裂解气压缩机注水系统.ppt

离心气体压缩机湿压缩与 喷水冷却技术 主讲人：* 时间：2008.3.10 一、压缩机注水系统流程图 二、湿压缩概念 1942 年Kleinschmidt 提出了湿压缩概念,湿压缩离心气体压缩 机数学模型是在对气体压缩机级间进行喷水的情况下建立的,并且只 对两级进行研究,压缩介质为空气。 水滴从气体压缩机第一级后无叶扩压器壳体上的孔口,利用喷嘴 喷入压缩空气气流之中,立即破碎为细小的颗粒,小水颗粒掺混到气 流中,吸收周围空气的热量,开始了蒸发相变过程。由于小水颗粒的 尺寸分布较宽,极小的颗粒及大些颗粒表面的少量的水,会在进入高 温的压缩空气之后立即就完成蒸发相变过程,也就降低了周围空气的 温度。但是大些颗粒水滴的本体会被气流带入到第二级气体压缩机 叶轮叶片的槽道中,带入到叶片扩压器和无叶扩压器中。在水滴随同 气流流动且增压的过程中, 水滴同周围的气流发生动量和热量的交 换,水滴表面的水达到当地的饱和温度时即蒸发,水滴尺寸减小,同时 压缩空气的温度就比无水滴的干压缩时的温度要低些。若假设水滴 在喷入后的尺寸足够小,在气体压缩机第二级出口之后全部蒸发, 即 喷入的水滴在气体压缩机第二级出口前的压缩过程中完成蒸发相变 过程。 三、湿压缩技术应用 自20 世纪70 年代至今, 湿压缩技术已逐渐成熟,国外多家公司 已把喷水技术应用于商用燃气轮机、离心压缩机,在适当的优化条件 下可使压缩机效率提高3 %4 %。裂解气压缩机采用喷水湿压缩技 术的优点是可有效控制裂解气结焦。 在国内乙烯行业,1994 年吉化30 万吨乙烯工程引进的裂解气压 缩机组采用了注水技术, 大庆乙烯48 万吨改造工程中年产18 万吨 乙烯裂解气压缩机也采用了德国德马格公司的注水技术, 该机组设 计及运行效率均较高, 且较好地解决了结焦问题。大庆石化分公司 在2002 年对老区30 万吨乙烯装置裂解气压缩机进行了喷水湿压缩 改造,目前实际应用效果良好。 四、湿压缩对离心气体压缩机主要参数的影响 1、喷水位置对湿压缩的影响 由试验及国内外研究结果可知, 喷水点选在级间时湿压缩效果 最好。主要原因是: (1) 进口喷水有时会受到冬季结冰的限制; (2) 级间压缩介质温度较高,少量小水滴一旦喷入则立即雾化,蒸发迅速 。因此壁面被沾湿的程度就会减小, 由此引起的摩擦损失也就相应 减小,另外液滴很快蒸发,水滴与空气的掺混不均, 造成的气体压缩 机内部流场畸变的可能性大为减小, 因此使得叶片脱离设计状态过 远的可能性也减小。两方面因素综合起来,就是级间喷水可使损失减 小,也就使气体压缩机效率受湿压缩的影响相应减小。 大庆石化公司化工一厂裂解车间 2、湿压缩对气体压缩机耗功和效率的影响 四、湿压缩对离心气体压缩机主要参数的影响 喷水后气体压缩机的效率是升高还是降低,取决于其工作 过程线的走向及熵损失的增加情况。由于湿压缩线为喷水压 缩过程,为分析方便,只考虑气流受冷却作用, 而忽略水蒸气 加入的影响,根据简化的广义伯努力方程,湿压缩的理论功为: 大庆石化公司化工一厂裂解车间 式中：为压缩过程的多变指数 为压缩过程中的摩擦损失，W 式中：为喷水压缩过程的多变指数 为喷水压缩过程中的摩擦损失，W 湿压缩的理论功为: 不喷水时的理论功为: 四、湿压缩对离心气体压缩机主要参数的影响 两式中第一项分别为各自压缩过程的多变压缩功,显然当 时湿压缩的多变压缩功较小, 但其摩擦损失 较大。湿压缩过程 当中,当多变压缩功的减小超过了摩擦损失的增加值,则气体压缩机 的耗功减小,气体压缩机效率提高,反之,则气体压缩机耗功增加,气 体压缩机效率降低。 四、湿压缩对离心气体压缩机主要参数的影响 五、湿压缩中对喷水的限制因素 1、气体压缩机进口温度的限制 当进气温度较高时,进口喷水量可适当增大,湿压缩的效果可趋 于明显; 当进气温度低于零度时,不能在进口喷水。而级间喷水不受 进气条件的限制,但进气温度较低时,级间喷水效果好。 2、颗粒直径的限制 如果颗粒直径较大,蒸发较慢,对流场影响较大,因而达不到理想 湿压缩的效果。