【壓縮機網(wǎng)】揮發(fā)性有機化合物簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs，主要化學(xué)組分為苯系物、醇類(lèi)、烷烴、酮類(lèi)和酯類(lèi)等，是目前一大類(lèi)空氣污染物，對人類(lèi)的身體健康和自然環(huán)境具有極大的危害。VOCs氣體中所含組分會(huì )對人體的臟器造成一定的傷害，致使人產(chǎn)生頭暈、惡心、乏力等癥狀，其中的苯系物還具有致癌性；VOCs隨廢氣排放到大氣中，會(huì )在室外太陽(yáng)光和熱的作用下能參與氧化氮反應并形成臭氧，臭氧導致空氣質(zhì)量變差并且是夏季煙霧主要組分，也是冬季霧霾形成的主要源頭之一；大量VOCs氣體的排放也造成了有機溶劑資源的極大浪費。VOCs氣體的凈化與回收，不但解決了環(huán)境污染問(wèn)題，創(chuàng )造了一定的社會(huì )效益，也會(huì )為企業(yè)創(chuàng )造客觀(guān)的經(jīng)濟效益。
目前，處理VOCs氣體的方法主要是吸附法和燃燒法，吸附法對于少量廢氣處理方法來(lái)說(shuō)可以實(shí)行，對于大量VOCs廢氣處理來(lái)說(shuō)，還是需要用燃燒方法來(lái)解決，而且不會(huì )產(chǎn)生二次污染，進(jìn)入燃燒裝置的VOC氣體需要達到一定濃度，一種方法是使用壓縮機進(jìn)行壓縮使VOCs氣體達到一定濃度，進(jìn)入燃燒裝置進(jìn)行處理。
螺桿式壓縮機由于其優(yōu)點(diǎn)應用在很多行業(yè)，針對VOCs廢氣處理工藝的特點(diǎn)，螺桿式壓縮機具有很好的適用性，特別適合其工藝操作。同時(shí)，螺桿壓縮機內部結構簡(jiǎn)單，部件數量較少，運行中一旦發(fā)生故障，可以輕松查找部位，具有維護簡(jiǎn)單，故障處理檢修方便的特點(diǎn)。
由于VOCs廢氣成分復雜，需要做好防爆保護措施，因而需要配置的螺桿壓縮機在進(jìn)行氣體壓縮冷卻時(shí)，不能使壓縮氣體含油，盡量選用無(wú)油干式螺桿壓縮機。目前，市場(chǎng)上無(wú)油干式螺桿壓縮機是以雙螺桿壓縮機為主，這種壓縮機技術(shù)也非常成熟，只需要根據現場(chǎng)工況要求進(jìn)行調整。
二、VOCs螺桿壓縮機組流程
從上游裝置排出的VOCs氣體經(jīng)由濾清器直接進(jìn)入壓縮機氣缸腔，進(jìn)行壓縮，在相應的氣壓調節與溫度控制下流出氣缸，最后再經(jīng)由廢氣單向閥門(mén)進(jìn)入排氣管。
1.氣液系統
VOCs廢氣壓縮機的進(jìn)氣室可以噴射出潤滑油，起到冷卻、潤滑作用。在此處理過(guò)程中，溶劑和循環(huán)水先從壓縮機流出，經(jīng)冷卻后，再流入氣固界面分離器，隔離后，經(jīng)噴射濾清器，再將其送至壓縮機的吸入室。其中一部分氣液分離后，通過(guò)回流閥進(jìn)入壓縮機進(jìn)口，調節流量，穩定進(jìn)口壓力。壓縮時(shí)，在裝置吸入室內補充液體，這時(shí)，分離器液面開(kāi)始逐漸升高至系統設置的標準，人工關(guān)閉補液閥，通過(guò)對壓縮機出口溫度的調節，可以增加或減少循環(huán)噴射閥的開(kāi)度。隨著(zhù)系統的長(cháng)期使用，在分離過(guò)程中，凝結物的數量會(huì )不斷增加，從而使液面超出系統的預設范圍，從而使分離器的開(kāi)口量增加，直到液面回到標準，排液閥就會(huì )變得更小。通過(guò)調節壓縮機進(jìn)口壓力來(lái)調節循環(huán)回流閥的開(kāi)度，從而保證壓縮機工作的穩定，并在停車(chē)時(shí)保持開(kāi)啟狀態(tài)，從而避免由于壓縮機腔內的壓力而造成轉子翻轉。
