浅谈大型合成氨项目中离心式压缩机联合厂房的布置

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Briefly Discussing Layout for Joint Building ofCentrifugal Compressor in Large-sized Ammonia Synthesis ProjectWEI Huan-jing，TANG Hong，MA Ru- (Changzheng Engnicering Co.，Ltd.Lanzhou Branch，Lanzhou Gansu 730050 China)Abstract：Author has discussed the basic principle and factors to be mainly considered for the layout design of building of centrifugal compressors inthe large-sized synthesis ammonia pmject at present；has described the typical layout principle for the centrifugal compresors and their auxiliary equip-ment；has supposed the general rule and appropriate maters to be noticed for the design of joint building of compressors and the layout of the auxiliary e-quipment。

Key words：synthesis ammonia；centrifugal compressor；joint building of compressors；layout of equipmentdoi：10.3969/j.issn.1004-8901.2013.01.006离心式压缩机已广泛应用于合成氨项目中，根据合成氨生产工艺，离心式压缩机-般包括合成气压缩机、氨压缩机以及与合成氨配套的尿素用二氧化碳压缩机。由于这些机组往往集中布置在同-厂房(即联合厂房)内，随着合成氨项目的大型化，离心式压缩机机组规模增大，对联合厂房的设计与布置提出了更高的要求。笔者以当前大型合成氨项目中典型的离心式压缩机机组为例，试图探讨离心式压缩机联合厂房及其附属设备的典型布置要求。

1 联合厂房布置要求联合厂房的平面布置既要遵循平面布置的-般原则，还要符合《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)、《石油化工企业防火规范》(GB50160-2008)和《压缩机厂房建筑设计规定》(HG 20673-2005)的要求。同时，压缩机联合厂房的布置还要考虑以下因素。

1.1 在总图中的位置联合厂房在总图中的布置除满足防火规范要求外，应旧能靠近被抽吸的装置布置。例如，合成氨项目中氨压缩机主要是为脱硫脱碳和氨合成装置提供冷量，布置时氨压缩机应尽量靠近脱硫脱碳和氨合成装置，这样不仅可以减少管道长度及阻力，还减少了冷量的损失，增加了经济性。压缩机联合厂房在总图中的位置见图 1。

f I J×l I l J l l脱硫脱碳氨合成图1 压缩机联合厂房在总图中的位置作者简介：魏焕景(1984年 -)，男，江苏丰县人，2008年毕业于中国石油大学(北京)工业催化专业，工程师，从事煤化工工程项目的设计工作。

· 18· 化肥设计 2013年第51卷1.2 厂房尺寸要求1.2.1 长和宽厂房的长度主要撒于多台机组的布置方式，轴向串联布置的厂房较细长，而横向并列布置的厂房较短宽。厂房的宽度通常为 3 m的倍数，柱距可根据压缩机的基础柱子的定位初步确定，并考虑压缩机进出口管道的布置。混凝土立柱子的柱间距应旧能符合建筑物的模数 J。

1.2.2 层高以及高度设置厂房是否分层撒于压缩机的驱动机形式。

大型离心式压缩机通常以合成氨厂 自产蒸汽透平作为其驱动源，主要包括背压式汽轮机、凝汽式汽轮机和抽汽凝汽式汽轮机。采用电机驱动时，可单层布置。若采用背压式汽轮机，基聪低，管道可架空敷设不影响通行，可单层布置。凝汽式和抽汽凝汽式汽轮机需配备表冷器和凝结水泵，且附属设备较多，因此联合厂房-般设置为双层。第 1层为机组附属设备。第 2层为压缩机及汽轮机本体。

1 1- j §九 L. - ii LL 鞠 乏l圈 l ：谨瓯 j懋I I畲 耆 雷 - 墓l j图2 双层布置的压缩机联合厂房示例(立面)厂房的整体高度撒于第 1层和第 2层的层高。第 1层层高主要考虑表冷器和凝结水泵的安装高度，亦即要保证表冷器热井最低水位标高到凝结水泵人口中心线标高之间的高差减去两者之间管路的阻力，比凝结水泵必要气蚀余量大。国内外厂家大多给出了表冷器和凝结水泵的安装高度。

考虑经济性可将凝结水泵放置在地坑中以降低第1层的层高。同时需考虑压缩机进出口管道与地面的净空高度以及操作检修高度。第 2层的层高则要综合考虑吊车的高度以及放置在厂房内的高位油箱的高度。

