3 工艺系统

    目前动力用不同压力等级的空气压缩机以及不同容量、压力的空气压缩机都已有生产，为压缩空气站不同净化等级、压力的供气系统的设备选型提供了条件。若单纯为简化供气系统而采用减压方式供应耗气量较大的低压压缩空气用户是不经济的。如额定容积流量为40m³/min、排气压力为0.7MPa的空气压缩机比功率为5.1kW/m³/min，而排气压力为0.3MPa时的比功率为3.17kW/m³/min，两者电功率消耗相差1.93kW/m³/min。当然，压力系统的增加会引起建筑面积、设备和管道的增加，正确的设计应综合考虑投资、能耗和建设用地等因素并通过经济比较后确定压力系统。

    1 新建压缩空气站的活塞空气压缩机、隔膜空气缩机或螺杆空气压缩机台数以3台至6台为宜，如站内只安装1台～2台机组，对确保供气、适应负荷变化以及备用容量等方面都较为不利，故下限推荐为3台。但空气压缩机台数过多，维护管理不便，建筑面积也增加，因此，当供气量大时，应采用大型机组。考虑到站房扩建的可能，新建站房初次装设机组的上限推荐为6台。

    单级喷油螺杆空气压缩机机组的比功率通常要比活塞空气压缩机和离心空气压缩机高10％～15％，从节能角度考虑，当单台空气压缩机额定电机功率大于300kW时，不宜选用。

    通常系统设计和压缩机选型配置原则都是按最大负荷条件(即100％负荷)并且给予一定余量考虑的。但在实际生产使用中，几乎所有的系统都是在偏离设计工况负荷下运行的。调查和资料显示：一般压缩空气系统的负荷率为60％～70％。根据美国能源部的调查数据，我国工业行业空气压缩机的负荷率比全球平均水平还要低十多个百分点。现有的绝大多数空气压缩机的负荷率调节装置采用的是进气节流方式，这种调节方式是以多耗能为代价的。以普通螺杆空气压缩机为例，在低负荷状况下运行时，效率会大幅降低，若在70％贫荷下运行，能耗是正常的1.3倍，在50％负荷下运行，能耗是正常的1.7倍，若负荷进一步降低，效率将急剧下降。按我国现有空气压缩机负载率为66％计算，能耗约是正常情况的1.4倍。实际运行中，用户用气量经常是变化的，从而引起管网和空气压缩机出口压力的波动。为了保证使用压力，通常控制这个压力使其向上波动，使得压力平均值高于需求值，也带来了额外的能耗。解决问题的关键是实现空气压缩机的高效变负荷运行。现在常见的比较节能的变负荷调节方式有调速、变容、进气导叶调节等。变频螺杆空气压缩机调速基本上能够保证空气压缩机的比功率变化不大，从而维持高效运行。另外，其调速响应比较快，通过智能控制能够使得空气压缩机的额定容积流量与用气量很快地保持一致，使得管网压力波动幅度很小，通常为0.01MPa～0.03MPa，这样能够降低管网平均压力，使系统高效运行，一般能够节约3％～5％的系统能耗。

    因此，规范提出空气压缩机组的工作应保证压缩空气站供气流量能够连续变化，在正常负荷下的供气压力波动幅度(即最大值与最小值之差)不宜超过0.05MPa，当负荷变化较频繁时，宜选用1台～2台具有变容或变频等气量调节功能的节能型空气压缩机。

    原条文规定同一品质、压力的供气系统中空气压缩机的机组型号不宜超过两种，是从方便维护管理、减少备品备件品种和检修等方面考虑的。由于本次修订建议站房内增设变频或变容调节空气压缩机，因此改为不宜超过三种。

    2 离心空气压缩机组的台数以2台～5台为宜。据对国内离心空气压缩机站的调研，多数站为2台～5台，既确保供气，又能适应负荷变化，维修管理也较为方便。离心空气压缩机组低于额定工况运行时，效率会大幅下降，且容易进入喘振状态，故提出其运行时的容积流量宜在额定容积流量的70％以上。对离心空气压缩机站最好选用同型号机组，这是因为同型号机组不仅工艺布置比较简洁，维修管理比较方便，而且技术特性基本相同，联合工作的稳定工况区域相对较大，从而提高站房的整体适应能力。