2.潤滑油系統
VOCs螺桿壓縮機組潤滑油系統的油箱為獨立的儲罐，與其基座共用。在啟動(dòng)壓縮機主機之前，應先啟動(dòng)油泵，讓油壓超過(guò)平衡室的壓力，對機組進(jìn)行充分的潤滑，避免造成設備的損傷。若使用干式氣體密封，應注意在潤滑油泵啟動(dòng)時(shí)，要對于干式氣密性軸承進(jìn)行密封，否則，對潤滑油泵將不能打開(kāi)，很可能會(huì )破壞干式氣體密封。
三、機組運行條件
VOCs壓縮機的運行管理，應嚴格按照相關(guān)技術(shù)標準實(shí)施，并對壓力、溫度、壓差、液位、振動(dòng)指標實(shí)施遠程監控。
1.排氣溫度
螺桿壓縮機的排氣溫度不宜太高，否則會(huì )導致機油性能下降，轉子和機殼發(fā)生較大的變形。由于壓縮介質(zhì)VOCs氣體極易揮發(fā)，因此必須嚴格控制廢氣溫度，使其出口溫度不能超過(guò)85℃，根據控制系統的檢測，需要對其在運行過(guò)程中進(jìn)行噴射冷卻。
2.進(jìn)排氣壓力
由于壓縮機組體積比的特點(diǎn)，在氣相成分穩定時(shí)，通常采取欠壓的方式，而根據實(shí)際的設計和使用經(jīng)驗，其出口壓差范圍控制在8%之內，因而具有較高的效率。采用壓縮機出口回流來(lái)控制排氣量，既能有效地改善機組的工作穩定性，又能與流量調整結合起來(lái)，達到調節生產(chǎn)過(guò)程的負荷，一般在15%左右，這是合理選擇驅動(dòng)系統的主要參數，避免出現大馬拉小車(chē)的現象。
3.潤滑油總管壓力
潤滑油總管壓力不宜太小，否則會(huì )導致機油無(wú)法順利進(jìn)入軸承和密封，從而影響到整個(gè)設備的工作。一般潤滑油的主要出口壓力不超過(guò)0.25MPa，在大型設備的使用中，但潤滑線(xiàn)路較長(cháng)時(shí)，為了減少潤滑油總管的壓力波動(dòng)，可以設置儲能器，通常使用囊式儲能器。
4.機身振動(dòng)
機箱的振動(dòng)是對機組運行狀況的一個(gè)重要的監控指標，檢測點(diǎn)通常設置在每一軸支撐或支座上，沿徑向和軸向測得。VOCs裝置也有軸向、徑向兩個(gè)方向的振動(dòng)檢測，采用轉速傳感器將信號傳輸到控制系統，應用報警系統進(jìn)行控制。
四、MPS機械保護控制系統
MPS機械保護控制系統是一種用于保證螺桿壓縮機組安全、穩定工作的儀器控制系統。該系統根據螺桿壓縮機的工作特性和工作工況，在不同的控制點(diǎn)布置控制儀表，采集溫度、壓力等多種信號，實(shí)現對機組的實(shí)時(shí)監測，當控制點(diǎn)出現異常時(shí)，提供調整、報警、聯(lián)鎖停車(chē)等功能。系統根據設計需求，包括系統報警、聯(lián)鎖顯示、串行通信連接狀態(tài)的顯示、報警等。
1.MPS控制要求