1.3 敞开或封闭的选择因含有可燃气体压缩机，联合厂房首先考虑敞开式布置，这样通风好，有利于防火防爆。如果地区环境有差异亦可选择半敞开式厂房，第 1层敞开，第2层封闭。在此情况下，第2层可考虑设置钢篦子板，且厂房顶棚考虑设置排气天窗(见图 2)。

如果装置处于北方严寒或多风沙的地方，可没置封闭式压缩厂房，厂房封闭区内采暖通风应符合国家现行规范。

1.4 吊车的设置1.4.1 吊车的选用原则与设置要求大型合成氨厂压缩厂房须设置吊车，起吊质量- 般按照最大起吊件为选择原则。吊车跨距大小主要撒于厂房宽度以及起吊重物的类型、厂房基础要求等＄距是指起重机 2个轮轨中心线之间的距离。

吊车的轨顶标高-般是由压缩机或汽轮机的高度和最高点决定的，应保证吊起之后能顺利通过，-般情况下压缩机制造厂会给出机组中心线到吊车梁的最谢空高度。设置吊车时，厂房顶柱间距设置必须考虑吊车的侧方空隙要求，以防止吊车运行时与厂房顶柱侧面发生碰撞。

1.4.2 吊装孔的设置吊装孔的大小撒于最大起吊件的外形尺寸。

吊装孔的设置位置首先应考虑易于搬运，-般靠近主干道，以保证汽车能方便到达吊装孔下方；其次应考虑吊车的死点位置，即吊车的运行范围，因为车档的位置有限定，吊车不可能到达轨道的尽头，且吊钩与自身边缘有-定的距离，建议吊装孔不要设置在厂房 的边跨，以保证 吊装孔 的有效 吊装空间。

1.5 其他要求1.5.1值班室设置因为有合成气压缩机，联合厂房属于甲类厂房，根据《石油化工企业防火规范》(GB50160-2008)中5.2.16条规定，值班室不能与设有甲、乙类设备的房间布置在同-建筑物内，应在厂房外安全处独立设置，并做好防火防爆措施。

1.5.2 梯子的设置大于等于 300 m 的操作平台扶梯的设置 不少于2个梯子。若是甲类厂房，则 2个扶梯之问的距离不应大于50 m，乙类厂房不应大于100 m，同时还需考虑其所占空间及位置，布置时不能占据检修通道以及集中配管区域。

第 1期 魏焕景等 浅谈大型合成氨项目中离心式压缩机联合厂房的布置 .19。

1.5.3 柱间支撑在大型合成氨厂，压缩联合厂房长度较长，为了增加稳定性，通常会设置-跨或几跨柱间支撑(叉型)。在布置厂房的时候要提前与结构专业沟通，初步确定柱间支撑的数量和位置，以避开管道集中进出的跨列。

1.5.4 检修平台的设置双层布置的压缩厂房-般会设置检修用的平台，根据《石油化工工艺装置布置设计规范》(SH3011-2011)的规定，检修平台宜按大于4 kN/m均布荷载设计，大型设备的检修平台应按其最大检修件的荷重考虑。由于厂房内设置了固定的吊车，检修时通常会将检修件吊至第 1层地面，压缩机组的最大检修件通常为最大缸体或汽轮机的上盖，荷载较大，若按此设置平台是不经济的，为节省厂房构建成本，检修平台的荷载可按不小于4 kN/m均布荷载设计。

2 设备布置原则离心式压缩机机组-般包括压缩机本体、汽轮机及凝气系统设备、润滑油系统设备、气液分离器、换热器、干气密封盘、控制仪表盘等，设备布置时需从以下方面统筹考虑。

2.1 多机组机身的布置2.1.1 轴向串联布置轴向串联布置方式的优点是：①厂房较窄，吊车的跨度较小；②离管廊较近，减少了管道的长度，经济性较好。然而大型合成氨项 目中很少采用此种布置，原因是此种布置方式仅适合压缩机单机容量不大、总台数较少的情况，当台数较多的时候，串联布置的厂房较为细长，不利于总图布置，通常情况下不建议采用此种布置。

2.1.2 横向并列布置横向并列布置方式应用较多，适用于总台数较多，机组长度相差不太大的情况。这种布置方式的特点是 ：厂房的长度较小，宽度较大，吊车的跨度较大。但从总图布置的角度来说，长宽比例应合适才易于布置。

