新型螺杆式压缩机在氨合成系统中的应用

Use of New Type Screw Compressor in Ammonia Synthesis System

占峰 Feng Zhan , 郑露 Lu Zheng

浙江晋巨化工有限公司浙江衢州 324000 Zhejiang Jinju Chemical Co., Ltd. Zhejiang Quzhou 324000

Author notes:

{ label (or @symbol) needed for fn[@id='fn1'] } 本文作者的联系方式:zhanfeng1989@126.com

摘要：

为满足稀氨水减产计划的要求，选用KLD236型螺杆冰机替代原WYJZ3KA25型螺杆式压缩机。改造后，在冰机系统负荷随需求大幅波动的情况下，新压缩机机组较改造前节电能力仍稳定在13%~18%，单台冰机现场噪声较改造前降低了约15 dB，节电和节水效益明显。

关键词：

螺杆式压缩机; 氨合成系统; 节能; 应用;

Abstract：

In order to meet the requirement of yield reduction plan of dilute aqueous ammonia, KLD236 type screw compressor is selected to replace original WYJZ3KA25 type screw compressor. After the revamp, under such condition that the load of refrigerator system rises and falls greatly with the change of requirement, power saving capability of the new compressor unit remains stable at 13%~18%, compared to that before revamp, the noise of a single set of refrigerator decreases about 15 dB than that before revamp, having significant power saving and water saving benefits.

Keyword：

screw compressor; ammonia synthesis system; energy saving; use;

液态氨是浙江晋巨化工有限公司(以下简称晋巨公司)的主要产品，因其液态汽化潜热较大且价格相对低廉，故将其作为循环冷冻的中间介质应用于生产工艺中。用氨单位采用液氨汽化吸热后，产生的气氨经管道输送至晋巨公司合成氨车间冰机系统，由工业冷冻螺杆式压缩机(以下简称冰机)对气氨进行压缩，排气经水冷器换热、冷凝、液化后进入收集器，再通过管道分别输送至各用氨单位重复使用。

1 改造背景及目的

1.1 改造背景

冰机系统在用设备为冷冻螺杆式压缩机，其中2台于2001年7月投用，型号为WYJZ3KA25，设计制冷量为1 649 kW，额定功率为450 kW。

根据晋巨公司稀氨水减产计划的要求，需增加冰机系统的负荷，在现有冰机系统整体制冷能力存在瓶颈的情况下，系统电耗将明显上升。通过对冰机系统各台设备运行状况及相关工艺参数的分析，在稀氨水减产计划实施后，冰机系统的制冷能力将无法满足要求，其进口气氨总管压力和温度必然升高，同时还会影响后续氨合成效率。

1.2 改造原因及目的

改造原因：①WYJZ3KA25型冰机投用时间早、运行时间长，部分零部件老化，存在气氨外漏、换热及分离效果偏差、油路系统渗油等问题；②容积效率降低，单机整体制冷能力下降，吨氨制冷能耗增加；③通过技术改造以减少设备检修频次，避免因设备老化带来的环保和安全隐患。

为达到提高冰机系统液化气氨的生产能力、降低系统吨氨液化的制冷能耗，晋巨公司计划更新1台WYJZ3KA25型冰机，改用浙江开山压缩机股份有限公司(以下简称开山公司)生产的KLD236型螺杆冰机(压缩机型号CT-206M)。KLD236型螺杆冰机设计蒸发温度为-5 ℃，冷凝温度为40 ℃，制冷剂为氨，采用管壳式水冷油冷却器，机组运行环境为Ⅱ区防爆，并承诺在保证可靠运行的前提下节电量≥10%。

2 设备性能及工艺参数对比

改造前、后冰机性能对比见表 1，改造前、后实际运行工艺参数见表 2。

表 1

改造前、后冰机性能对比

项目	KA25系列螺杆冰机(改造前)	KLD236系列螺杆冰机(改造后)
注：1) KLD236系列螺杆冰机运行时不启动辅助油泵。
额定电压/kV	6	6
额定功率/kW	主机450，供油系统5.5	主机450
用水装置	油冷器、电机	油冷器(电机采用风冷)
可靠性	电机和联轴器维护、检修频率高	目前暂无电机及联轴器检修记录
环保	稀油站存在漏油现象，存在环保隐患	无稀油站
设计制冷量/kW	1 649	1 663

表 2

改造前、后冰机实际运行工艺参数

项目	KA25系列螺杆冰机(改造前)	KLD236系列螺杆冰机(改造后)
吸气量/(m³·h^-1，标态)	5 400	5 900
进气压力/MPa	0.21	0.21
平均进气温度/℃	12	12
平均主机电流/A	52.7	50.9
排气压力/MPa	1.48	1.48
排气温度/℃	78	84

3 改造后运行情况

2015年6月下旬，晋巨公司合成氨车间6^#工业冷冻压缩机组节能改造项目建成，KLD236系列螺杆冰机投入运行。7月初，合成氨车间生产负荷增大，此时环境温度高达34 ℃，根据实际生产情况及用氨单位对液氨的需求，冰机系统负荷随需求大幅波动，但机组较改造前节电能力仍稳定在13%~18%，远超考核指标(10%)。此外，据现场测定，改造后单台冰机现场噪音较改造前降低了约15 dB。

4 经济效益

4.1 节电效益

按年运行8 000 h、电价0.7元/(kW·h)计算如下。

(1) 改造前、后额定电功率相同，假设改造前、后单台冰机的实际运行功率一致。根据表 2中吸气量数据，运行过程中气量增加的部分即为单台冰机带来的节电量，则单位小时节电量=[(5 900-5 400)/5 400]×52.7×6×1.732=50.709(kW)，年节电405 672 kW·h，年节约电费28.397万元。

(2) 实际运行时，KLD236系列螺杆冰机的电耗比KA25系列螺杆冰机低18.702 kW(根据表 2中平均主机电流降低量计算)，则年节约电费10.473万元。

(3) KA25系列螺杆冰机运行时，辅助油泵同时运行，其功率为5.5 kW；而KLD236系列螺杆冰机运行时不启动辅助油泵，则此项年节约电费3.080万元。

以上3项合计，年节电效益为41.950万元。

4.2 节水效益

改造前，电机采用水冷却，单位小时水耗约8.2 t/h。改造后，电机冷却采用风冷，按单台冰机年运行8 000 h、水价1.2元/t计，则年节水效益7.872万元。

5 结语

从实际总节能效益来看，采用浙江开山压缩机股份有限公司生产的工业冷冻压缩机组进行节能改造的性价比极高，实现了产品可靠性与节能效率的完美结合，具有行业推广价值。