MPS最高級別的控制需求時(shí)安全性，因此會(huì )有對應的聯(lián)動(dòng)停車(chē)功能；二級控制需求為預警，并具備相應的警報功能；現場(chǎng)集中展示其技術(shù)指標。通常的控制方法是通過(guò)調整閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)確保設備的正常工作。
2.MPS控制邏輯
?。?）聯(lián)鎖邏輯
針對壓縮機組的工況，MPS控制系統提供了一個(gè)聯(lián)動(dòng)控制邏輯，即在合成氣壓力較低、供油總管入油氣壓較低、油罐火災溫度較低時(shí)，壓縮機組不能啟動(dòng)。如果進(jìn)氣壓力太低，將會(huì )使壓縮機組的排氣閥產(chǎn)生二次壓力，導致壓縮機組產(chǎn)生明顯抖動(dòng)；潤滑油溫度、壓力不合格，對潤滑性能有較大的危害。當機油供給總管的壓力和廢氣溫度達到警告值時(shí)，就會(huì )引起應急剎車(chē)，以避免壓縮機出現不可逆的機械損壞。同時(shí)，針對安全儀器系統的相應級別的要求，采用適當方法，避免儀器的錯誤和信號的波動(dòng)。
?。?）報警邏輯
除聯(lián)鎖邏輯外，其他重要物理量也設有報警功能。如：入口濾清器壓差報警，提醒濾芯出現阻塞，需要更換濾芯；廢氣壓力報警；機油進(jìn)油總管報警；機油濾清器的差壓，噴液過(guò)濾器的差壓；壓縮機進(jìn)、排氣溫度報警；機油供給總管溫度報警；主機軸承高溫報警；電機定子線(xiàn)圈高溫報警；氣液分離裝置的液面高度報警；潤滑罐液面下降，壓縮機外殼振動(dòng)報警；當所有的警報信號超過(guò)正常值時(shí)，會(huì )發(fā)出聲音和燈光警告，以警示操作者采取相應的措施，比如更換濾芯。
?。?）閥門(mén)調節邏輯
VOCs螺桿壓縮機的調節器是專(zhuān)門(mén)的節閥調節閥。設備內采用了循環(huán)回流閥調節邏輯，以實(shí)現機械穩定，從而保證了壓縮機的穩定運行，同時(shí)也具有調整電流方向的作用。在停車(chē)過(guò)程中，此閥門(mén)始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，起到平衡壓縮機進(jìn)、排氣兩個(gè)壓力差的功能。VOCs壓縮機的排氣溫度與壓力比、噴液量、工作腔內的溫度有關(guān)，在實(shí)際應用中，一般不能超過(guò)85℃。因此，利用壓縮機的廢氣溫度來(lái)控制循環(huán)噴射閥的開(kāi)度，將從氣液分離器中分離出來(lái)的液體直接噴射到壓縮機空腔中，從而避免由于熱膨脹引起的咬合，自動(dòng)排液閥控制是根據氣液分離器的液面變化來(lái)調整排放。
3.MPS主要部件及儀表選型
在螺桿壓縮機系統的實(shí)際應用中，對機身和適當位置的裝置也要有一定的防震動(dòng)性能，由于VOCs氣體具有高腐蝕性、易揮發(fā)的特點(diǎn)，所以，對所有與VOCs廢氣管道接連的儀表、閥門(mén)、閥芯閥體等均采用了不銹抗酸鋼板，并建議采用更高級別的材料。
從螺桿壓縮機的工作性質(zhì)出發(fā)，在實(shí)際應用中應該根據其結構和工作特點(diǎn)，合理選型、合理配置，使其具有更好的性能。