从厂房内部的布置来说，应灵活布置各机组之间的相对位置。例如，氨压缩机组应布置在厂房的边侧，因为其附属换热器、分离器较多，且含有液氨储槽，故氨压缩机机组宜布置在厂房的边侧。这样布置的优点除了-侧靠近管廊可以集中布置进出管道外，还可以利用两侧来设置平台放置液氨储槽、氨冷凝器或者蒸发式冷凝器等设备。若有 2台氨压缩机，则宜临近布置，以共用室外平台。另外，合成气压缩机附属设备较少，可灵活布置。压缩机横向并列布置示例见图3。

串图 3 压缩机横向并列布置示例2.2 附属设备的布置2.2.1 润滑油系统设备布置(1)油站。油站应靠近压缩机布置，且宜布置在压缩机的润滑油回油总管的出口侧，并留出油冷却器的抽芯空间。若是几台机组共用 1台油站，则需考虑将油站布置在距离这几台压缩机都较近的位置。

(2)高位油箱。高位油箱通常布置在室外厂房侧面钢平台上，并设有扶梯。在北方寒冷地区，高位油箱可布置在室内，如果布置在室外则应设置防凝措施，如蒸汽伴热或者增设电加热器。高位油箱的设置高度应符合压缩机制造厂家的要求。若制造厂家未提出安装高度要求，高位油箱的人口法兰处距压缩机轴线距离不可小于6 m 。

2.2.2 气液分离器气液分离器在压缩的过程中既要承担缓冲器的作用，又要使气体中的凝液在分离器中分离，不使液体进入压缩机气缸。分离器应旧能地靠近压缩机布置，这样可以使压缩机人口管道的压降最邢大较高的分离器可以布置在室外。

2.2.3 换热器(1)段问冷却器。段间冷却器的设置是为了移走气体压缩产生的热量，多为管壳式。冷却器与压缩机间的管道要求在满足柔性的情况下旧能地短，因此可布置在压缩机的下方。此外，冷却器布置时还应考虑管束的抽芯空间。

(2)氨冷凝器。氨压缩工艺要求设置冷凝器以把气氨冷凝成液氨。冷凝器-般放置在室外平台上，气氨冷凝后直接进入平台下方的液氨储槽内。

· 20· 化肥设计 2013年第51卷常用的氨冷凝器包括水冷器和蒸发式冷凝器。多台水冷器布置时设备和管道都须对称，以防止因管道阻力不同带来负荷差异而影响冷凝效果。若采用蒸发式冷凝器，多台蒸发式冷凝器之间以及与厂房墙壁之间应留出充足的距离，且排气 口应尽量高于附近建筑物，以防止排出的湿热空气沿墙回流至进气口而影响氨冷凝效果。蒸发冷凝器之间与建筑物间的最谢距离见表 1。

表1 蒸发冷凝器之间及与建筑物间的最谢距离台数 长度方向/m 宽度方向/m 双面墙(角墙)、三面墙、四面：hj/m注：本表仅作参考 ，具体按蒸发式冷凝器厂家要求。

2.2.4 抽真空设备的布置抽真空设备的作用是不断地将表冷器内的空气及其他不凝气抽走，以维持表冷器的真空，主要有射水抽气器与射汽抽气器2种抽气设备。

(1)射水抽气器。射水抽气器配套有射水水箱和射水泵，射水抽气器-般布置在第 1层地面上，且靠近表冷器。射水水箱附近应设置地沟，水从水箱溢流口溢出后直接排入地沟。

(2)射汽抽气器。射汽抽气器-般布置在第 2层平台上，其 目的是为了开车时方便操作，而且便于抽气器-段冷凝管设置 u型水封。

2.3 干气密封盘的布置合成气压缩机和氨压缩机均设有干气密封系统。干气密封盘应布置在压缩机缸体侧面，与压缩机基础边缘保持2 m以上的净距离 ，主操作界面应朝向压缩机组，干气密封盘后应设置检修通道。

2.4 现场仪表盘的布置对于大型压缩机组，现场仪表盘是与压缩机分开布置的。现场仪表盘通常布置在靠近压缩机驱动机端且四周无障碍物、易于操作和检修的位置。

多台机组的现场仪表盘应集中布置在第2层易于操作的位置。

3 结语(1)通过对大型合成氨项目中离心式压缩机联合厂房的设计原则和重点考虑的因素的探讨，总结出压缩机联合厂房设计的规律以及设备布置的原则，在对联合厂房进行设计和布置时可逐条分析对照，以确定出厂房的设计方案。

(2)虽然在工程设计时有-些原则和规律可循，但还应考虑每个工程的具体情况，灵活运用，综合考虑，不仅要满足规范的要求，还要听取业主的意见，才能使联合厂房的设计和布置更趋合理和完善。