如果能够使液滴的颗粒直径控制在一种有效的范围 之内, 则喷水量越多, 除了在级间完全蒸发的水起到了级间冷却效 果以外, 更多的水在级间进行湿压缩过程,因此其降低工质温度的效 果越明显,输出功率增加越多。所以, 液滴平均直径的要求对于喷水 也是一个限制性因素。 3、气体压缩机喘振的限制 在湿压缩过程中,如果喷水量过多(在气体压缩机出口有没完全 蒸发的水滴) ,会引起气体压缩机特性曲线的变化, 喘振裕度变小, 运行线上移,因而使得湿压缩气体压缩机容易发生喘振。这种情况尤 其在瞬变的过渡工况时特别注意。 上述3个喷水的限制性因素中, 颗粒直径的限制可以通过设计合 理的喷雾设备加以解决, 而进气温度低时, 采用级间喷水处理。所 以在实际的气体压缩机的调节控制中, 必须注意喘振裕度的极限,以 免对运行构成危险。 五、湿压缩中对喷水的限制因素 气体压缩机,尤其是乙烯工业中的关键设备裂解气压缩机, 由于采用了级间的喷水冷却技术,使得机组的效率有了一定的提高 ,基本解决了机组运行中难以避免的结焦问题,延长了机组的运行 周 期,有效保证了机组的平稳安全运行。 项目名称现值工艺卡片参数18万吨设计24万吨设计27万吨设计额定工况 一段吸入流量t/h107.1 81.35299.302119.21109.863 压力Mpa0.0290.030.010.0180.0180.0260.015 温度35.5 414139.841 一段排出压力Mpa0.2290.210.050.1960.1960.2090.198 温度80.1852010110184.881.3 二段吸入流量t/h84.4 76.49393.269121.71102.825 压力Mpa0.1970.180.050.1690.1690.1790.168 温度282910323128.831 二段排出压力Mpa0.5680.580.10.5380.5380.5750.542 温度78.28220898982.474 三段吸入压力Mpa0.5490.550.10.510.510.5470.51 温度27.52710303127.531 三段排出流量t/h103.1 76.47592.563125101.449 压力Mpa1.4171.460.101.3481.3481.461.357 温度76.3852088888583.8 六、总结 EC-1301注水系统投用步骤 (P) - EC-1301运行平稳，EH-1313投用正常，中、低压缸注水阀 关闭，BFW调节阀FV-13016手动关闭，在线压力表投用 P - 打开FV-13016前阀门，将BFW引至调节阀前 P - 打开后阀门，将FV-13016的跨线打开冲压 I - 控制FV-13016阀后压力超过4.5MPa P - 打开流量计前后阀，将流量计投用 P - 调整中、低压缸注水阀，控制各段排出温度7580。 压缩机为什么注水，注水的影响有哪些？ 压缩机的级、叶轮、扩压器 级就是由一个叶轮和与之相配合的固定元件构成的基本单元。 图1-1所示是压缩机中间的级，它包括叶轮(O-O2-2)、扩压器(3-3 4-4)、弯道(4-45-5)和回流器(5-56-6)几个元件。 扩压器 气体从叶轮流出时，具有很 高的流动速度，为了将这部分动能充 分地转变为势能，以提高气体的压力 ，紧接叶轮设置了扩压器。一般扩压 器有无叶扩压器和叶片扩压器，无叶 扩压器是由前、后隔板组成的通道， 而叶片扩压器则在前、后隔板之间设 置叶片。无论何种扩压器随着直径的 增大，通流面积都随之增加，使气流 速度逐渐减慢，压力得到提高。 多变压缩方程解释 绝热压缩 气体在压缩过程中与外界无热交换且无气体流动损失和摩擦损失。 绝热压缩后气体温度： T2/T1=(P2/P1)K-1/K 绝热压缩功为： H=K/(K-1)RT1(P2/P1)K-1/K-1) (Kg.m/Kg) 多变压缩过程： 过程存在流动损失和磨擦损失，外界可以有热交换或者无热交换。 多变压缩过程气体温度计算式为： T2/T1=(P2/P1)M-1/M