油煙風(fēng)機(jī)工藝系統(tǒng)改造在大型油站中的應(yīng)用

王利聰，張砷釔

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

邁入21世紀(jì)以來，自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的各門學(xué)科不斷地進(jìn)行新的技術(shù)突破，化學(xué)工業(yè)也隨著催化、分子設(shè)計、激光和化學(xué)仿生學(xué)等重大技術(shù)突破而進(jìn)入一個嶄新的時代，成為國民經(jīng)濟(jì)中的一個重要組成部分。因此，大型化工項目也隨之蓬勃發(fā)展，邁入新的階梯。為滿足后續(xù)系統(tǒng)的使用，與之相配套的空分項目不斷進(jìn)行壯大，10萬m3的整裝空分項目已是常態(tài)，作為空分項目的標(biāo)準(zhǔn)配置——大型空氣壓縮機(jī)組，也隨之快速的發(fā)展和不斷地壯大，在生產(chǎn)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用的。同時大型壓縮機(jī)的輔助系統(tǒng)和安保系統(tǒng)也面臨著考驗，如潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，密封氣系統(tǒng)等，通過技術(shù)改造和加強(qiáng)缺陷管理，保證大型機(jī)組的重要輔機(jī)的運行，減少輔機(jī)的故障頻率，降低輔助系統(tǒng)引發(fā)事故的比例，也是實現(xiàn)安全生產(chǎn)，消除安全隱患，夯實安全生產(chǎn)的根本途徑之一[1]。本文將主要介紹空分大型離心壓縮機(jī)組的潤滑油站油煙方面的改造情況。

1 概述

在河南龍宇煤化工有限公司的二期40萬t 醋酸項目中，相配套的是開封空分設(shè)計的5.8萬m3空分裝置。空氣壓縮機(jī)為離心式，主空氣壓縮機(jī)和多軸空氣增壓機(jī)由西安陜鼓動力股份有限公司設(shè)計制造，共用一臺透平汽輪機(jī)由一拖二的形式驅(qū)動。壓縮機(jī)組的潤滑油、控制油共用一套油系統(tǒng)，由國內(nèi)常州華立液壓潤滑設(shè)備有限公司提供，潤滑油采用長城威越46號極壓汽輪機(jī)油，壓縮機(jī)組潤滑簡圖如圖1所示，其主要包含常州華立32 000 L潤滑油油箱、7 500 L高位油箱、兩臺主油泵、一臺事故油泵、雙聯(lián)立式油冷卻器、兩臺油煙風(fēng)機(jī)及其他附屬設(shè)備。其中油煙風(fēng)機(jī)采用離心式結(jié)構(gòu)，前后各設(shè)有一個濾芯式油煙分離器，出口處設(shè)有出口擋板和出口調(diào)節(jié)蝶閥。

圖1 壓縮機(jī)組潤滑簡圖

機(jī)組潤滑油的主要作用是對機(jī)組的軸承進(jìn)行潤滑、降溫和帶走機(jī)械雜質(zhì)。機(jī)組運行時產(chǎn)生的摩擦熱由潤滑油帶走，潤滑油受熱蒸發(fā)，形成油煙和油蒸汽。對于現(xiàn)有的大型機(jī)組油站來說，主油箱主要分為兩種，微負(fù)壓油箱和微正壓油箱[2]。微負(fù)壓油箱的原理是采用連接油煙風(fēng)機(jī)對油箱進(jìn)行抽氣，從而抽出油箱里的空氣、油煙和油蒸汽，使油箱產(chǎn)生微負(fù)壓，此設(shè)計原理不僅有利于機(jī)組潤滑系統(tǒng)的順利回油，防止油蒸汽泄露到空氣中，還可以使回油通暢，減少機(jī)組油封的泄漏，同時因?qū)⒂拖淅锏目諝獬槌?，使?jié)櫥秃脱鯕飧艚^，減少油脂的乳化，起到保護(hù)潤滑油的作用[3]。另一種微正壓油箱是將微正壓氮氣充入油液上方，在油液上方形成純氮區(qū)，用以隔離空氣中的氧氣以起到保護(hù)油脂的目的，同時配置有呼吸器，能及時放走油箱內(nèi)的油煙。