VOCs螺桿壓縮機組使用要注意的問(wèn)題：一是根據廢氣的壓力合理選取梯級，利用高效的逆流來(lái)進(jìn)行穩壓和調整，確保出口壓差，提高機組的運行效率。其次，對壓縮機組的MPS的聯(lián)鎖邏輯進(jìn)行適當的設定，可以有效地防止壓縮機組頻繁停機和機械損壞。最后，選用適當的MPS元件，可以有效地降低工程造價(jià)。壓縮機組在MPS系統的實(shí)時(shí)監控與保護下，可用于高壓輸送VOCs廢氣，從而為螺桿壓縮機在廢氣處理領(lǐng)域市場(chǎng)打下良好的基礎。
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目前，處理VOCs氣體的方法主要是吸附法和燃燒法，吸附法對于少量廢氣處理方法來(lái)說(shuō)可以實(shí)行，對于大量VOCs廢氣處理來(lái)說(shuō)，還是需要用燃燒方法來(lái)解決，而且不會(huì )產(chǎn)生二次污染，進(jìn)入燃燒裝置的VOC氣體需要達到一定濃度，一種方法是使用壓縮機進(jìn)行壓縮使VOCs氣體達到一定濃度，進(jìn)入燃燒裝置進(jìn)行處理。
螺桿式壓縮機由于其優(yōu)點(diǎn)應用在很多行業(yè)，針對VOCs廢氣處理工藝的特點(diǎn)，螺桿式壓縮機具有很好的適用性，特別適合其工藝操作。同時(shí)，螺桿壓縮機內部結構簡(jiǎn)單，部件數量較少，運行中一旦發(fā)生故障，可以輕松查找部位，具有維護簡(jiǎn)單，故障處理檢修方便的特點(diǎn)。
由于VOCs廢氣成分復雜，需要做好防爆保護措施，因而需要配置的螺桿壓縮機在進(jìn)行氣體壓縮冷卻時(shí)，不能使壓縮氣體含油，盡量選用無(wú)油干式螺桿壓縮機。目前，市場(chǎng)上無(wú)油干式螺桿壓縮機是以雙螺桿壓縮機為主，這種壓縮機技術(shù)也非常成熟，只需要根據現場(chǎng)工況要求進(jìn)行調整。
二、VOCs螺桿壓縮機組流程
從上游裝置排出的VOCs氣體經(jīng)由濾清器直接進(jìn)入壓縮機氣缸腔，進(jìn)行壓縮，在相應的氣壓調節與溫度控制下流出氣缸，最后再經(jīng)由廢氣單向閥門(mén)進(jìn)入排氣管。
1.氣液系統
VOCs廢氣壓縮機的進(jìn)氣室可以噴射出潤滑油，起到冷卻、潤滑作用。在此處理過(guò)程中，溶劑和循環(huán)水先從壓縮機流出，經(jīng)冷卻后，再流入氣固界面分離器，隔離后，經(jīng)噴射濾清器，再將其送至壓縮機的吸入室。其中一部分氣液分離后，通過(guò)回流閥進(jìn)入壓縮機進(jìn)口，調節流量，穩定進(jìn)口壓力。壓縮時(shí)，在裝置吸入室內補充液體，這時(shí)，分離器液面開(kāi)始逐漸升高至系統設置的標準，人工關(guān)閉補液閥，通過(guò)對壓縮機出口溫度的調節，可以增加或減少循環(huán)噴射閥的開(kāi)度。隨著(zhù)系統的長(cháng)期使用，在分離過(guò)程中，凝結物的數量會(huì )不斷增加，從而使液面超出系統的預設范圍，從而使分離器的開(kāi)口量增加，直到液面回到標準，排液閥就會(huì )變得更小。通過(guò)調節壓縮機進(jìn)口壓力來(lái)調節循環(huán)回流閥的開(kāi)度，從而保證壓縮機工作的穩定，并在停車(chē)時(shí)保持開(kāi)啟狀態(tài)，從而避免由于壓縮機腔內的壓力而造成轉子翻轉。
2.潤滑油系統
