《压缩空气站设计规范》解读

流程工业 2023-11-06

对目前现行的国家标准GB 50029-2014《压缩空气站设计规范》这一标准的梳理和解读。

目前现行的国家标准GB 50029-2014《压缩空气站设计规范》是由国家质监总局及住建部颁布的工程设计标准，用于规范各类工矿企业的压缩空气站的工程设计。这一标准对空压站（房）的设施和布置做出了细致的要求，有一部分是强制性要求，有部分给出的是推荐性指标。理解这一标准对于掌握整个压缩空气系统的安装布置非常重要。以下是一些对这一标准的梳理和解读。

1、适用范围

GB 50029-2014《压缩空气站设计规范》适用范围：电力驱动的工作压力≤42MPa的活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机、螺杆空气压缩机、离心空气压缩机的新建、改建、扩建的压缩空气站及其压缩空气管道的设计。

不适用于井下、洞内等特殊场所的压缩空气站及其压缩空气管道的设计。

2、强制性条款

（1）活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机后应设置储气罐，其排气口与储气罐之间应设置冷却器；各活塞空气压缩机或隔膜空气压缩机不应共用后冷却器和储气罐。除用户对压缩空气温度有特殊要求外，离心空气压缩机排气口应设置后冷却器。

（2）不同压力的空气压缩机串联运行时，应在两台空气压缩机之间设置缓冲罐，并应在后置空气压缩机后设置储气罐。缓冲罐的容积应根据高、低压压缩机之间进、排气流量的平衡需要进行匹配。

（3）活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机与储气罐之间，应装设止回阀；空气压缩机与止回阀之间，应设置放空管，放空管上应设置消声器。活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机与储气罐之间，不应装设切断阀，当需要装设切断阀时，在空气压缩机与切断阀之间，必须装设安全阀。

（4）离心空气压缩机的排气管上应装设止回阀和切断阀，空气压缩机与止回阀之间，必须设置放空管，放空管上应装设防喘振调节阀和消声器。

（5）离心空气压缩机应设置高位油箱或其他能够保证机器惰转时供油的设施。

（6）储气罐上必须装设安全阀。储气罐与供气总管之间，应装设切断阀。

（7）工作压力≥10MPa压缩空气站的配气台、储气罐、充瓶装置，应分别布置在单独的房间内，且房间内不应布置其他无关设备。

（8）空气压缩机组的联轴器和皮带传动部分必须装设安全防护设施。

（9）当工作压力≥10MPa的压缩空气站与其他建筑物毗连时，隔墙应采用无门、窗、洞的钢筋混凝土防护墙；防护墙的厚度不应小于200mm。

（10）压缩空气站机器间通向室外的门应保证安全疏散、便于设置的出入和操作管理。离心空气压缩机站的安全出口不应少于2个，且必须有1个直通室外；当双层布置时，运行层应有通向室外地面安全梯。

（11）工作压力≥10MPa的压缩空气站，其机器间、配气台间、储气罐间、充瓶间与其他房间的隔墙，应采用钢筋混凝土防护墙；防护墙的厚度不应小于200mm。

（12）压缩空气站内使用的手提灯，电压不应超过36V；在储气罐内在空气压缩机的金属平台上使用的手提灯，电压不得超过12V。

（13）压缩空气站的热工报警信号和自动保护控制装置应按规定装设。当设有集中控制室时，应装设的热工报警信号应接入集中控制室。在控制室和机器旁均应设置空气压缩机紧急停车按钮。

（14）离心空气压缩机应设置以下控制系统：进气调节控制系统；机组防喘振控制系统；排气稳压控制系统或稳流控制系统。

（15）工作压力≥3.2MPa的压缩空气站不得布置在地下室、半地下室以及楼层内，机器间和储气罐间应为单层，层面不得设置与压缩空气站无关的设备与设施。

*注：以上条目均为强制性规定，（1）～（3）条是由于活塞式空气压缩机、隔膜式压缩机均属于往复式，工作特性决定了其排气有气流脉冲。因此需要装设缓冲罐、止回阀等，再就是需要对排气温度进行降温。（4）（5）条对离心式空气压缩机作出了单独的规定，目的也是确保离心压缩机的稳定运行。（6）～（14）主要针对的是涉及到安全生产方面的内容。

３、部分推荐性条款和解读

（1）压缩空气站的布置

装有活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机或离心空气压缩机的压缩空气站，当单机额定功率大于或等于75kW或总台数＞3台时，宜为独立建筑物。压缩空气站与其他建筑物毗邻或设在其内时，宜用墙隔开，空气压缩机宜靠外墙布置。设在多层建筑内的空气压缩机，宜布置在底层。