2 運行過程中的實際案例

根據(jù)河南龍宇煤化工有限公司壓縮機(jī)組的實際情況，潤滑油站采用的是微負(fù)壓油箱。在機(jī)組正常運行時，空氣不斷地被壓縮，產(chǎn)生熱能，導(dǎo)致壓縮機(jī)組的運行溫度較高，為保證機(jī)組的良好潤滑、回油通暢，必須嚴(yán)格保證油箱的真空度，便要求安裝在油箱頂部的油煙風(fēng)機(jī)需要不間斷運行，保證油箱負(fù)壓在-1.1 kPa左右。且因增壓機(jī)為多軸壓縮機(jī)，在工作時轉(zhuǎn)速較高（1軸為4 081 r·min-1；2軸為1 478 r·min-1；3軸為11 104 r·min-1；4軸為13 263 r·min-1；5軸為20 760 r·min-1）產(chǎn)生大量的熱量，造成潤滑油溫較高，高溫潤滑油回流入油箱，使油箱油溫保持在約65℃左右。同時油箱容積較大，大量的高溫潤滑油在油站內(nèi)積聚形成油煙和油蒸汽，同時又和潤滑油管道內(nèi)油蒸汽混合，再經(jīng)過油煙風(fēng)機(jī)的抽出，保持油箱內(nèi)真空度和潤滑設(shè)備的良好運行。

自2015年二期項目建成以來，2016年空分裝置成功試車投產(chǎn)后，壓縮機(jī)組的各項設(shè)備正常運行，油煙風(fēng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動無異常，但在正常運行時卻存在著諸多問題：

1）油煙風(fēng)機(jī)出口油煙過多，油煙成黑色，甚至?xí)纬蓾鉄煟⑶矣蜔熤泻土枯^大，在油煙排放口周圍形成大面積的油污，甚至造成了排放口附近的綠化帶植物大面積死亡，如圖（2），造成了環(huán)境污染，不利于現(xiàn)有的綠色、環(huán)保生產(chǎn)原則。

圖2 油煙排放口處的地面

2）大量的油脂被抽出，造成了潤滑油的大量浪費，潤滑油站的潤滑油損耗增大，必須對油站進(jìn)行定期補(bǔ)油，致使?jié)櫥统杀旧蠞q。

3）油霧風(fēng)機(jī)的油煙排放口高度距離地面約10 m，因油煙排放量大，造成周圍的環(huán)境和空氣不符合標(biāo)準(zhǔn)，影響廠區(qū)廠貌的形象。同時人員巡檢時從周圍走過，有時亦能聞到刺鼻的油煙，地面油污較多，容易造成滑跌，不利于人身安全。

4）壓縮機(jī)組的振動、溫度會出現(xiàn)異常波動，進(jìn)過最終分析確認(rèn)為潤滑油油質(zhì)較差，必須進(jìn)行不間斷的濾油機(jī)濾油才可。

3 原因分析

河南龍宇煤化工有限公司的機(jī)組潤滑油站選用的是離心式油煙風(fēng)機(jī)，功率為5.5 kW，當(dāng)風(fēng)機(jī)運正常運行時功率較大，大量的油煙及空氣等不斷地被抽出，造成了油箱內(nèi)負(fù)壓過大，導(dǎo)致在油煙風(fēng)機(jī)正常工作的同時，不僅將油煙和空氣抽出，更將大量的油液抽離，甚至因為壓力越低，沸點越低，出現(xiàn)油脂低沸點添加劑因油箱的負(fù)壓出現(xiàn)沸騰而被抽離的現(xiàn)象。如圖（3）排煙系統(tǒng)簡圖，此油站的風(fēng)機(jī)設(shè)計為整體結(jié)構(gòu)，為能達(dá)到調(diào)節(jié)油箱內(nèi)真空度的目的，在風(fēng)機(jī)出口安裝有蝶閥進(jìn)行出口流量的調(diào)節(jié)，從而保證油箱的真空度控制在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)。但出口流量調(diào)節(jié)使風(fēng)機(jī)出口的油煙介質(zhì)進(jìn)一步被壓縮，造成了本就溫度較高的油煙溫度進(jìn)一步上升，更加不利于油煙里的油脂分離，造成了大量的油脂隨油煙排出，在風(fēng)機(jī)排放管出口遇到低溫空氣進(jìn)行冷凝，排入大氣中的油煙被分離。

圖3 排煙系統(tǒng)簡圖

4 改造方法

從本機(jī)組油站的設(shè)計來看，其主要原因是由于出口閥門流量調(diào)節(jié)造成油煙介質(zhì)被進(jìn)一步壓縮，油煙溫度進(jìn)一步上升，出現(xiàn)此種現(xiàn)象。針對此問題，結(jié)合我公司現(xiàn)有的其他機(jī)組油站，分析后可從兩個方面進(jìn)行處理；