VOCs螺桿壓縮機組潤滑油系統的油箱為獨立的儲罐，與其基座共用。在啟動(dòng)壓縮機主機之前，應先啟動(dòng)油泵，讓油壓超過(guò)平衡室的壓力，對機組進(jìn)行充分的潤滑，避免造成設備的損傷。若使用干式氣體密封，應注意在潤滑油泵啟動(dòng)時(shí)，要對于干式氣密性軸承進(jìn)行密封，否則，對潤滑油泵將不能打開(kāi)，很可能會(huì )破壞干式氣體密封。
三、機組運行條件
VOCs壓縮機的運行管理，應嚴格按照相關(guān)技術(shù)標準實(shí)施，并對壓力、溫度、壓差、液位、振動(dòng)指標實(shí)施遠程監控。
1.排氣溫度
螺桿壓縮機的排氣溫度不宜太高，否則會(huì )導致機油性能下降，轉子和機殼發(fā)生較大的變形。由于壓縮介質(zhì)VOCs氣體極易揮發(fā)，因此必須嚴格控制廢氣溫度，使其出口溫度不能超過(guò)85℃，根據控制系統的檢測，需要對其在運行過(guò)程中進(jìn)行噴射冷卻。
2.進(jìn)排氣壓力
由于壓縮機組體積比的特點(diǎn)，在氣相成分穩定時(shí)，通常采取欠壓的方式，而根據實(shí)際的設計和使用經(jīng)驗，其出口壓差范圍控制在8%之內，因而具有較高的效率。采用壓縮機出口回流來(lái)控制排氣量，既能有效地改善機組的工作穩定性，又能與流量調整結合起來(lái)，達到調節生產(chǎn)過(guò)程的負荷，一般在15%左右，這是合理選擇驅動(dòng)系統的主要參數，避免出現大馬拉小車(chē)的現象。
3.潤滑油總管壓力
潤滑油總管壓力不宜太小，否則會(huì )導致機油無(wú)法順利進(jìn)入軸承和密封，從而影響到整個(gè)設備的工作。一般潤滑油的主要出口壓力不超過(guò)0.25MPa，在大型設備的使用中，但潤滑線(xiàn)路較長(cháng)時(shí)，為了減少潤滑油總管的壓力波動(dòng)，可以設置儲能器，通常使用囊式儲能器。
4.機身振動(dòng)
機箱的振動(dòng)是對機組運行狀況的一個(gè)重要的監控指標，檢測點(diǎn)通常設置在每一軸支撐或支座上，沿徑向和軸向測得。VOCs裝置也有軸向、徑向兩個(gè)方向的振動(dòng)檢測，采用轉速傳感器將信號傳輸到控制系統，應用報警系統進(jìn)行控制。
四、MPS機械保護控制系統
MPS機械保護控制系統是一種用于保證螺桿壓縮機組安全、穩定工作的儀器控制系統。該系統根據螺桿壓縮機的工作特性和工作工況，在不同的控制點(diǎn)布置控制儀表，采集溫度、壓力等多種信號，實(shí)現對機組的實(shí)時(shí)監測，當控制點(diǎn)出現異常時(shí)，提供調整、報警、聯(lián)鎖停車(chē)等功能。系統根據設計需求，包括系統報警、聯(lián)鎖顯示、串行通信連接狀態(tài)的顯示、報警等。
1.MPS控制要求
MPS最高級別的控制需求時(shí)安全性，因此會(huì )有對應的聯(lián)動(dòng)停車(chē)功能；二級控制需求為預警，并具備相應的警報功能；現場(chǎng)集中展示其技術(shù)指標。通常的控制方法是通過(guò)調整閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)確保設備的正常工作。
2.MPS控制邏輯
?。?）聯(lián)鎖邏輯
