一、技术名称:大型往复式压缩机流量无级调控技术

二、技术所属领域及适用范围:石化行业炼油、煤化工等应用大型往复压缩机的工业领域

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

往复压缩机是石化、冶金、炼油、煤化工等领域广泛使用的重要高耗能设备,一般功率较大,常高达几千千瓦,如80t活塞力往复压缩机功率最高可达10000kW。这些大型压缩机通常按照最大生产能力设计,机组实际运行工况常低于设计条件,需要进行流量调节。然而,压缩机的调节方法十分有限,常采用旁通调节法,但在调节压缩机流量的同时压缩机仍然处于满负荷运行工况,因此低流量负荷下能源浪费严重。国外同类产品价格昂贵,对技术严格保密,且服务维修周期长。大型往复压缩机流量无级调控技术通过采用基于主动控制进气阀的流量调节系统,可有效解决压缩机在低流量工况下能源浪费的问题,降低压缩机使用功耗而节能。此外,与国外同类技术产品相比,也具有价格优势。

四、技术内容

1.技术原理

该技术基于主动控制进气阀原理,采用旁通控制、气阀控制、余量控制等流量调节方法,通过控制系统和液压执行机构的精确配合,依据系统实际需求气量,实时精确控制吸气阀动作,使部分气体未经压缩便回流到吸气管道,减少实际被压缩的气体流量,实现流量0%-100%范围内无级调节。与传统的调节方法相比,可有效减少无用的压气量,从而降低电机的输出,减少电能损耗,实现压缩过程的节能。

2.关键技术

(1)耦合控制系统、液压伺服系统、机械执行机构和气阀的复杂系统数学模型设计技术;

(2)多级多列往复压缩机流量无级调控方法及吸气阀延迟关闭技术;

(3)基于高响应速度和低撞击力的机-电-液复杂系统设计技术;

(4)流量无级调节实验系统的集成设计。

3.工艺流程

该技术的工作原理示意图见图1。

大型往复式压缩机流量无级调控技术

图1 系统工作原理示意图 五、主要技术指标

1.进气流量调节范围:0%-100%;

2.连续运行时间:每年大于8000小时。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

该技术获得国家发明专利1项;于2014年11月通过中国机械工业联合会组织的技术成果鉴定。目前已在中石化广州分公司、中石油四川石化等多个项目应用,节能效果显著。

七、典型应用案例

典型用户:中石化广州分公司,中石油四川石化

典型案例1

案例名称:中石化广州分公司重整氢压缩机改造项目

技术提供单位:合肥通用机械研究院

建设规模:配套2000kW压缩机装置,应用于中石化广州分公司炼油加氢工艺。建设条件:具有大型工艺压缩机需求场所。主要技改内容:增装1套往复压缩机流量无级调节装置。主要设备:大型往复压缩机气量无级调节装置1套(含执行机构、液压站、控制系统等)。节能技改投资额140万元,建设期12个月,每年可节能177tce,减少碳排放384tCO2。年节能经济效益为115万元,投资回收期约16个月。

典型案例2

案例名称:中石油四川石化半产品气压缩机改造项目

技术提供单位:合肥通用机械研究院

建设规模:配套4M40压缩机装置1套。建设条件:具有大型工艺压缩机需求场所。主要技改内容:增装1套往复压缩机流量无级调节装置。主要设备:大型往复压缩机气量无级调节装置1套(含执行机构、液压站、控制系统等)。节能技改投资额170万元,建设期12个月。每年可节能156tce,减少碳排放340tCO2。年节能经济效益101万元,投资回收期约20个月。

八、推广前景及节能减排潜力

大型往复压缩机广泛应用于我国天然气化工、石油化工、煤化工、炼油等行业,在役机组数量巨大,仅炼化企业保有量就超过6000台。目前,该技术市场推广比例约为5%,预计未来5年推广比例将达到50%左右,可形成的年节能能力约36万tce,年碳减排量约80万tCO2。