    3 工作压力大于或等于10MPa的空气压缩机生产厂家较少，为维修管理方便，“宜采用同一型号”。

3.0.2 本条是原规范第3.0.2条的修订条文。

    压缩空气站内的空气压缩机组需要定期轮换停机进行检修，在运行中也可能发生故障需要临时停机。当不能通过负荷调配来保证全厂(矿)的生产用气时，就必须考虑设置备用容量。

    备用容量的确定与各行业所使用的压缩空气的负荷特点有关。根据调查，各行业的负荷特点如表2所示。从表中可知，前二类行业的压缩空气站，当最大机组检修时，其余机组的额定容积流量应保证全厂(矿)生产所需的用气量。后一类行业的生产用气有调配的可能性，例如短期内将某些在第一、二班生产的用气户调配在第二、三班工作，以满足气量需求。又如对某些间歇性的生产用气，可以调配用气负荷以满足空气压缩机的检修要求。

表2  各行业负荷特点及备用容量要求

    经统计和计算可得出，安装的机组数量小于或等于5台的站房，以其中1台作为备用，大多数情况下就能满足生产和机组轮换检修的需要。

    离心空气压缩机根据其自身结构的特点，易损件少，事故率低，能可靠连续运行100天以上，当企业的生产计划和设备大修组织得当时，可不设置备用机组。

3.0.3 本条是原规范第3.0.3条的修订条文。

    进入空气压缩机的灰尘会使活塞空气压缩机的气缸拉毛，气阀结焦，导致需要经常停车清洗；会令离心空气压缩机的叶片拉毛、积垢，严重时会使压缩机转子失去动平衡。由于空气中的灰尘对空气压缩机的使用寿命和检修周期影响极大，故规范明确提出空气压缩机的吸气系统应设置相应有效的吸气过滤器或吸气过滤装置。

    在离心空气压缩机驱动电机的风冷系统进风口处，宜设置吸气过滤器或吸气过滤装置，是由于空气中的尘埃对被冷却的大型电动机的使用寿命和检修周期也有极大影响。

    离心空气压缩机调节进气量的进口调节阀或进口导叶通常设在压缩机与吸气过滤装置之间。

3.0.4 本条为新增条文。

    考虑到空气中的灰尘对空气压缩机使用寿命和检修周期的影响及高压压力状态下压缩空气内的尘粒对管道的强力冲刷、磨损，对空气压缩机的吸气过滤器提出具体参数要求，以保证设备和系统的安全高效运行。原国家标准《容积式空气压缩机进气滤清消声器》GB/T 13276-1991规定，40μm微粒的滤除效率大于95％，阻力损失小于800Pa～1000Pa。而几大空气压缩机制造商提出的过滤精度要求为10μm～15μm。经调查，容积式空气压缩机的过滤器普遍高于此标准，因此提出“活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机和螺杆空气压缩机的吸气过滤器或吸气过滤装置，对于粒径大于或等于15μm微粒的滤除效率不应低于99.5％，且洁净时的压力降不应大于800Pa”。

    美国石油学会标准《石油、化工和气体工业用组装型整体齿轮增速离心式空气压缩机》API 672-2004规定：“通过清洁过滤器元件的压力降，应不超过5.0mbar(2英寸水柱)表压。进口流量范围上，除掉最少99.5％的规格为2μm或2μm以上颗粒。”经调查，离心空气压缩机的过滤器普遍高于此标准，故参照采用。

3.0.5 本条是原规范第3.0.4条的原条文。

    室内吸气将使室内温度降低，影响采暖；活塞空气压缩机气流有脉动，会使操作人员感到不舒服；吸气口虽然加了消声器，但噪声仍在82dB(A)～85dB(A)左右。由于以上原因，吸气口宜装设在室外，世界上许多空气压缩机制造厂也是这样推荐的。在夏热冬暖地区，夏天室内吸气可把热量排走，对降温有好处，但只有低噪声和气流脉动对站内环境影响不明显的螺杆空气压缩机和小型活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机方可放在室内。据调查，将额定功率不大于55kW的活塞空气压缩机吸气口设置在室内时，操作人员无不适感觉。螺杆空气压缩机的吸气口放在室内时，一般无不适感觉。

