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1、检修车间学习材料2008年4月目 录第一章空分工艺流程简介、基本原理、工艺流程简介第二章单元设备简介一、汽轮机部分1. 凝汽器2. 抽气器3. 排汽安全阀4. 汽轮机主体4.1汽缸4.2蒸气室4.3导叶持环4.4转子4.5前支座4.6推力轴承4.7径向轴承4.8调节气阀二、离心氮气压缩机1. 性能数据2. 压缩机型号的意义3. 定子及其组成4. 转子及其组成5. 支撑轴承6. 止推轴承7. 联轴器8. 润滑油系统三、换热器1. 固定管板式换热器2. U型管换热器3. 填料函式换热器4. 浮头式换热器附录图第一章空分工艺流程概述一、基本原理干燥空气的主要成份如下名称化学代号体积百分比重量百分比氧
2、Q20.9523.1氮278.0875.5氩Ar0.9321.29空气中其它组成成份，如氢、二氧化碳、碳氢化合物的含量在一定范围内变化，而水蒸汽含量则 随着温度和湿度而变化。空气中的主要成份的物理特性如下：名称化学符号标准大气压下的液化温度C)标准大气压下的 固化温度(C)临界温度(C)临界压力MPa(A)氧0 2-183-218.4-1195.079氮N 2-195.8-209.86-1473.394氩 Ar-185.7-189.2-1224.862空气的精馏就是利用空气的各种组份具有不同的挥发性 ，即在同一温度下各组份的蒸汽压不同， 将液态空气进行多次的部份蒸发与部份冷凝， 从而达到分离各
3、组份的目的。当处于冷凝温度的氧、氮 混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、 质交换，气体中的部份冷凝 成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热量而部份蒸发。因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮氩氧，冷凝顺序为：氧 氩氮。在本系统中，该过程是在塔板上进行的，当气体自下而上地在逐块 塔板上通过时，低沸点组份的浓度不断增加，只要塔板足够多，在塔的顶部即可获得高纯度的低沸点 组份。同理，当液体自上而下地在逐块塔板上通过时， 高沸点组份的浓度不断增加，通过了一定数量 的塔板后，在塔的底部就可获得高纯度的高沸点组份。由于氧、氩、氮沸点的差别，在上塔的中部一定存在着氩的富集区， 制取粗
4、氩所需的氩馏份就是 从氩富集区抽取的。二、工艺流程简介(本厂空分工艺流程详见附图)本空分装置采用分子筛吸附净化、空气增压、空气增压透平膨胀机制冷、膨胀空气进上塔、上塔 采用规整填料塔、带粗氩塔、产品氧采用液氧泵内压缩的工艺流程。整套装置包括：空气过滤系统、 空气压缩系统、空气预冷系统、分子师纯化系统、分馏塔系统、液氮贮存汽化系统、氮气压缩系统等。单套技术参数如下:氧气产量：28000Nm3/h氧气纯度：99.8%O2氧气压力：3.7MPa(G)中压氮气产量：20000 Nm3/h中压氮气纯度：99.999%N2中压氮气压力：2.0MPa(G)低压氮气产量：5000 Nm3/h低压氮气纯度:99
5、.999%N2低压氮气压力：0.4MPa（G）空分装置连续运转周期（两次大加温间隔期）： 二年装置加温解冻时间：24 小时装置启动时间：36小时（从膨胀机启动到氧产品达到纯度指标）空气过滤器及空气压缩系统该系统由一台自洁式空气过滤器及一台透平空气压缩机组成。含尘空气入空气过滤器，过滤掉其中机械颗粒、粉尘等。经过滤的空气再入空气压缩系统，被空气压缩系统压缩后进入空气预冷系统。2、空气预冷系统本系统主要由空冷塔、水冷塔及水泵组成。空气冷却塔为装有两层塔料的填料塔， 空气由空气压缩机送入空气冷却塔底部， 由下往上穿过填 料层，被从上往下的水冷却，并同时洗涤部分NO% SQ, C*等有害杂质，最后穿越
