重整循环氢离心压缩机组（K-201）操作法
1．概况
重整循环氢压缩机（K201）是重整装置关键设备。
重整循环压缩机操作流量为256821.7～297479Nm3/h，入口压力310kPa（A），入口温度为40℃，出口压力660kPa（A）。选用离心式筒形压缩机。机组轴功率为10700kW。采用凝汽式汽轮机驱动，其额定功率为11800kW。汽轮机入口蒸汽3.6～3.9 MPa（A），380℃，正常工况下蒸汽消耗为46.2～57.7t/h（11.58～16.02t/h），冷凝器采用空冷。
要求离心式压缩机运行可靠性高，连续运行时间长。由于其造价较高，因此循环氢压缩机不设备机。
循环氢离心压缩机轴封采用干气密封。正常操作时一级密封气直接采用本机出口，二级密封气和隔离气用氮气。开工时均用氮气做密封气。
循环氢压缩机采用独立的远程控制系统，随循环氢机组成套供货。（与 K-202、K-302在一个机柜室内）。
2．简要结构及性能特点
循环氢离心压缩机由沈阳透平机械股份有限公司生产的BCL1104+BCL1104压缩机和杭州汽轮机股份有限公司生产的NKS40/56凝汽式汽轮机组成，冷凝器采用空冷。压缩机与汽轮机由膜片联轴器联接，压缩机和汽轮机安装在同一钢底座上，整个机组采用润滑油站强制供油，压缩机的轴端密封采用约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司干气密封，干气密封的控制系统也由约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司提供。机组布置为双层，主机布置在压缩机厂房二层，油站等辅机位于一层。机组布置示意图如下:
机组布置示意图
2.1 压缩机的结构及性能特点
BCL1104+BCL1104 型压缩机是一种两缸组成离心压缩机组，每缸级数为4级，机壳为垂直剖分式。压缩机主要由定子（机壳、隔板、密封、平衡盘密封、端盖）、转子（轴、叶轮、隔套、平衡盘、轴套、半联轴器等）及支撑轴承、推力轴承、轴端密封等组成。BCL1104+BCL1104压缩机机壳垂直剖分结构，叶轮名义直径为φ1050mm，工艺气体依次进入各级叶轮进行压缩，一直压缩至出口状态，两缸中间没有气体冷却器。
离心压缩机结构特点说明：
2.1.1 机型： BCL1004+BCL1004
2.1.2 . 型式：高压缸为垂直剖分锻钢壳体筒型4级离心压缩机;低压缸为垂直剖分锻钢壳体筒型4级离心压缩机;
2.1.3 驱动机形式：双出轴凝汽式汽轮机。
2.1.4 转向: 从汽轮机进气端看汽轮机，转向为顺时针; 高压缸布置在汽轮机排气端，从汽轮机看压缩机高压缸转向为顺时针;低压缸布置在汽轮机进气端从汽轮机看压缩机低压缸转向为逆时针;
2.1.5 流量调节方式：变转速。
2.1.6 轴端密封形式：（详见干气密封图）
（1）高、低压缸均采用串联式干气密封（带中间迷宫密封）及密封气控制系统。
（2）轴封必须能防止压缩机在停车过程中和闲置时发生泄漏，干气密封气系统所有的设备均为不锈钢，并且安装在一个公用的仪表架上。仪表架为不锈钢制成。
（3）采用差压控制器自动调节干气密封气压力。控制系统包括所有必需的仪表、阀和管线。干气密封气系统应适用于在所规定的压缩机操作工况下运行(包括开停车工况)。（4）干气密封的隔离气密封和干气密封本体之间腔室设有排气口和排淋口，排气口设有接管及法兰，排淋口设有接管和截止阀。截止阀为双阀。
（5）干气密封系统的最高工作压力至少为滞留压力。滞留压力=0.29 MPa（G）。
2.1.7 机壳：垂直剖分型厚钢板卷制焊接壳体，气体进出口均向下，壳体水压试验按最大允许工作压力1.5倍进行。
2.1.8 主轴：锻钢轴带不锈钢轴套。
2.1.9 轴承形式：
径向轴承：水平剖分可倾瓦式，每个径向轴承内埋Pt100型双支铂电阻2个。
推力轴承：倾斜垫块（金斯伯雷）式，双作用自平衡型，带埋入式测温元件，推力轴承载荷不应超过制造商允许最大载荷的50%，机组的推力盘和与主轴的配合面为锥面，液压安
装与拆卸。
轴承箱最高点设放空.
