壓縮機(jī)冷凍壓縮機(jī)Q Q 冷凝器冷凝器R R 熱交換器熱交換器S S 旁通系統(tǒng)旁通系統(tǒng)T T 空氣出口過濾器空氣出口過濾器 螺桿式壓縮機(jī)螺桿式壓縮機(jī) 渦旋式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī) 渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪

8、聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。 由于渦旋式壓縮機(jī)的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。 渦旋式壓縮機(jī)主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機(jī)。由于渦旋式壓縮機(jī)運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機(jī)”。 （2）動力式壓縮機(jī)（速度式壓縮機(jī)），其工作原理是將氣體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，主要以透平壓縮機(jī)為主。透平是英文turbine的音譯，旋轉(zhuǎn)物體的意思。透平壓縮機(jī)又稱渦輪壓縮機(jī)，又可分為徑流式、軸流式和混流式。2 2、按排氣壓力分：、按排氣壓力分：低壓：0.2-1.0MPa中壓：1.0-1

9、0MPa高壓：10-100MPa超高壓：100MPa3 3、按排氣量分：、按排氣量分：微型：100m3/min4 4、按壓縮介質(zhì)分：、按壓縮介質(zhì)分：空氣壓縮機(jī)氧氣壓縮機(jī)CO2壓縮機(jī)NH3壓縮機(jī)等4 4、按壓縮機(jī)氣缸位置分：、按壓縮機(jī)氣缸位置分：臥式壓縮機(jī)：氣缸中心線水平立式壓縮機(jī)：氣缸中心線豎直角式壓縮機(jī)：氣缸為L型、V型、 W型、星型等不同角度二、離心式壓縮機(jī)二、離心式壓縮機(jī)1 1、發(fā)展概況、發(fā)展概況 離心式壓縮機(jī)是透平式壓縮機(jī)的一種。早期只用于壓縮空氣，并且只用于低、中壓力及氣量很大的場合。目前離心式壓縮機(jī)可用來壓縮和輸送化工生產(chǎn)中的多種氣體。 隨著氣體動力學(xué)的研究，使得離心式壓縮機(jī)的效率

10、不斷提高；又由于高壓密封、小流量窄葉輪的加工和多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功，解決了離心壓縮機(jī)向高壓力、寬流量范圍發(fā)展的一系列問題，使離心壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，以致在許多場合可以取代往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。2 2、工作原理、工作原理 一般說來，提高氣體壓力的主要目標(biāo)就是增加單位容積內(nèi)氣體分子的數(shù)量，也就是縮短氣體分子與分子間的距離。達(dá)到這個目標(biāo)可采用的方法有： 1、用擠壓元件來擠壓氣體的容積式壓縮方法(如活塞式)； 2、用氣體動力學(xué)的方法，即利用機(jī)器的作功元件(高速回轉(zhuǎn)的葉輪)對氣體作功，使氣體在離心力場中壓力得到提高，同時動能也大為增加，隨后在擴(kuò)壓流道中流動時這部分動能又轉(zhuǎn)變成靜壓能，而使氣體

11、壓力進(jìn)一步提高，這就是離心式壓縮機(jī)的工作原理。1吸入室；2軸；3葉輪；4固定部件；5機(jī)殼；6軸端密封；7軸承；8排氣蝸室；離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)軸，固定在軸上的葉輪、軸套、聯(lián)軸節(jié)及平衡盤等。定子：氣缸，其上的各種隔板以及軸承等零部件，如擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼、吸氣室。驅(qū)動機(jī)轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)葉輪入口產(chǎn)生負(fù)壓（吸氣）氣體在流道中擴(kuò)壓氣體連續(xù)從排氣口排出氣體的流動過程是：氣體的流動過程是：組成組成離心式壓縮機(jī)常用術(shù)語：離心式壓縮機(jī)常用術(shù)語：級：級：段：段：缸：缸：列：列：由一個葉輪與其相配合的固定元件所構(gòu)成以中間冷卻器作為分段的標(biāo)志，如前所述，氣流在第三級后被引出冷卻，故它為二段壓縮。一個機(jī)殼稱為一缸，