6、顶部的丝网分离器，进入分子筛纯化系统，出空冷塔空气的温度约为15Co进入空冷塔的水分为两段。下段为由用户凉水塔来的冷却水，经循环水泵加压入空冷塔中部自上 而下出空冷塔回凉水塔。上段冷冻水来自经水冷却塔与由分懈塔来的多余的污氮气热质交换冷却得到，由冷冻水泵加压 后，送入空气冷却塔顶部，与中部的冷却水一起回凉水塔。3、空气纯化系统该系统主要由两台吸附器、一台蒸汽加热器组成。分子筛吸附器为卧式双层床结构，下层为活性氧化铝，上层为分子筛，两只吸附器切换工作空气冷却塔来的空气，经吸附器除去其中的水份、CQ及其它一些5论后，除一部分进入增压压缩机增压及用作仪表空气、装置空气之外，其余均全部进入分懈塔。当一
7、台吸附器工作时，另一台吸附器则进行再生、冷吹备用。由分懈塔来的污氮气，经蒸汽加热 器加热至170C后，入吸附器加热再生，脱附掉其中的水份及CQ,再生结束由分懈塔来的污氮气吹冷，然后排入大气。4. 空气精懈出空气纯化系统的洁净工艺空气分为三部分：第一部分直接进入冷箱内的主换热器，被返流出来 的气体冷却，接近露点的空气进入下塔的底部， 参与下塔精懈；第二部分进入增压透平膨胀机增压端 增压，经增压机后冷却器冷却后进入主换热器， 被返流气体冷却到一定温度后，进入膨胀机膨胀制冷 后进入上塔，参与上塔精懈；第三部分进入增压压缩机增压到一定压力后进入冷箱内的主换热器，被液氧冷却、液化及节流后进下塔中部参与下
8、塔精懈。在下塔中，上升气体与下流液体充分接触，传热传质后，在下塔顶部得到纯氮气。下塔顶部的纯 氮气分为两部分：第一部分进入冷箱内的主换热器经复热后作为中压氮产品送出； 第二部分在主冷凝 蒸发器中被冷凝为液氮。冷凝液氮一部分作为下塔的回流液，其余液氮经过冷及节流后送入上塔。在气氮冷凝的同时，主冷凝蒸发器中的液氧得到气化。在下塔中产生的液空及污液氮也分别经过冷器过冷及节流后进入上塔参与上塔精懈。在上塔内，经过再次精懈，得到产品液氧、纯氮气和污氮。液氧从主冷抽出，小部份作为产品送 入贮槽，大部分进入液氧泵加压后进入主换热器汽化复热后送用户管网。纯氮气经复热后抽取 20000N帚h去氮透加压后作为氮产
9、品送出。为提供氧的提取率，本空分装置设置粗氮塔。从分懈塔上塔下部的适当位置引出一股氮懈份气送 入粗氮塔进行精懈，在粗氮塔的顶部得到含氧量小于3%勺粗氮气。粗氮塔的顶部装有冷凝蒸发器，以 过冷器后引出的液空经节流后送入其中作为冷源， 绝大部分的粗氮气经冷凝蒸发器冷凝后作为粗氮塔 的回流液。其余部分由粗氮塔顶部引出经低压主换热器复热到常温后出冷箱入水冷塔。*气化炉的开工空气约3500N帚h自空气冷却塔后抽取。装置空气2000N帚h自分子筛吸附器后抽取。*仪表空气4OOONn/h自增压压缩机中抽节流获取。5. 冷量的制取装置所需的大部分冷量由增压透平膨胀机提供。6. 产品的分配6.1气态氧气由主冷来
10、的液氧经液氧泵加压后入主换热器复热后以3.7MPa6勺压力从冷箱送出。6.2低压氮气出冷箱压力约16KPa(G),抽取20000N曲h去氮透加压后作为氮产品送出；其余去水冷塔冷却水用6.3污氮污氮用于分子筛吸附器的再生和水冷塔冷却水用，出冷箱压力约16KPa(G)06.4中压氮气中压氮气由下塔顶部抽出以约0.40MPa(G)的压力至用户。6.5液态氧液氧由上塔底部留出抽口(去液氧贮槽)。6.6液态氮液氮由过冷器后抽出去液氮贮槽。本厂空分工艺流程详见附图第二章单元设备简介、汽轮机部分1. 凝汽器1.1任务凝汽器式是凝汽式汽轮装置的重要组成部分，其工作性能直接影响到整个装置的热经济性和运行可靠性凝
