上官岳锋，刘建园，安磊
（晋能控股装备制造集团天源山西化工有限公司，山西 高平048400）
［摘 要］晋能控股装备制造集团天源山西化工有限公司2×180 kt/a合成氨联醇装置于2006年5月建成投产，其制冷系统氨压缩机（单套装置设置1台氨压缩机，一开无备）与合成气压缩机均采用全凝式汽轮机驱动，运行过程中存在蒸汽消耗高、运行效率低、燃料煤耗偏高等问题。为积极响应国家能源“双控双降”政策，2025年8月对2台氨压缩机组实施了汽驱改电驱的节能改造（将原动机由汽轮机改为二级变频电机，由变频器控制电机频率以实现电机的变速运行，增设1台增速齿轮箱，并对润滑油系统、控制系统进行改进），并新增1台电驱离心式合成气压缩机。改造后，2台电驱氨压缩机运行成本降低1 328.09元/h，年可节约费用1 062.47万元，技改项目投资回收期约15.2个月；单位产品能耗可降低65.23 kgce/t（单位产品能耗达到基准水平），碳排放可减少69.42 kt/a，既可达到节能减排的目的，又可提升系统运行的稳定性与可靠性。
［关键词］氨压缩机；汽驱改电驱；变频电机；变频器；变速箱；润滑油系统；控制系统；效益分析
［中图分类号］TQ083；TH452 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）05-0063-03
0 引 言
晋能控股装备制造集团天源山西化工有限公司（简称天源山西化工）“40·60”项目于2006年5月建成投产，设计产能为2×180 kt/a合成氨、2×20 kt/a甲醇、2×300 kt/a尿素。其中，2套合成氨联醇装置制冷系统氨压缩机（单套设置1台氨压缩机，一开无备）与合成气压缩机（单套装置设置1台合成气压缩机，一开无备）均采用汽轮机驱动,服役近20 a来，总体运行稳定，目前氨醇实际产能达500 kt/a。
受氨压缩机与合成气压缩机均为全凝式汽轮机驱动的影响，运行过程中蒸汽消耗高、运行效率低、燃料煤耗偏高，导致单位产品（液氨、甲醇）能耗达不到《工业重点领域能效标杆水平和基准水平（2023年版）》中的基准水平。为积极响应国家能源“双控双降”政策，天源山西化工于2025年8月气化工艺改造期间，同步对2台氨压缩机组进行由汽驱改电驱的节能改造，并新增1台电驱离心式合成气压缩机（共3台合成气压缩机形成“两开一备”的运行模式），以促进单位产品能耗达到基准水平。以下对氨压缩机汽驱改电驱工作作一小结。
1 背景情况
1.1 氨压缩机系统工艺流程
本合成氨联醇装置中氨压缩机的任务主要是为氨合成、NHD脱碳及醇烷化系统提供0 ℃及-10 ℃的冷源，其额定功率为3 358 kW。氨合成第二氨冷器和脱碳氨冷器内液氨蒸发形成的压力0.136 MPa、温度-10 ℃、流量22 168 m3/h（标态）的气氨，经外管分别进入一段进口闪蒸分离器（Y174101A/B），分离掉夹带的液氨后进入离心式氨压缩机一段进行压缩；醇烷化氨冷器、氨合成第一氨冷器内液氨蒸发形成的压力0.329 MPa、温度0 ℃的气氨进入二段进口闪蒸分离器（Y174102A/B）分离掉夹带的液氨后去离心式氨压缩机二段进行压缩。经两段压缩后的气氨，压力为0.795 MPa、温度为87.7 ℃，由氨压缩机段间引出进入段间水冷器（C174103A/B）冷却降温，而后气氨进入氨压缩机三段继续加压至1.64 MPa、温度111.6 ℃后进入卧式氨冷凝器（C174101A/B、C174102A/B），用32 ℃的循环水将气氨冷凝成40 ℃的液氨进入液氨贮槽（F174101A/B），经缓冲调节与稳压后送往用户。氨压缩机主要设计参数见表1。
1.2 汽轮机
氨压缩机采用杭州汽轮机厂生产的全凝式汽轮机驱动，汽轮机型号为NK25/28，配套设置凝汽器、冷凝液泵及两级抽气器等蒸汽冷凝及回收系统。汽轮机采用5.0 MPa、435～445 ℃、15～20 t/h次高压蒸汽驱动，次高压蒸汽经汽轮机做功后压力降至0.013 MPa（A）、温度降至52 ℃；汽轮机额定功率4 440 kW、正常功率3 358 kW（正常运行中蒸汽流量为18.5 t/h，据蒸汽焓值进行计算，汽轮机功率为3 443 kW）；汽轮机额定转速11 850 r/min、最大转速12 443 r/min、正常转速11 440 r/min，机械跳闸转速13 687 r/min、电子跳闸转速13 000 r/min，转速范围8 888～12 443 r/min，临界转速4 920 r/min，临界区3 600～5 200 r/min；调节油量106.3 L/min，调节油压≥0.85 MPa。
1.3 机组现场布置
氨压缩机型号为3MCL458，属单缸三段八级结构，机组为双层布置，户内安装。压缩机、汽轮机等主机布置在厂房二楼，润滑油站、凝汽器、冷凝液泵等辅机布置在一楼，润滑油事故停车高位油箱布置在机组回转轴线上方约 6 m处；压缩机与汽轮机（原动机）由叠片挠性联轴器联接，汽轮机和压缩机布置在同一钢底座上（从汽轮机侧看压缩机，汽轮机转向为顺时针），共用1套润滑油站。
1.4 润滑油系统
润滑油系统的主要任务是向氨压缩机、汽轮机提供润滑油，并向汽轮机调速器提供控制油。润滑油与控制油均采用N46#润滑油，系统主要由润滑油站、高位油箱、中间连接管路以及各种控制阀与检测仪表组成；润滑油站由油箱、油泵、油冷器、滤油器、压力调节阀、安全阀、各种检测仪表以及油管路和阀门等组成，所有设备均安装在一个钢结构底盘上。油箱内设置有电加热器，当油温低于22 ℃时，即可启动油泵，使油系统循环；当油温达（45±5） ℃时，电加热器会自动断电停止加热。设计供油量470 L/min，其中，压缩机润滑油量233 L/min，汽轮机润滑油量83.3 L/min、控制油量116 L/min。
2 改造方案
将原动机由汽轮机改为二级变频电机，由变频器控制电机频率以实现电机的变速运行，并增设1台增速齿轮箱，使压缩机转速达到原设计要求。在拆除汽轮机及其相关辅助设备、管路后，利用2套膜片联轴器分别联接压缩机与增速齿轮箱、增速齿轮箱与电机（电机为独立底座，增速齿轮箱、压缩机共用底座），从而将压缩机与增速齿轮箱、增速齿轮箱与电机联接成整体而增速传动（从电机侧看压缩机，增速齿轮箱的高速轴转向为顺时针、低速轴转向为逆时针）；压缩机、增速齿轮箱、驱动电机共用1套润滑油系统。
2.1 电机
更多内容详见《中氮肥》2026年第5期