1）將流量調(diào)節(jié)閥由出口改造為進(jìn)口。將出口閥門拆除，在風(fēng)機(jī)進(jìn)口安裝流量調(diào)節(jié)閥門，使油煙風(fēng)機(jī)在正常工作的時候，風(fēng)機(jī)進(jìn)口為真空區(qū)域，而油煙在經(jīng)過進(jìn)口閥門時，進(jìn)口閥門起到了節(jié)流膨脹的作用，從而使油煙溫度開始降低，再經(jīng)過油煙分離器的時候，油脂更易被液化回流至油箱內(nèi)[4]。此法改造簡單，但施工難度極大，在正常運行和短停期間，都無法進(jìn)行施工，同時油箱內(nèi)潤滑油較多，改造需進(jìn)行管路焊接配管，在潤滑油上方動火施工危險系數(shù)極大，必須等到裝置大修時間，將整個潤滑油站進(jìn)行清空，才可進(jìn)行作業(yè)，同時完工后還需對油站內(nèi)部進(jìn)行清污，查漏，才可進(jìn)行油站補(bǔ)油。此法的優(yōu)點是可從本質(zhì)上改變此現(xiàn)象，施工后一勞永逸，消除了油煙排放過多的現(xiàn)象，保證了周圍環(huán)境和大氣的潔凈，同時減少了潤滑油的損耗，降低了成本，也有利于人員巡檢。缺點是機(jī)組油站清油時間較長，需要大量的人力物力財力，同時還需對潤滑油進(jìn)行更換，且油站一般設(shè)計為3-5年進(jìn)行一次清空，時間較長，不易實現(xiàn)。

2）在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再次增加油煙分離器。通過在出口調(diào)節(jié)閥門后面或在排放口處增加油煙分離器，油煙在經(jīng)過調(diào)節(jié)閥門前為被壓縮狀態(tài)，但在經(jīng)過出口調(diào)節(jié)閥門時，此閥門卻對介質(zhì)起到節(jié)流的作用，節(jié)流將降低油煙溫度，降低溫度后的油煙再經(jīng)過油煙分離器時，可被更為有效分離和過濾，分離后的油液再次回流入油箱，減少了油煙的排放，對油煙中的潤滑油進(jìn)行有效的循環(huán)和再利用。此法實施起來操作簡單，隨時可以安裝且無須在現(xiàn)場進(jìn)行焊接等動火處理，同時不用進(jìn)行油箱清油等措施，省時省力，節(jié)約成本。

河南龍宇煤化工有限公司本次改造就是采用此方法，具體操作為在油煙排放口處增加一油煙分離器，油煙分離器結(jié)構(gòu)簡圖見圖（4），油煙分離器其結(jié)構(gòu)分為上下兩層，上側(cè)為油煙分離處，下層為儲油處，進(jìn)口采用法蘭連接，避免了在油管線動火的風(fēng)險。使用不銹鋼管作分離器筒壁，中間放置除霧絲網(wǎng)，絲網(wǎng)上下用不銹鋼板做隔斷，底部有回油孔，便于凝結(jié)的潤滑油經(jīng)過回油孔回流至儲油器中，頂部有開口，便于油煙的排出，儲油器底部設(shè)有回油管，以便于進(jìn)行回收利用，油霧風(fēng)機(jī)出口的油煙直接經(jīng)管道進(jìn)入油煙分離器頂部，經(jīng)出口處排出。

經(jīng)過此次改造后，油煙排放口排放量減少，沒有了黑色濃煙的痕跡，達(dá)到了綠色排放、環(huán)保、安全的標(biāo)準(zhǔn)；周圍地面油污出現(xiàn)減少，避免了人員從此處路過時容易滑跌的風(fēng)險。同時周圍空氣和環(huán)境開始漸漸恢復(fù)，廠區(qū)面貌得到了進(jìn)一步的改善，與之前相比形成了鮮明的對比。在裝置運行中，經(jīng)過統(tǒng)計，從儲油器下部每年回收的潤滑油大約有700～1 000 L，大大降低了潤滑油的損耗，提高了回收率，同時既保證了環(huán)境不受污染，又節(jié)約了運行成本。同時自增過油煙分離器后，壓縮機(jī)組的振動、溫度波動次數(shù)變少，濾油機(jī)無須再進(jìn)行不間斷過濾，只需進(jìn)行定期過濾即可滿足生產(chǎn)，解決了機(jī)組油站存在的安全、環(huán)保隱患。

圖4 新增油煙分離器結(jié)構(gòu)簡圖

5 結(jié)束語

經(jīng)過不斷地實踐和分析，對壓縮機(jī)組油站的排煙系統(tǒng)改造的實現(xiàn)，證實了油煙系統(tǒng)的改造不僅可在進(jìn)口進(jìn)行改造，在條件不允許的情況下，可以改變思路在排放口進(jìn)行。同時此次改造有效地防止了低沸點添加劑被抽離的風(fēng)險，做到了安全、標(biāo)準(zhǔn)、綠色的生產(chǎn)和排放，加強(qiáng)了廠區(qū)的綠色工廠建設(shè)，加強(qiáng)了廠區(qū)的美觀性。同時保證了油脂的質(zhì)量，保證了機(jī)組的正常運行；輔助系統(tǒng)的正常運行，減少了輔機(jī)的故障頻率，降低了輔助系統(tǒng)引發(fā)事故的比例，為機(jī)組的長、穩(wěn)、安、滿、優(yōu)提供基礎(chǔ)保證。