推力轴承主推力面埋Pt100型双支铂电阻2个。
副推力面埋Pt100型双支铂电阻2个。
2.1.10 级间密封和叶轮口圈密封为迷宫式。
2.1.11 轴振动、轴位移探头：符合API670标准的美国本特利（https://www.doczj.com/doc/0f1850865.html,）公司制造的3500系列带有前置放大器与延伸电缆的径向振动探头和轴位移探头。每个径向轴承部位安装2个(互成900角)振动探头。
推力轴承侧安装2个轴位移探头。
2.1.12 压缩机下机壳排渣管(导淋管)：
级间排凝（排淋口）设有接管和截止阀，带有双阀加配对盲法兰, 法兰面为RJ型，集合管接至底座边缘。导淋管材料：1Cr18Ni9Ti。
2.1.13 转子及叶轮：
压缩机为锻造铣制焊接叶轮。
单个叶轮超速试验转速: 1.15倍最大连续转速转子超速试验转速(机械运转): 1.1倍最大连续转速转子进行高速动平衡，高速动平衡按API 617 进行，并且整体做高速动平衡。选材考虑了硫化氢和氢气产生的应力腐蚀，叶轮选用符合NACE MRO175-2000标准要求的沉淀硬化不锈钢--FV520B(相当于美国17-7PH材料)或同等材料。材料最大屈服强度不大于827MPa。
2.1.14 底座：
（1）压缩机、汽轮机采用公用底座，包括防滑盖板、地脚螺栓、调平垫块和不锈钢垫片，地脚螺栓采用基础贯穿式。
（2）压缩机公用底座范围内的全部接管交接到底座边缘，并带有对应法兰、螺栓、螺母、垫片。底座范围内的全部仪表，包括接线盒的配线以及至机旁盘的保护管，接到底座上的开架式仪表盘。
2.1.15 平衡管的设计应保证平衡盘的特性，其尺寸适用于平衡盘密封最大设计间隙的两倍。
2.1.16 压缩机气路系统仪表及轴系仪表详见P&I图及仪表和控制系统附件。
2.1.17 压缩机组就地仪表架为不锈钢制成。
2.1.18 压缩机设置防喘振控制系统和机组控制系统。
2.1.19 联轴器及护罩：
联轴器采用叠片式，护罩为全封闭无火花护罩。
2.1.20 压缩机组所有法兰（包括油、汽系统）均采用大外径对焊带颈突面法兰（ASME B16.5），压力等级不小于class150,管线外径选用SH/T3405-96的管线系列。所有垫片均选用缠绕垫。
2.1.21 润滑和调节油联合系统：
2.1.22 机组各单机润滑油管路应统一接到进油集合管和排油集合管，进油集合管末端应装压力表。进油支管设专用调节阀和压力表，回油支管设视镜和温度计，回油管靠在底座边缘。
2.1.23 润滑和调节联合油站的所有设备和仪表, 安装在一个底座上并带有地脚螺栓。在底座范围内的电气仪表安装好并配管。所有与用户连接的管口带配对法兰接到底座边缘。
2.1.24 润滑和调节油联合油站。
(1) 润滑和调节油联合油站向下列设备供油：
压缩机润滑系统、汽轮机润滑和调节油系统。
(2) 油箱有8分钟停留容积和5分钟工作容积。
(3) 油箱采用不锈钢材料。
(4) 油箱顶部带浸没式铠装自动恒温防爆电加热器,防爆等级dⅡCT4。
(5) 油箱低点带有一个排放阀。