3.0.6 本条是原规范第3.0.5条的原条文。

    风冷空气压缩机组在工作中所散发的热量如排在室内会严重恶化室内环境，甚至影响机组的正常工作，故其冷却排风宜排至室外。

3.0.7 本条为原规范第3.0.6条的修订条文。

    压缩空气系统中，储气罐的主要功能有两个：一是起缓冲作用，减少空气压缩机出口的气流脉动，亦称缓冲罐；二是起储存气体的作用，防止负荷陡增时系统压力的下降，有时也称贮气罐。高压压缩空气站也有采用储气瓶组的。本规范考虑到行业的习惯称呼，除将串联压缩机系统中前置空气压缩机与后置空气压缩机之间的储罐称为缓冲罐外，其余一律称为储气罐。

    活塞空气压缩机和隔膜空气压缩机均属于往复式压缩机，排气气流脉动较大，对系统及干燥净化装置不利，也影响用户使用，故规定后面应设置储气罐。

    从压缩空气站的事故来看，除超压、水击或机械事故外，凡燃烧爆炸无不与油有关。油是燃烧爆炸的内因，排气温度过高、空气中含粉尘、静电感应等是外因。装设后冷却器既能清除部分油水，又能降低压缩空气的温度，对减少油垢和油在高温下形成积炭都有好处。因此，装设后冷却器对减少压缩空气系统发生燃爆事故是一种积极的、较为有效的措施，从国内外一些燃爆事故来看，大都发生在未装后冷却器的压缩空气系统内，由此也说明了后冷却器在这方面具有较大的作用，现行国家标准《固定的空气压缩机安全规则和操作规程》GB 10892中的有关条文也强调应装设后冷却器。为了保证安全，规范规定活塞空气压缩机都应装设后冷却器。

    气体经冷却可析出相当一部分的油水，若后冷却器带有油水分离器结构，可减少管路、储气缸的油水聚积，有利于安全。目前制造厂配套的后冷却器都带有此结构，因此，后冷却器后就不必再设油水分离器了。

    根据对150多个压缩空气站的调查，机组与供气总管之间绝大多数采用单独的排气系统，即各机组之间不共用后冷却器和储气罐，普遍反映这种系统简单、管理方便、不会误操作。有个别站空气压缩机合用或轮用储气罐或后冷却器，使管道系统复杂化，从而带来误操作及管道振动等不良后果。

    离心空气压缩机是否配置后冷却器和储气罐，应根据用户的需要确定。有的用户对压缩空气的温度有要求，有的用户与空气压缩机组成一个工艺流程，是否配置以上设备需要据情况而考虑。一般情况下，因为离心空气压缩机末端排气温度达200℃以上，为了保证安全、降低室内温度和除去部分水分，在机组末端应装设后冷却器。

    鉴于本条涉及内容处理不当容易引起事故，因此确定为强制性条文。

3.0.8 本条为新增条文。

    储气罐具有一定的除油水功能，布置在干燥净化设备之前可以减轻其负担，且可以降低气流脉动对干燥剂的影响。但有的储气罐需要瞬间释放大量压缩空气，如设置在干燥净化装置前则需要大大增加干燥净化装置的容量，这种情况下应在干燥净化装置后另行设置储气罐。

3.0.9 本条为新增条文。

    不同压力的空气压缩机串联运行时，需在高、低压缩机之间设置缓冲罐，以平衡二者之间的进、排气流量，否则易引发事故，因此该条确定为强制性条文。

3.0.10 本条为新增条文。

    对于洁净压缩空气站工艺系统，强调尽可能减少中间污染环节和堵塞一切污染渠道。实践表明，装在干燥净化装置后专门用于气体储存的储气罐罐体和系统管路及其附件，如调节器、阀门、法兰等，比气体自身更具有污染力。内表面未作任何处理的储气罐，由于气体中的水分和微量氧会造成金属腐蚀，当气流通过时，腐蚀污染物就释放出来，使得洁净气体的质量受到污染破坏。所以，储罐体内表面应当是抛光的，但这一点实施难度极大，而且不易持久，因此要求内衬不锈钢或全部为不锈钢材质。