針對壓縮機組的工況，MPS控制系統提供了一個(gè)聯(lián)動(dòng)控制邏輯，即在合成氣壓力較低、供油總管入油氣壓較低、油罐火災溫度較低時(shí)，壓縮機組不能啟動(dòng)。如果進(jìn)氣壓力太低，將會(huì )使壓縮機組的排氣閥產(chǎn)生二次壓力，導致壓縮機組產(chǎn)生明顯抖動(dòng)；潤滑油溫度、壓力不合格，對潤滑性能有較大的危害。當機油供給總管的壓力和廢氣溫度達到警告值時(shí)，就會(huì )引起應急剎車(chē)，以避免壓縮機出現不可逆的機械損壞。同時(shí)，針對安全儀器系統的相應級別的要求，采用適當方法，避免儀器的錯誤和信號的波動(dòng)。
?。?）報警邏輯
除聯(lián)鎖邏輯外，其他重要物理量也設有報警功能。如：入口濾清器壓差報警，提醒濾芯出現阻塞，需要更換濾芯；廢氣壓力報警；機油進(jìn)油總管報警；機油濾清器的差壓，噴液過(guò)濾器的差壓；壓縮機進(jìn)、排氣溫度報警；機油供給總管溫度報警；主機軸承高溫報警；電機定子線(xiàn)圈高溫報警；氣液分離裝置的液面高度報警；潤滑罐液面下降，壓縮機外殼振動(dòng)報警；當所有的警報信號超過(guò)正常值時(shí)，會(huì )發(fā)出聲音和燈光警告，以警示操作者采取相應的措施，比如更換濾芯。
?。?）閥門(mén)調節邏輯
VOCs螺桿壓縮機的調節器是專(zhuān)門(mén)的節閥調節閥。設備內采用了循環(huán)回流閥調節邏輯，以實(shí)現機械穩定，從而保證了壓縮機的穩定運行，同時(shí)也具有調整電流方向的作用。在停車(chē)過(guò)程中，此閥門(mén)始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，起到平衡壓縮機進(jìn)、排氣兩個(gè)壓力差的功能。VOCs壓縮機的排氣溫度與壓力比、噴液量、工作腔內的溫度有關(guān)，在實(shí)際應用中，一般不能超過(guò)85℃。因此，利用壓縮機的廢氣溫度來(lái)控制循環(huán)噴射閥的開(kāi)度，將從氣液分離器中分離出來(lái)的液體直接噴射到壓縮機空腔中，從而避免由于熱膨脹引起的咬合，自動(dòng)排液閥控制是根據氣液分離器的液面變化來(lái)調整排放。
3.MPS主要部件及儀表選型
在螺桿壓縮機系統的實(shí)際應用中，對機身和適當位置的裝置也要有一定的防震動(dòng)性能，由于VOCs氣體具有高腐蝕性、易揮發(fā)的特點(diǎn)，所以，對所有與VOCs廢氣管道接連的儀表、閥門(mén)、閥芯閥體等均采用了不銹抗酸鋼板，并建議采用更高級別的材料。
從螺桿壓縮機的工作性質(zhì)出發(fā)，在實(shí)際應用中應該根據其結構和工作特點(diǎn)，合理選型、合理配置，使其具有更好的性能。
VOCs螺桿壓縮機組使用要注意的問(wèn)題：一是根據廢氣的壓力合理選取梯級，利用高效的逆流來(lái)進(jìn)行穩壓和調整，確保出口壓差，提高機組的運行效率。其次，對壓縮機組的MPS的聯(lián)鎖邏輯進(jìn)行適當的設定，可以有效地防止壓縮機組頻繁停機和機械損壞。最后，選用適當的MPS元件，可以有效地降低工程造價(jià)。壓縮機組在MPS系統的實(shí)時(shí)監控與保護下，可用于高壓輸送VOCs廢氣，從而為螺桿壓縮機在廢氣處理領(lǐng)域市場(chǎng)打下良好的基礎。
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