(6) 二台120%负荷的卧式螺杆泵，主、辅泵互为备用。
(7)主、辅油泵均为增安型电机驱动，挠性联轴器（带中间隔套）及无火花联轴器护罩。
(8)电机防爆等级为eIIT3，防护等级为 IP54。接线盒防护等级为 IP55。油泵电机应适用于380V、50Hz、3ph的电源，电机应设能自动或手动开、停机。油站底座旁设防爆操作柱(SEI设计，随低压电控装置供货)，用于主、辅油泵的开、停车。
(9) 一台120%负荷双联管壳式油冷却器：要求：油侧压力高于水侧压力。带恒流转换阀。
(10) 一台120%负荷双联的润滑油过滤器：过滤精度为10μm，滤芯材质为合成纤维。带恒流转换阀。
(11) 油站回油系统设计为能适应两个油泵全流量输出时的工况。
(12) 油箱应提供油净化器接口(包括阀门、丝堵)，允许用油净化器将部分油抽出。接口位置将允许油自流至油净化器。连接件应包括虹吸破坏器以防止由于净化器作用使油箱油
位降至最低。
(13) 油站仪表盘为开架式。放在油站底座上。
(14) 泵出口的调节阀应满足两台泵同时开启时的通流量。当两台泵同时开启时，如果停下一台，这时调节阀应迅速关小，维持油压在报警值以上保证机组连续运行。
2.1.25 一台不锈钢材料的事故停车高位油箱。带三阀组(单向阀、孔板、截止阀)和回油视镜。要求惰转时间不应少于6分钟正常润滑油量,以确保机组安全停车。
2.1.26 二台自立式润滑油压力调节阀。壳体为碳钢、内件为不锈钢。
2.27 油系统阀门的材质：当DN ＞2″时, 阀体为碳钢、阀芯为不锈钢。
当DN ≤2″时, 阀体、阀芯均为不锈钢。
2.1.28 提供同买方相连接的配对不锈钢法兰、螺栓、螺母和垫片。
2.1.29 油系统联接管线和管件均为不锈钢(出厂前管路酸洗、钝化、清理完毕)。
2.1.30 润滑油系统仪表参看后附P&I图。
2.1.31 电气设备防爆、防护要求。
2.1.32 所有安装在危险区的仪表应为本安型(iaⅡCT4),开关应为隔爆型(dⅡCT4)，防护等级：IP55。
2.1.33 所有安装在危险区的接线盒应为隔爆型(dⅡCT4)。
2.1.34干气密封系统详见干气密封图。
2.1.35 在线径向振动，轴相位移检测系统可随时显示转子的运转状况。本机组设置安全自保系统，以确保其安全、正常运转。当机组在运转过程中出现异常现象，该系统能发出报警信号，甚至停机。
2.2.汽轮机的结构和性能特点
汽轮机采用从德国西门子公司引进的反动式工业汽轮机技术设计、生产制造。汽轮机为凝汽式，双侧进汽，采用向上进汽和向下排汽的结构。
2.2.1汽缸:
前汽缸为铸钢体,排汽缸为灰铸铁，二者通过垂直中分面相接，整个汽缸有水平中分面，上下缸用法兰面和螺钉连接。
2.2.2轴承:
汽轮机径向轴承采用滑动轴承, 其内孔是二油叶型式,能保持转子运行稳定,轴承工作面上浇有巴氏合金。汽轮机止推轴承为米契尔式,装在前轴承座内,两边对称可承受两
个方向的推力,瓦块上浇有巴氏合金。止推轴承除起到转子轴向定位的作用外,同时也承受经平衡活塞平衡后所剩余的轴向推力。
2.2.3转子和叶片:
汽轮机转子为整锻钢结构,调节级是冲动式叶片,中间转鼓级为反动式直叶片，均为不调频叶片。直叶片叶根、型线部分及围带三者由整块材料铣成。转鼓级叶根为倒T形，调节级为叉形，导叶为钩形。导叶成组安装在导叶持环上,导叶持环再安装在汽缸上。2.2.4汽轮机汽封:
在导叶和动叶的围带上,铣出有径向高低的台阶,这些台阶和导叶持环上及转子上的汽封片一起组成有效的级间迷宫式汽封。转子和汽缸之间需要密封的地方,装有汽封体,汽封体固定在汽缸上,允许热胀。
2.2.5调节系统:
新蒸汽速关阀位于汽缸前部,新蒸汽通过其进入蒸汽室。当机组正常运行时，速关阀中的油压克服弹簧力顶开阀门，出现故障时，油路中压力下降，阀门就立即快速关闭。调节汽阀用来调节进汽量，而进汽量决定着汽轮机的转速和功率。调节汽阀是用油压操纵的，各个阀碟挂在横梁上，横梁通过两根拉杆和一套杠杆机构被装在进汽室前的油动机所带动。
所有控制调节系统的信号变换机构都集中装在前轴承座旁边。汽轮机采用调速采用ITCC综合控制系统。
2.2.6性能参数
2.2.6.1压缩机参数:
机型: BCL1004+BCL1004 制造厂: 沈阳透平机械股份有限公司
工况参数:
2.2.6.2汽轮机参数:
形式: 多级冷凝式（采用引进德国西门子技术设计制造）
型号: NKS40/56 （双出轴）
2.2.7配置说明
2.2.7.1主机部分
（1）从汽轮机进汽端看汽轮机排汽端，汽轮机转向为顺时针。
（2）汽轮机与压缩机间联轴器为膜片式，联轴器由压缩机制造厂提供（包括提供转子高速动平衡所需的空转接套和半联轴器、环轨等附件，提供时间为汽轮机交货前3个月）。
2.2.7.2调节系统
（1）调节系统为电子-液压式。
（2）调速采用ITCC综合控制系统。
2.2.7.3供油系统
（1）供油系统为集中油站，由压缩机制造厂供货。
供油系统供汽轮机润滑用油、调节控制用油，采用GB11120-89标准规定的汽轮机油，牌号为N46。
（2）汽轮机润滑用油需经冷却过滤，在汽机边缘交接,油压为0.25Mpa(G)，油过滤精度≤10μ，使用油温为45（+3 -2）℃。
（3）汽轮机调节控制油需经过滤，油过滤精度≤10μ，使用油温为43－60℃，油压交接点在汽机边缘，压力≥0.85Mpa(G)。
（4）管道
所有在汽轮机底盘范围内的润滑油、控制油的全部进、回油管路均在供货范围内。进、回油管路及管件（含紧固件）采用不锈钢。所有和用户交接的法兰都采用ANSI B16.5标准配管，并带配对法兰与连接件。对于24”以上的法兰，采用ANSI B16.4系列标准。
2.2.8从汽轮机进汽端往排汽端看，汽轮机的润滑油、调节控制油的进油管的集合管交接法兰位于汽轮机左侧。回油管的集合管交接法兰位于汽轮机右侧。
2.2.9 盘车装置: 汽轮机盘车装置为液压冲击式(含手动功能)。
2.2.9 汽轮机带有隔热保护材料（稀土）及金属小罩壳。
2.2.10 汽轮机为公用底座（由压缩机厂设计供货），杭汽提供汽轮机与压缩机之间的连接螺栓、螺母和垫片等。
2.2.11辅机部分
汽轮机带有疏水抽真空系统各设备，主要包括:
（1）凝结水泵（热井和集液箱各两台，均为一开一备）。热井凝结水泵的出口压力暂定为0.7Mpa；集液箱水泵为卧式，凝结水泵采用机械密封和膜片式联轴器。
（2）两级射汽抽气装置，换热管材为海军铜，其余为碳钢。
（3）汽轮机冷凝器采用直接空气冷却器。
（4）集液箱、热井。
（5）排汽安全阀。
2.3空冷器
2.3.1配套直接空冷器概述
直接空冷是汽轮机乏汽在空冷凝汽器中被空气冷却而冷凝成凝结水。乏汽与空气间的热交换是在表面式直接空冷凝汽器内完成的。直接空冷的冷源是空气，热介质是饱和蒸汽。处于真空状态下的汽轮机排汽经排汽管道送至空冷凝汽器中，冷空气在散热器翅片管外侧流过，将管内饱和蒸汽冷凝成凝结水，由凝结水泵送至回收系统。
该套系统由顺流单元和逆流单元组成。管束布置形式为三角形结构，风机安装在其下部。采用顺流和逆流两种流程布置方式，逆流管束布置在中间。管束上连蒸汽分配管，下连凝结水管。冷却元件采用目前国外在直接空冷系统中广泛使用的AE510及AE410型大口径椭圆翅片管，管排数为2，上、下两排翅片管采用了不同的片距，迎风面片距取较大值。翅片管外表面热浸锌处理。
2.3.2主要设备技术规范
（1）管束设计参数：
（2）空冷器占地宽：6X3=18，长：5X4=20米。
（3）钢结构部分
钢结构部分包括底部支架、A型架等。钢结构采用整体构架形式，结构件之间的连接大都采用螺栓连接，整套空冷器构架内配有操作、检修用的平台和去人孔的梯子等，钢结构支撑立柱选用H型钢。出于整体布置的考虑，异构化与歧化装置放在共同的钢结构平台上。钢结构平台座落支柱上，柱距6米，跨距15米，共3跨4列，每列4台空冷器。（4）蒸汽管路与冷凝水管路
蒸汽管路与冷凝水管路是采用钢板卷制成形，以GB150《钢制压力容器》标准为设计依据，同时兼顾负压容器的设计规范。
蒸汽分配管在管束上部，与顺流管束管板相连接，顺流管束与逆流管束在下部伸出导管与冷凝水管连接。蒸汽分配管、冷凝水管与管束组成一个整体，能承受热变形及热应力。（5）风机机组
叶轮直径：4480 mm
叶片材料：HK4叶片；数量：12
风量：122.5 m3/h；
风机静压：128 Pa
风机转数：250rpm
电机与减速机为直接传动；减速机要求密封性能良好，不能有密封失效、漏油等故障。监测仪表：风机本身设振动开关监视仪表,传输节点信号, 控制风机电机连锁停机。（6）驱动电机：
所选用的电动机一半为防爆型变频电机，一半为普通电机，户外型。冷却方式为强迫风
冷。起动方式为直接起动。接线端子箱应位于电动机侧面。提供电动机数据表、检验及测试报告、合格证书等资料。
型号：YBPT250M-4WTH V1 ；YB2505M-4WTH V1额定功率：45KW；
额定转数：1480 r/min；
额定电压和频率：380VAC 50Hz；相数：3PH；
防护等级：机壳IP54，接线盒IP65（进线方向可调）；防爆等级：dIIBT4
绝缘等级/温升：F/B；环境温度：-20℃~40℃
电机轴承采用SKF,电机两端轴承应设置加油嘴,用壳牌工业润滑脂:3#锂基脂.
