生物质压缩机的发展

挥发性有机化合物

当环境保护署在1970年成立的时候，它利用国会的授权发布了各种各样的法规关于污染物排放到这个国家的土地，水和空气中。多年来，空气污染一直是环保署推行严格管制挥发性有机化合物或挥发性有机化合物排放的主要范畴之一。今天，这个政府机构的命令要求采取广泛的步骤来限制罐头厂、化工厂、炼油厂、发酵厂和垃圾填埋场的所有运营者的排放。正是由于这些规定，生物质量利用产业诞生了。

由于挥发性有机化合物是气体，因此控制和移动处理挥发性有机化合物的唯一方法是使用压缩机。在大多数情况下，收集和初始运输可通过鼓风机或其他动态排量压缩机完成，因为所需的压力比较低（通常低于1巴）。但环保署的授权不仅要求收集，而且要求将气体加工成无害的形式。对于大多数气体污染物，需要更高的压力比，因此需要容积式压缩机。

		两级旋转叶片蒸汽回收装置
		蒸汽回收装置系统供给火炬

介绍了蒸汽回收装置

这些新型压缩机应用被称为VRU或蒸汽回收装置。当压缩机行业面临挑战时，第一个反应是提出目前在类似应用中工作的压缩机设计。这意味着选择大口径定距件往复式压缩机。但是需要大型气瓶，因为较高体积的气体流量在低压下，这意味着需要大排量气瓶来处理气体。这些压缩机不仅需要非常昂贵的铸件，而且每个气缸还需要大量的阀门。由于气流的腐蚀性，阀门的更换通常非常昂贵。

正如工业空压机市场已经从大型往复式压缩机转向旋转式设计，VRU建筑公司也在朝着这个方向发展。美国得克萨斯州米德兰的Hy-Bon工程公司率先开发了旋转式气体压缩机，并开发了自己的旋转式叶片装置系列，设计使用灰铸铁或不锈钢铸件。塔尔萨的哈雷工业公司(Harley Industries)也在其气体压缩机单元中使用了现有的Allis Chalmers Ro-Flow叶片。

随着淹没式旋转螺杆压缩机作为工业空气标准的出现，压缩机制造商，如Sullair，通过创建自己的专用流程和气体压缩机部门，进入了天然气市场，总部位于德克萨斯州休斯顿。该集团随后被Le-Roi, Mycom和Gardner Denver天然气螺丝的独立包装商，因为他们在不断增长的蒸汽回收领域寻求机会。

升高的排放压力要求达到

虽然美国环保署要求污染控制，但燃烧或处理挥发性有机化合物气体的成本仍然很高。直到20世纪80年代的石油禁运带来了能源成本的新经济现实。现在突然间一百万英热单位的废气有了真正的现金价值。废气现在可以用作锅炉产生蒸汽的燃料。大约在同一时间，小型天然气发电涡轮机从太阳能和其他开始考虑使用作为发电机和泵的电源供应商。这些热电联产应用为VRU运营商创造了成本回收机会，帮助支付强制污染控制要求的费用。

燃气轮机要求压缩机提供更高的燃气供应压力，这对VRU压缩机工程师提出了新的要求。随着VRU将燃气压缩至10至15巴的压力，小型涡轮机能够更高效地燃烧气体清洁剂。但是，这种提高的排放压力要求为VRU气体压缩机设计人员创造了一个全新的复杂性水平，并导致了气体压缩机发展的后续转变。

		发酵气体回收的双单级旋转螺杆系统
		LeRoi气体螺杆压缩沼气机组
		垃圾填埋场修复用大型两级Fuller旋转叶片系统

气体压缩机的选择与设计

在燃气压缩机选型中，压比和容积等变量仍然是影响机组选型的主要因素。但是，还必须考虑的是气流的不同组成。这是决定压缩机类型选择和运行温度的关键因素。在大多数生物质量应用中，甲烷(CH4)和其他较重的碳氢化合物(C2, C3, C4+)是基本成分。它是其他气体元素的混合物，如水蒸气(H2O)和各种其他气体，如氮气(N2)，二氧化碳(CO2)，硫化氢(H2S)和氯化氢(HCL)。所有这些组成了生物气体混合物，必须经过压缩才能通过燃烧获得气体能量。

气体压缩机设计中的一条基本规则要求，产生的压缩热必须始终超过最终压力下气流中任何气体成分的露点温度。这意味着压缩气流的温度必须始终高于气流中任何气体成分的露点。正如如果系统运行得太冷，空气压缩机会从压缩空气中的湿度中冷凝水一样。如果未超过任何部件的压力露点温度，则压缩气流也可能流出液体。在这里，这些不同气体成分的百分比也会有所不同，浓度越高，压缩机中沉淀的稀释液越多。压缩机中产生的酸会影响性能，最终破坏压缩机。