12、多機(jī)殼稱為多缸（在葉輪數(shù)較多時采用）指壓縮機(jī)缸的排列方式，一列可由一至幾個缸組成轉(zhuǎn)子、擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼、吸氣室主要部件：主要部件：級的典型結(jié)構(gòu)級的典型結(jié)構(gòu) “級”是離心式壓縮機(jī)的基本單元，從級的類型來看，一般可分為中間級（圖a）: 由葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器組成； 首級（圖b）: 由吸氣管和中間級組成； 末級（圖c）: 由葉輪、擴(kuò)壓器、排氣蝸殼組成優(yōu)點：（1）排氣量大，氣體流經(jīng)離心壓縮機(jī)是連續(xù)的，其流通截面積較大，且葉輪轉(zhuǎn)速很高，故氣流速度很大，因而流量很大。（2）結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小。它比同氣量的活塞式小得多；（3）運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，連續(xù)運轉(zhuǎn)時間長，維護(hù)費用??；（4）氣缸內(nèi)無潤滑，潤滑油

13、不會污染被壓縮的氣體，這對化 工生產(chǎn)是很重要的；（5）轉(zhuǎn)速較高，適宜用蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)直接拖動。缺點：（1）單級壓力比不高，不適用于較小的流量；（2）穩(wěn)定工況區(qū)較窄，盡管氣量調(diào)節(jié)較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差（1 1）化工及石油化工工藝用）化工及石油化工工藝用（2 2）動力工程用）動力工程用（3 3）制冷工程和氣體分離用）制冷工程和氣體分離用（4 4）氣體輸送用）氣體輸送用6 6、 級內(nèi)的各種流體損失級內(nèi)的各種流體損失 流體的粘性是產(chǎn)生能量損失的根本原因。（2 2） 葉輪旋轉(zhuǎn)時，輪盤、輪蓋的外側(cè)和輪緣要與它周圍的氣體發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生輪阻損失。7 7、 多級壓縮多級壓縮（1 1） 采用多級串聯(lián)和多缸串

14、聯(lián)的必要性采用多級串聯(lián)和多缸串聯(lián)的必要性（2 2） 分段與中間冷卻以減少耗功分段與中間冷卻以減少耗功（3) 3) 級數(shù)與葉輪圓周速度和氣體分子量的關(guān)系級數(shù)與葉輪圓周速度和氣體分子量的關(guān)系（1 1）采用多級串聯(lián)和多缸串聯(lián)的必要性）采用多級串聯(lián)和多缸串聯(lián)的必要性 離心壓縮機(jī)的壓力比一般都在3以上，有的高達(dá)150，甚至更高。離心壓縮機(jī)的單級壓力比，較活塞式的低，所以一般離心壓縮機(jī)多為多級串聯(lián)式的結(jié)構(gòu)?？紤]到結(jié)構(gòu)的緊湊性與機(jī)器的安全可靠性，一般主軸不能過長。對于要求高增壓比或輸送輕氣體的機(jī)器需要兩缸或多缸離心壓縮機(jī)串聯(lián)起來形成機(jī)組。(2)(2)分段與中間冷卻以減少耗功分段與中間冷卻以減少耗功 為了降低

15、氣體溫度，節(jié)省功率，在離心壓縮機(jī)中往往采用分段中間冷卻的結(jié)構(gòu)，而不采用汽缸套冷卻。各段由一級或若干級組成，段與段之間在機(jī)器之外由管道連接中間冷卻器。應(yīng)當(dāng)指出，分段與中間冷卻不能僅考慮省功，還要考慮下列因素： 1）被壓縮介質(zhì)的特性屬于易燃、易爆則段出口的溫度低一些，對于某些化工氣體，因在高溫下氣體發(fā)生不必要的分解或化合變化，或會產(chǎn)生并加速對機(jī)器材料的腐蝕，這樣的壓縮機(jī)冷卻次數(shù)必需多一些。 2）用戶要求排出的氣體溫度高，以利于化學(xué)反應(yīng)或燃燒，則不必采用中間冷卻，或盡量減少冷卻次數(shù)。 3）考慮壓縮機(jī)的具體結(jié)構(gòu)、冷卻器的布置、輸送冷卻水的泵耗功、設(shè)備成本與環(huán)境條件等綜合因素。 4） 段數(shù)確定后，每一段