    条文中规定的等级界限是根据现行国家标准《压缩空气  第1部分：污染物净化等级》GB/T 13277.1的规定确定的。

3.0.11 本条是原规范第3.0.7条的修订条文。

    目前常见的压缩空气干燥装置有两种基本型式：冷冻式和吸附式。吸附式又分为加热再生吸附式、无热再生吸附式、微热再生吸附式、压缩热再生吸附式等，它们各具特点并有一定的使用范围，在工程设计中主要是根据用户对压缩空气干燥程度的要求及处理空气量和压力的要求，经技术经济比较后确定。

    空气干燥装置系静置设备，只要操作维护得当可连续长期运转，一般可不设备用。当用户有不能中断供气的要求时，为防止装置的温度控制或自动操作系统突然失灵，设置备用空气干燥装置是必要的。

    目前国内压缩空气系统常常低负荷运行，从而造成压缩空气后处理设备的低效率运行。在设计选型时，压缩空气干燥装置通常是按照系统最大负荷来配置的，而且普遍没有变负荷调节功能，当系统低负荷运行时，干燥装置依然按照满负荷方式运转，耗电、耗气不变，从而造成系统运行效率的下降。如果系统配置大型干燥器进行集中干燥，系统的运行效率将更低。因此，要求压缩空气干燥装置的总处理容量，应能根据站房实际运行负荷进行调节。通常做法是压缩空气干燥装置与空气压缩机采用一一对应的配置，当部分空气压缩机停机时，相应台数的压缩空气干燥装置也停止运行。另外，目前冷冻式干燥装置、吸附式干燥装置均已有变负荷技术，为保证压缩空气系统在部分负荷工况下的高效运行，在系统设计时，推荐采用带负荷调节功能的压缩空气干燥装置。

    目前常见的压缩空气干燥装置中，干燥装置能耗与压缩机能耗的比例，冷冻式约为3％～5％，加热再生吸附式约为8％～10％，无热再生吸附式、微热再生吸附式约为18％，压缩热再生吸附式为1％～2％。一般情况下，为节约能耗，干燥装置选型时应尽可能选用能耗少的。

3.0.12 本条是原规范第3.0.8条、第3.0.10条的修订条文。

    活塞空气压缩机和隔膜空气压缩机均属于往复式压缩机，气流脉动很大，直接进入吸附式干燥装置会对干燥剂产生不利影响，  因此要求吸附式干燥装置放在储气罐之后。

    采用不同压力的空气压缩机串联运行系统时，干燥装置如果设置在后置空气压缩机后，将使干燥装置压力等级大大提高，增加设备成本，因此建议设置在缓冲罐后、后置空气压缩机前。

    目前国内冷冻式空气干燥装置、吸附式空气干燥装置普遍按40℃入口气体温度设计，处理温度超过40℃的气体时将使空气干燥装置效率下降，达不到设计参数要求，造成压缩空气品质的下降。因此，除非采用特别设计的空气干燥装置，通常进入冷冻式空气干燥装置、吸附式空气干燥装置吸附塔的压缩空气温度不宜超过40℃。

    压缩空气中含有的油分将影响空气干燥装置的正常运行，导致吸附式干燥装置的吸附剂失效或冷冻式干燥装置的换热器效率下降，因此，当选用有油润滑的空气压缩机时，压缩空气必须有效地去除油分后方可进入空气干燥装置。

3.0.13 本条是原规范第3.0.9条的修订条文。

    根据调查，压缩空气中的油和尘粒对吸附式干燥装置中吸附剂的使用年限和吸附容量有着重大影响，如果空气或管路中的尘粒进入吸附剂内，在吸附剂再生时，部分尘粒会残留在吸附剂内而不能排出，日积月累将会缩短吸附剂的使用年限。对于冷冻式干燥装置，压缩空气中的尘粒沉积在换热器中易结垢，影响换热器效率。另一方面，压缩空气经过吸附式干燥装置后会有一些吸附剂粉尘进入其中，经过冷冻干燥装置后会有一些残留的油水和尘粒。因此，在空气干燥装置前、后均应设置相应精度的压缩空气过滤器。 

