【壓縮機網】本文將從項目開發到成功運行來介紹Acron 集團 PJSC威利基諾夫哥羅德尿素裝置，用整體齒輪離心壓縮機替代往復式壓縮機成功的改造2 000 MTPD尿素裝置。在此案例中您可以了解到阿特拉斯·科普柯整體齒輪CO2壓縮機的特點和優點。

 

　　1. 威利基諾夫哥羅德尿素裝置（Veliky Novgorod Urea plant）壓縮機改造背景

　　威利基諾夫哥羅德尿素廠由Acron集團PJSC擁有和經營。無論在俄羅斯還是全世界，Acron集團都是一個領先的垂直整合礦物肥料生產商。

 

　　從20世紀60年代后期起，威利基諾夫哥羅德尿素廠一直使用往復式壓縮技術進行生產。由8臺往復式壓縮機（包括2臺備用機）支持尿素生產，年產量為2000MTPD，壓縮機平均運行時間約為7650小時/年。然而往復式壓縮機每2000到3000小時需要停機檢修，機器老化以及頻繁檢修給企業造成了巨大的負擔。為了減少OPEX、延長檢修間隔，2012年威利基諾夫哥羅德尿素廠決定對設備進行改造，經過多項比較，使用了阿特拉斯·科普柯整體齒輪離心式壓縮機進行全廠改造。
 

　　(圖1）

　　2. 威利基諾夫哥羅德尿素裝置改造備選方案及比較

　　2.1 原先使用的壓縮機。在改造之前，工廠使用的是60年代安裝的老式往復式壓縮機，由電動機直接驅動（圖1）。每1000 MTPD生產線需要安裝四臺往復式壓縮機（運行三臺，待機一臺）來壓縮32 500公斤/小時的CO2， 壓力從1公斤至200公斤絕壓。由于原有設備太陳舊和運行不穩定，2012年決定對其改造。

 

　　2.2 改造的備選方案

　　這次改造的決策驅動因素主要有兩點：第一，新壓縮機的尺寸受限于現有空間，第二：有效壓縮和低維護的最佳結合。

　　備選方案一：再次使用往復式壓縮機。新設計的往復式壓縮機仍需將多個壓縮機并聯運行，需要脈動阻尼器。此外，需要更多頻次的停機維護時間。

 

　　備選方案二：單軸壓縮機。需要更大的占地空間。由低壓（LP）段和高壓（HP）段組成，需要更多的葉輪。單個軸單元的長期OPEX優于往復式壓縮機，但仍不如整體齒輪壓縮機。

 

　　最佳方案：整體齒輪壓縮機。由于改造對新設備提出額外的約束和要求，我們從效率、可靠性、占地以及停機維護時間等方面對往復、單軸和整體齒輪技術進行分析后充分考慮了下面的因素：

　　1. 新設備的占地面積需要等于或小于現有空間

　　2. 新設備必須符合工廠現有的基礎設施

　　3. 新設備設計階段需要考慮工藝以及公用設施連接的進出法蘭的尺寸和位置

　　4. 需要考慮噪聲水平和評估基本負荷

 

　　2.3 改造備選方案比較

　　整體齒輪壓縮機 VS 單軸壓縮機

　　效率取決于各種參數，通過逐個評估參數，以便找到最佳的壓縮解決方案。數據表明，整體齒輪的內功率比單軸提高了23%，主要來自：

　　第一：增加中間冷卻器的數量，每個壓縮段后都可以容易地應用，有助于更接近等溫壓縮。

　　第二：優化每個小齒輪上的轉速（每兩級一根軸為同一轉速）。速度調整可提高流量系數從而帶來更好的效率。。

 

　　整體齒輪 VS 老式往復（活塞）壓縮機

　　（圖2）

　　（圖2）是兩種壓縮技術在壓、焓圖中的比較。原先往復式壓縮機用了3個中間冷卻器，每級壓比接近4。整體齒輪壓縮機8級壓縮，增加了中間冷卻器的數量，第一級壓比為3，隨后的級壓比更低一點，可以使CO2壓縮接近等溫壓縮。
 

　　表1比較新舊壓縮機得出整體齒輪壓縮機的優勢：

　　1. 工藝參數、絕對流量和壓力不變的情況下，一臺整體齒輪壓縮機可以達到同樣的壓縮效果而無需備機

　　2. 更小的占地面積，與四個往復式壓縮機占地315 m2相比，只需180平方米，減少43%

　　3. 更短的維護停機時間和極佳的成本優勢。每臺往復式壓縮機的維護時間大約16天/年，離心式壓縮機維護時間總共約30天/5年

　　4. 更少的磨損件

　　5. 不需要脈動阻尼器