*注：主要是考虑到这几种类型的空气压缩机在运行时噪音较大。

（2）工艺系统

①对于如何选择空气压缩机的型号、台数和不同空气净化等级、压力的供气系统，规范给出了推荐性的要求：

a）活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机或螺杆空气压缩机的台数宜为3～6台（套）；当单机额定功率大于300kW时，不宜选用单级喷油螺杆压缩机；工作压力≤1.6MPa的空气压缩机组，在正常负荷下的供气压力波动幅度不宜超过0.05MPa；当负荷变化较频繁时，宜选用1～2台具有变容或变频等节能型气量调节功能的空气压缩机；对同一空气净化等级、压力的供气系统，空气压缩机的型号不宜超过三种。

*注：目前国内产量最大、应用面最广的机型应属单级喷油螺杆压缩机机组，但它的比功率通常要较活塞压缩机和离心压缩机高（功率较大时），能源的浪费相对较大，故此300kW以上不建议使用单级喷油螺杆压缩机。

实际运行中，用户用气量经常是变化的，从而引起管网和压缩机的出口压力的波动。为了保证使用压力，通常设置压缩机的排气压力高于需求压力，也带来了额外的功耗。故此推荐加入1～2台具有变容或变频等节能型气量调节功能的空气压缩机。

b) 离心空气压缩机的台数宜为2～5台，并宜采用同一型号；各单机运行时的容积流量不宜低于额定容积流量的70%。

*注：虽然目前离心空气压缩机防止喘振的措施和能力已经较为完善和完备，但负荷过低带来的效率降低也是需要正视的问题。离心空气压缩机组在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。

c) 工作压力≥10MPa的空气压缩机宜采用同一型号。

②空气压缩机吸气系统的吸气口宜装设在室外，并应有防雨措施。在夏热冬暖地区，螺杆空气压缩机和额定功率≤55kW的活塞空气压缩机、隔膜空气压缩机的吸气口可装设在室内。除排风热量回收利用的情况外，风冷空气压缩机组的空气冷却排风宜排至室外。

*注：风冷空压机应安装导风罩，将热风排出空压站（房）外。

③储气罐宜布置在空气压缩机与干燥净化装置之间，当负荷要求储气罐瞬间释放超过干燥净化装置处理量的压缩空气时，应在干燥净化装置后另行设置储气罐。

*注：在压缩空气站设备工艺流程上最常见的错误是将储气罐设在干燥设备后面。主要是因为这样布置操作较方便，由于干燥器与压缩机一起设在同一机器间内，而储气罐常常布置在室外，这样布置可以避免管道折返。实际上，正确的设计应该是将储气罐设置在干燥装置之前，这是因为一方面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，另一方面，活塞空气压缩机或隔膜空气压缩机均属于往复式压缩机，排气气流脉动很大，直接进入吸附式干燥装置会令干燥剂破碎，减少使用寿命。

较为稳妥的做法是在空压机后布置一个小的储气罐做缓冲用，在净化设备之后再布置一个较大的成品气气罐，以应对瞬时气量需求。

④工作压力小于10MPa、单台处理气量＞20m³/min或工作压力≥10MPa、单台处理气量＞3m³/min的吸附式干燥装置，宜采用加热再生吸附式干燥装置或压缩热再生吸附式干燥装置。当压缩空气湿度等级要求不高于5级时，应选用冷冻式干燥装置或压缩热再生吸附式干燥装置。

*注：目前常见的压缩空气干燥装置中，干燥装置相当于压缩机耗能的比例，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% 以下。在一般情况下，为节约能耗，选择干燥装置时，应尽可能选用能耗少的干燥装置。

⑤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。

*注：目前国内压缩空气系统常常低负载运行，造成压缩空气后处理设备低效率运行。在设计选型时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，造成系统的运行效率下降。如果系统配置的是大型干燥器，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。通常做法是干燥装置与压缩机采用一一对应的配置，当部分压缩机停机时，相应台数的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，在系统设计时，推荐采用带负荷调节功能的干燥装置。

⑥规范推荐压缩空气站采用压缩热能回收利用装置。

*注：空气压缩机在压缩空气时会产生大量的热量，这些热能可利用来采暖、洗浴、加热锅炉给水或用于干燥剂的再生等，技术上已很成熟，因此规范有此规定。

（3）压缩空气站的组成和设备布置

①压缩空气储气罐的布置：应布置在室外或独立建筑内；布置在室外时，宜布置在建筑物的阴面，当设置在阳面时，宜加设遮阳棚；立式储气罐与机器间外墙的净距不应小于1m。当工作压力＜10MPa、含油等级不低于3级的压缩空气储气罐，可布置在室内；当工作压力≥10MPa、单个容积＜10m³、含油等级不低于3级的压缩空气储气罐，总数量不超过3个时，可布置在与机器间毗邻的独立房间内。

②活塞空气压缩机组、隔膜空气压缩机组及螺杆空气压缩机组宜单排布置，机器间通道的宽度应根据设备操作、拆装和运输的需要确定，净距不宜小于表85-1、表85-2的规定。