    压缩空气输送管路及附件对已经由高精度空气过滤器过滤后的空气会有污染，据测定，一个不锈钢阀门启闭时，可产生大于或等于0.5μm的尘粒几个、几十个甚至更多。所以，为避免压缩空气输送管路的影响，应在洁净气用气设备处设置相应精度的过滤器，以确保用气质量。压缩空气站内一般仅设置初、中效过滤器。

     配气台内设置有各路气体调压器、切断阀、过滤器、压力表、旁通管等基本配置，调压器后气流中的污染物粒子极易积聚，并能够形成较大的粒子团，因此，对于湿度等级高于或等于2级或固体颗粒等级高于或等于2级的干燥和净化压缩空气系统，其配气台前、后应设置相应精度的压缩空气过滤器。

    空气过滤器为静置设备，可利用用户短暂停气时间进行过滤器反吹清洗或更换滤芯来进行维护，可不设备用。但当用户要求不能中断供气时，应设备用。

3.0.14 本条是原规范第3.0.11条上半部分的修订条文。

    为了使空气压缩机能在无背压情况下启动，以减小电动机的启动电流，在空气压缩机与储气罐(或排气母管)之间应装设止回阀。

    在无背压情况下，空气压缩机可以采用不同方式做到卸载启动。

    对活塞空气压缩机，可以采用：(1)关闭减荷阀；(2)顶开吸气阀进行气量调节；(3)打开放空管。

    对螺杆空气压缩机，可以采用：(1)关闭减荷阀；(2)一些用滑阀进行气量调节的空气压缩机，可将流量调至最小；(3)打开放空管。

    对电动离心空气压缩机，通常采用打开放空管实施卸载启动。

    在以上启动方式中，打开放空管的方式最直接明了，操作简 便，且空载负荷最小，在空气压缩机达到额定转速后对机组加载时，此方法最平缓有效。故本条规定在空气压缩机与止回阀之间，应设置放空管。 

    在活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机与储气罐之间装设切断阀易发生误操作事故，因而不宜装设此阀门。但也有单位认为，目前使用的旋启式或升降式止回阀在使用中有撞击声并易损坏，不如用闸阀方便，或在止回阀后再装闸阀以利检修，但是，这些做法在安全上都存在隐患。因此，如果要装设切断阀，则在空气压缩机与切断阀之间必须装设安全阀，以保证安全运行。

    鉴于本条涉及内容处理不当极易引发事故，故规定为强制性条文。

3.0.15 本条是原规范第3.0.11条后半部分的修订条文。

    离心空气压缩机因自身设计要求，其转子轴承只允许一个方向旋转，且轴承的润滑油进口有方向要求，即只允许一个方向进油。因此，本条规定离心空气压缩机与储气罐之间，应装设止回阀和切断阀，以防止空气倒流。

    离心空气压缩机和相应的管路构成了进、排气系统。离心空气压缩机在运转过程中，当流量不断减少到某一数值时，供气系统将会产生周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。喘振现象对空气压缩机的运行十分有害，喘振时，噪声加剧，整个机组发生强烈振动，并可能损坏轴承、密封，进而造成严重事故。为了避免空气压缩机在运转中发生喘振现象，除设备本体设计时应采取一系列必要措施外，也要十分重视管网及选型的设计。因此，条文中作出了相应规定，即在排气管上必须设置放空管，放空管上应装设调节阀。放空管上设置调节阀的作用是：在空气压缩机的运转过程中，当用户的用气量发生变化，流量逐渐减少，接近机组设定的最小流量值时，或空气压缩机与储气罐之间的切断阀因误操作而未开启时，放空管上的调节阀将自行开启，将压缩空气排向大气，避免该处管内压力升高，超出设计允许值，并确保空气压缩机在喘振流量以上运行，防止发生喘振现象。

    鉴于本条涉及内容处理不当极易引发事故，故规定为强制性条文。 

3.0.16 本条是原规范第3.0.12条的原条文。

    离心空气压缩机组在事故断电情况下仍然在惰转，此时必须保证充分的润滑油供应，以免烧坏轴承，引发事故。设置高位油箱是常用的措施之一，目前许多产品已改为采用轴头油泵或压缩气囊等方式保证机组惰转时的可靠供油。