11、汽器在汽轮机装置中执行冷源任务，即将凝汽式汽轮机的排汽凝结成水，并带走蒸汽凝结是放 出的热量，建立和维持汽轮机排气口形成真空， 使进入汽轮机的蒸汽膨胀到尽可能低的有利压力，增加蒸汽的可用焙降；且将凝结水重新送往锅炉，作为锅炉的给水，循环使用，从而提高整个装置的热 经济性。1.2工作方式其壳体为圆筒形，与前后管板组成进口水室和出口水室， 管板上装有冷凝管束。凝汽器设计成双 流道、二流程，为避免凝汽器运行超压，上部设有排汽安全阀。从汽轮机来的蒸汽自排气接管、凝汽 器喉部，进入凝汽器壳体(汽侧)，在这里蒸汽与冷凝管束接触开始凝结，从而在汽侧空间形成高度 真空。蒸汽凝结所放出的潜热通过换热管传递给冷取
12、水，入口冷却水经过双流程管束，吸收蒸汽凝结所放出的潜热，出口水温升高。蒸汽凝结后所形成的凝结水则由凝结水泵从凝结水出口抽除，并加压，作为抽气器冷却器的冷却水。通过处于负压的汽轮机凝汽器及管道的不严密处漏入凝汽器汽侧空间的 空气，由抽气器通过抽气口不断排除，以保持凝汽器的真空和良好的传热。1.3故障原因凝汽器故障主要表现为真空下降，原因有：(1) .冷却水中断；(2) .冷却水量不足；(3) .凝汽器满水;(4) .凝汽器冷却面积垢；(5) .真空系统漏气量增多;(6) .抽气器工作不正常。2. 抽气器抽气器的任务是将通过处于负压的汽轮机凝汽器及管道的不严密处漏入凝汽器汽侧空间的空气不断地抽出，
13、以保持凝汽器的真空和良好的传热。凝汽器所用的抽气器采用射汽抽气器(如图2),抽气器有单级的启动抽气器和两级的主抽气器。启动抽气器是在汽轮机启动之前使凝汽器很快建立足 以启动汽轮机的真空而用的，它是一个单级射汽抽气器，不带冷却器，工作时直接将全部蒸汽空气混 合物排入大气，由于启动抽气器耗汽量较大，因此不宜作为正常工作时的抽气器使用。主抽气器是在汽轮机正常工作时，伴同凝汽器的运行而工作的。空气蒸汽混合物从凝汽器中被I级射汽抽气器吸入其混合室，在混合室内与喷嘴射出的高速蒸汽混合进入扩压器，经过压缩后排入中间冷却器。蒸汽空气混合物在中间冷却器中经过冷却后， 空气和部分未凝结蒸汽再被n级射汽抽气 器吸入
14、，在混合室内与喷嘴射出的高速蒸汽混合进入扩压器，经过压缩后排入后冷却器。其中蒸汽被冷却成凝结水，空气则排于大气中。3. 排汽安全阀当凝汽器出现故障时，凝汽器压力超过大气压力时，排汽安全阀自动打开，将进入凝汽器的蒸汽排出，以保证汽轮机装置的安全。4. 汽轮机主体汽轮机纵剖面图及横剖面图分别如下4.1汽缸汽缸是汽轮机通流部分的包容体，汽缸由前缸和后缸（排缸）组成，他们它们之间有垂直接合面,前缸和后缸又都沿水平面剖分为上、下半，垂直、水平中分面法兰均用螺栓连接。其结构如下图调节气阀阀杆装配孔 2.导页持环支承搭子 3.排缸4.后气封装配凸环5. 后轴承座安装面 6.横向中心调整件搭子 7.后猫抓8.
15、中分面螺栓孔9. 导页持环装配凸环 10.前猫爪11.前汽封装配凸环 12.进汽室13.调节气阀阀座装配孔14.速关阀阀壳15.后轴承座导向键4.2蒸气室蒸气室结构如下图所示4.3导叶持环导叶持环是汽轮机通流部分的基本部件之一，它是多级静叶的承载体，结构如下图所示4.4转子转子上动叶片与静体的喷嘴、导叶是汽轮机通流部分的核心，在通流部分蒸汽的热能转化为推动汽轮机转子旋转的机械能，从而驱动其他机械。4.5前支座支座用于支承汽缸和转子并由滑销系统保证汽缸、转子的正确位置。前支座主要由前座架、前轴承座、驱动组件、汽缸热膨胀指示器，以及连接件组成，需要时也可配装接地电刷，下图为不带驱动组件的前支座：1.汽缸2.上缸前猫爪 3.前座架4.汽缸调整组件5. 前轴承座6.轴承座调整