2.3.3风机减速机：
传动效率：98%；
环境温度：-20℃~40℃
轴承采用：SKF、NSK、NTN
2.4干气密封
轴端密封选用约翰克兰公司生产的干气密封。它是流体通过动环和静环的径向接合面上的唯一通路实现密封。密封表面被研磨得非常光滑，转动的硬质合金环在其旋转的平面上加工出一系列螺旋槽。随着旋转，流体被泵入螺旋槽的根部，在此环形面形成密封的屏障，此密封屏障阻止流动，并增高压力。使动环和静环表面之间产生大约3μm的间隙，此结果使得两个表面保持分离而不接触。这本身保证了长寿命，在工作面没有磨损的可靠密封。
密封型式为：TM02D型带中间进气的串级式干气密封，适用于既不允许工艺气泄露到大气中，又不允许阻封气进入机内的的工况。其结构是在串级式干气密封的两级之间加入迷宫密封或直筒密封结构。正常操作时一级密封气直接采用本机出口，二级密封气和隔离气用氮气。开工时均用氮气做密封气。
3.离心压缩机数据表
3.1离心压缩机气体含量数据表
备注：
*1、正常操作时HCL含量为1-3 ppm.vol; 开工工况为5 ppm.vol。正常操作时H2S含量为为3 ppm.vol。正常操作时H2O含量为15-25 ppm.vol, 开工工况为400 ppm.vol。
*2、氮气（98-95）%和氧气（2.0-5.0）%的混合气。
*3、高纯度含氢气体分子量为2.0 – 3.0。
3.2离心压缩机气体运行参数表
3.3循环氢压缩机K-201主要技术参数
3.4循环氢压缩机K201辅助系统主要技术参数
3.5空冷器额定工况参数
4、机组流程设计说明
4.1气体流程说明
机组工艺流程见PID图：
4.2汽轮机汽水系统流程说明
3.8MPa蒸气从汽轮机两侧上方经速关阀（2301、2302），高压调节阀（0801）进入汽轮机通流部分，蒸气在通流部分做功后，在压力降至排气压力后先进入集液箱，再进入空冷器（6000）。进入空冷器（6000），排汽经与空气热交换生成凝结水汇集在空冷器（6000）下的热井（6010）中，经凝结水泵（6110/6120）抽出后，分为两路，一路经液控阀6520后，返回热井6010，以保证热井（6010）的最低液位；另一路经液控阀6521后送至回用。为防止超压，空冷器（6000）上装有膜板式排汽安全阀。
为保持空冷器（6000）中蒸气凝结时建立的真空和良好的换热效果，由抽气器将漏入空冷器（6000）的空气（包括未凝蒸气）不断抽出，汽轮机配置有双联两级抽气器（6310），在启动抽气器（6400，开车时用）的排空管路上装有消音器以降低噪声。抽气器均为射汽抽气式，以辅助蒸汽作汽源，双联两级抽气器使用循环水进行冷却。
为防止气缸前缸处高温蒸汽漏入汽轮机轴承箱造成轴承温度升高及润滑油中带水；为防止后汽封处空气漏入排缸而使真空恶化，汽轮机采用闭式汽封系统，主要由气动汽封压力调节器（7200）。
汽轮机的疏水有三种不同方式：
A、速关阀阀杆第一级漏汽（E22）接至封汽系统；
B、前缸疏水E4、E6 、封汽漏汽管道疏水E15、E13，后缸疏水E16，平衡管疏水E10，
以上各疏水接至疏水膨胀箱（6011），疏水膨胀箱（6011）的积水排至集液箱（6012），汽侧与空冷器（6000）相连通。
C、其他疏水由阀门排至地沟（E20、E21、E23、）；
汽轮机汽水系统流程见下图。
4.3机组油路流程说明
机组润滑油和汽轮机控制油是由主、辅油泵自润滑油箱中抽出，经压控阀（PCV2601）调节主、辅油泵出口的油压（同时将多余润滑油经阀流回润滑油箱），送至油冷却器冷却到规定温度范围，经润滑油过滤器滤去杂质后分成两路，一路经压控阀（PCV2602）维持在恒定的润滑油总管压力，一部分润滑油经高位油箱返回润滑油箱，另一部分润滑油分九路进入到压缩机（高压缸、低压缸）的前后径向轴承、止推轴承，汽轮机的前后径向轴承、止推轴承进行润滑。另一路进入汽轮机调速器进行调速。
为了防止润滑油和控制油系统压力波动，分别在润滑油上油管路和控制油上油管路安装有蓄压器，当油压波动时进行调节，可使信号检测回油时对主油路压力的影响减至最小。一旦两台泵均故障停运，则润滑油高位油箱自动向机组提供一定时间的润滑油，以使操作人员有充分的时间进行处理，避免机组损坏。
机组润滑油流程图见下图：