设计用于腐蚀性环境的压缩机油

由于在较高的排气压力下对气体的需求，泛油旋转螺杆压缩机成为设计的选择，因为单级旋转叶片需要一次通过润滑，不能处理较高的压力，而不使用第二级压缩。在这里，额外的液体洗涤器和级间冷却的成本增加了包装系统的巨大成本。除了提供轴承润滑和转子与定子之间的密封外，旋转螺杆还将其油系统作为直接接触的冷却剂，因此它们能够在单级中实现额外的压缩比。压缩机润滑油是螺杆压缩机的命脉，必须保持其完整性。为了解决这一问题，特种混合油已经取得了重大进展，例如德克萨斯州Tyler的Summit Industrial Products公司，开发了一系列定制的混合压缩机油，设计用于抵抗碳氢化合物稀释，并添加了专门用于这种腐蚀性服务的抑制剂。

VRU压缩机的流量控制一直是一个问题。在更小的单元操作启动/停止控制,寿力,加德纳丹佛和其他人也用他们的设计为滑动阀门和阀门控制转向开动内部绕过气体螺杆压缩机静叶,从而实现质量流量调节控制过程,并允许连续操作。这些控制机制增加了能力和灵活性。今天，许多系统现在使用变速驱动器，以提供一个平稳的流动燃料气体到涡轮发电厂。

旋转螺杆压缩机的问题发生在外部环境温度下降和生物质量的气体组成的波动将不同于设计外壳时。当这种情况发生时，就有可能发生液体滴出。较重的碳氢化合物和水在这些较冷的条件下特别容易脱落，并会稀释压缩机油。压缩机润滑油的稀释影响油的粘度，随着粘度的损失，螺杆轴承的金属直接接触和随后的故障。在螺丝中，这通常发生在最高负载轴承-雄转子止推轴承，因为它被设计为吸收转子的轴向推力。

旋转叶片压缩机

Tescorp Mattei气体叶片系统

作为蒸汽回收单元系统的两级全叶压缩机

俄克拉荷马州塔尔萨的Tescorp公司是VRU设计和制造的领先创新者之一，多年来一直提倡使用旋转叶片压缩机，比如富勒压缩机，因为它们的轴承系统更简单，一次通油系统。最近，他们与意大利空压机制造商Mattei合作。Tescorp总裁Vince Thomas表示，Mattei润滑油管理系统的独特设计使这种旋转叶片压缩机的运行性能与旋转气体螺杆一样好，甚至更好，同时仍然保持排放气流的温度调节。这种热控制消除了油稀释的问题，更重要的是，与合适的气体压缩机油，提供了比典型的气体螺杆更好的可靠性。

Mattei的气体叶片设计来自多年的操作经验，从提供他们的旋转叶片压缩机作为燃料气体压缩机在填埋和生物气体在欧洲的应用。在润滑油粘度是重要的防止露点的影响液体辍学压缩机油稀释,简单的滑动轴承系统用于Mattei叶片式压缩机只有面对径向负荷和它很好使用合成油的液体动力润滑。

美国环保署新规则和条例的影响

	油库蒸汽回收装置
	Mattei气体叶片系统作为蒸汽回收装置

虽然挥发性有机化合物的回收和控制已经取得了巨大的进步，但这并没有阻止环境保护局实施其行动，因为它继续收紧对碳氢化合物排放的限制。这些新要求的一部分直接涉及在较小的储油罐和储存设施中储存石油或其他液体。根据这些新法规的拟议分章，必须收集和处理所有排放蒸汽，这将适用于每年排放不超过6吨VOC气体的任何储罐。这似乎是碳氢化合物的大量排放，但实际相当于每天438立方英尺的天然气排放量。这相当于0.30 CFM。

许多人认为，这些罐体排放的新规则将导致对更小的现场蒸汽回收压缩机的强劲需求。由于这些法规也将适用于排放VOC气体的工业储罐，这将意味着许多以前未受影响的公司现在将参与安装和运行更小型、更标准化的蒸汽回收系统，这些系统将使用微型叶片和涡旋压缩机。

随着气体压缩机包装公司现在满足了帮助工业控制挥发性有机化合物排放的要求，环境保护局已经开始向其他政治关注领域发布法规。他们最新关注的焦点似乎是二氧化碳的排放，以及这种化合物对所谓的“温室”气体的产生所起的作用，这些气体导致了人们认为的“全球变暖”的威胁。环境保护局将重点放在二氧化碳排放的回收和控制上可能会带来好处，因为二氧化碳已被证明是一种优越的驱油剂，当在高压下注入时，将有助于提高老油田的石油产量。这一新用途现在为CO2气体提供了所需的经济价值，以帮助抵消政府规定的控制和处理成本。因此，从燃煤发电厂回收的二氧化碳将有助于生产更多的石油。

欲了解更多信息，请联系罗伯特·斯特朗，CLS（STLE认证润滑油专家），总裁，坚固公司

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2013年1月/2月