    鉴于本条内容未执行会直接引发事故，故规定为强制性条文。

3.0.17 本条是原规范第3.0.13条的原条文。

    润滑油系统是保证离心空气压缩机组安全运行的必备装置，为了确保安全，不会因润滑油系统事故而影响整个站房的运行，每台离心空气压缩机宜对应配置润滑油站。

    发生停电事故时，为了保证高位油箱的油不经离心空气压缩机组直接返回润滑油站的油箱，要求在油站的出口母管上装设止回阀。

3.0.18 本条是原规范第3.0.14条的修订条文。

    储气罐上装设安全阀是为了在储气罐内压力超过额定值时泄压，防止爆炸。储气罐上的安全阀通常由储气罐自带，本次修订取消了原规范关于安全阀选择要求的条文。

    储气罐与供气总管之间装设切断阀，是为了当机组停用检修时切断与总管系统的联系。

    鉴于本条涉及内容处理不当极易引发爆炸事故，故规定为强制性条文。

3.0.19 本条是原规范第3.0.15条的原条文。

    对空气干燥程度的检测应根据不同生产工艺、各行业的不同要求，定期或连续检测空气干燥装置出口空气中的水蒸气量，除特殊要求外一般均采用定期检测，故应设置分析取样阀，以便取样检测。若要求连续检测，则宜设置连续指示或记录的微水分析仪或露点测定仪。上述要求也同样适用于空气含尘量的检测。

3.0.20 本条是原规范第3.0.16条的修订条文。

    吸、排气管道支承在建筑物上可能对建筑物产生不良影响，因此，吸、排气管应尽量作独立支架，若管道要在建筑物上支承，则应采取设置隔振套管、弹簧支(吊)架或在管道与支承连接处加橡皮衬垫或弹簧等隔振元件的措施。

    离心空气压缩机及其他大型空气压缩机的排气放空管道管径较大，从而排气推力较大，会使管道产生较大振动，因此，放空管道的布置应减少管道振动对建筑物的影响。

    活塞空气压缩机与后冷却器之间的管道，温度高容易积炭，有的站房因此管道不易或不能拆卸，使积炭增多而造成管路燃爆，因此，设计时此段管路应考虑方便拆卸。例如，某些压缩空气站为清除积炭在这段管路上用法兰连接，使拆卸方便。

    离心空气压缩机的进、排气管道管径一般较大，为防止热胀冷缩产生的应力对固定支架造成破坏，要求设置补偿器。

3.0.21 本条是原规范第3.0.17条的原条文。

    压缩空气站是高噪声场所，其噪声控制的设计和治理应符合现行国家标准《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87、《声环境质量标准》GB 3096等的要求。

    目前，国内活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机及离心空气压缩机已普遍装设吸气口消声器，有的采用吸气消声坑，有的在放散管上装设消声器，有的在储气罐内装设消声器或吸音材料，还有的在建筑物上进行吸声处理等。螺杆空气压缩机加罩隔声、吸声后其噪声可降到85dB(A)以下。以上措施对降低压缩空气站内的噪声声级、减少站内噪声对环境的影响，都有一定的效果。

    压缩空气站设置隔声值班室是普遍采取的措施。隔声值班室一般设置两层玻璃的观察窗和隔声门，其噪声级一般在70dB(A)以下。

3.0.22 本条是原规范第3.0.18条的修订条文。

    由于工作压力大于或等于10MPa的压缩空气系统中废油的排油压力较高，不仅排放冲击力大，而且噪声也很高，使用普通压缩空气系统常用的废油收集箱无法有效回收废油。因此，多采用砖石结构的积油坑，而且积油坑多设在机器间内的角落处。当在室外设置时，宜贴近机器间外墙处，使排油管路埋地敷设尽可能短、直，利于系统中废油的排放。

    积油坑设置在地下本身就具有消声功效，可有效降低排油噪声。积油坑应加盖板防止操作人员发生事故，当设在室外时，盖板宜为混凝土结构或钢板，为了便于定期清理应设置入孔。

    考虑到本条文内容主要涉及废油水系统，故将原规范第3.0.16条中“寒冷地区，室外地面上的排油水管道，应采取防冻措施”列入此条。 

3.0.23 本条为新增条文。

    空气压缩机在压缩空气时会产生大量的热量，这些热能可用来采暖、加热锅炉给水或用于干燥剂的再生等，且技术上已经很成熟，因此推荐利用。