16、的最佳壓力比，可根據(jù)總耗功最小的原則來確定。（3) 3) 級數(shù)與葉輪圓周速度的關(guān)系級數(shù)與葉輪圓周速度的關(guān)系為使機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，減少零部件，降低制造成本，在達(dá)到所需壓力比條件下要求盡可能減少級數(shù)。但是由于葉輪對氣體做功的大小與圓周速度的平方成正比，如能盡量提高圓周速度就可減少級數(shù)。但是提高葉輪圓周速度 ，卻受到以下幾種因素的限制。 葉輪材料強度的限制； 氣流馬赫數(shù)的限制； 葉輪相對寬度的限制。8 8、主要零部件及輔助系統(tǒng)、主要零部件及輔助系統(tǒng)轉(zhuǎn)子的不平衡可以分為以下三種類型：轉(zhuǎn)子的不平衡可以分為以下三種類型：1、靜不平衡 如果在一個轉(zhuǎn)子上，不平衡的重量能綜合成為一個，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時只產(chǎn)生一個離心力，

17、這種不平衡可以在靜力狀態(tài)下確定，因此稱為靜不平衡狀態(tài)。靜不平衡狀態(tài)一般長出現(xiàn)在長度與直徑之比（L/D0.2）較大的轉(zhuǎn)子上，如多級離心泵和離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子等。3、混合不平衡 如果在一個轉(zhuǎn)子上，既有靜不平衡，又有動不平衡，這就稱為混合不平衡狀態(tài)。這種混合不平衡狀態(tài)是最普遍的一種不平衡狀態(tài)，它多半產(chǎn)生在直徑和長度較大的轉(zhuǎn)子上。為了消除轉(zhuǎn)子上的不平衡力和不平衡力偶所引起的有害影響，必須精確地測定出不平衡重量所在的方位和大小，然后設(shè)法平衡，這種操作過程就稱之為轉(zhuǎn)子找平衡。分為靜平衡和動平衡兩種。葉輪葉輪 葉輪是離心式壓縮機(jī)中唯一的作功部件，氣體進(jìn)入葉輪后，在葉片的推動下跟著葉輪旋轉(zhuǎn)，由于葉輪對氣流作功，

18、增加了氣流的能量，因此氣體流出葉輪時的壓力和速度均有所增加。 葉輪是高速回轉(zhuǎn)件，所以對葉輪的設(shè)計、材料和制造要求都很高，對葉輪的要求主要是： 提供盡可能大的能量頭； 葉輪以及與之匹配的整個級的效率要比較高； 所設(shè)計的葉輪型式能使級及整機(jī)的性能穩(wěn)定工況區(qū)較寬； 強度及制造質(zhì)量符合要求。葉輪葉輪葉輪的典型結(jié)構(gòu)葉輪的典型結(jié)構(gòu)1、離心式葉輪 閉式葉輪 半開式葉輪 雙面進(jìn)氣葉輪2、按葉片彎曲形式后彎葉片：彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，級效率高，2A90徑向葉片：2A90，工作穩(wěn)定范圍寬，常用前彎葉片：彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同， 2A90，效率低，穩(wěn)定工作范圍較窄，多用于一部分通風(fēng)機(jī)。3、葉輪的速度三角形在討論其工作原理時，常常會用到葉輪進(jìn)、出口處的三角形支撐軸承采多采用可傾瓦軸承支撐軸承采多采用可傾瓦軸承這種軸承由多塊可以繞支點偏轉(zhuǎn)的活動瓦塊組成。這是目前認(rèn)為抑振性能最好的軸承。它不僅油楔數(shù)多，且當(dāng)外部發(fā)生變化使軸頸中心瞬時離開平衡位置時，由于瓦塊可以繞支點偏能夠自動調(diào)