姚海峰，劉繼云

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司燃?xì)鈴S，河北唐山063200）

Y型焦?fàn)t煤氣制氫壓縮機運行故障的分析探討

姚海峰，劉繼云

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司燃?xì)鈴S，河北唐山063200）

介紹了Y型壓縮機工作參數(shù)和主要特點，分析了導(dǎo)向環(huán)、密封環(huán)、吸排氣閥片等部件損壞的原因，并制定了一系列相關(guān)措施。

壓縮機；活塞；導(dǎo)向環(huán)；密封環(huán)

1 引言

京唐公司能源部制氫站建有兩套焦?fàn)t煤氣制氫裝置，制氫氣能力均為1000 m3/h，先后承建。焦?fàn)t煤氣中氫氣含量60%以上，凈化后的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過壓縮機三級壓縮升壓到1.8 MPa，通過變壓吸附裝置(5-3-1)，提取純度高達99.999%的氫氣，提取率達到85%以上，氫氣供冷軋做保護氣體，再生貧氫焦?fàn)t煤氣供加熱爐燃燒加熱用。兩套焦?fàn)t煤氣制氫裝置由焦?fàn)t煤氣壓縮單元、預(yù)處理凈化單元、變壓吸附提氫單元、脫氧干燥純化單元四個單元組成。其中一期煤氣壓縮單元設(shè)置3臺2D5.5W-20/18-Ⅰ對稱平衡兩列三級復(fù)動水冷活塞式；二期煤氣壓縮單元設(shè)置3臺YD3-350G型進口焦?fàn)t煤氣壓縮機；由于D型壓縮機在焦?fàn)t煤氣制氫裝置中廣泛應(yīng)用，而Y型壓縮機在焦?fàn)t煤氣制氫裝置中首次應(yīng)用，本文重點分析探討Y型壓縮機在焦?fàn)t煤氣制氫裝置中的異常故障和對策。

2 Y型壓縮機的基本介紹

2.1 工作參數(shù)

壓縮機是電機直聯(lián)、兩列三級Y型氣缸布置，一級復(fù)動，二三級單動，水冷往復(fù)式壓縮機；運動機構(gòu)中曲軸、十字頭潤滑為軸頭主油泵強制壓力潤滑，氣缸中一級氣缸為有油潤滑，二三級氣缸為無油潤滑。

2.2 結(jié)構(gòu)特點

（1）Y型結(jié)構(gòu)，動力平衡型更強，無對稱平衡型兩列時的大飛輪結(jié)構(gòu)，運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

（2）雙中間隔離室氮氣保護結(jié)構(gòu)，保證內(nèi)外無泄漏，提高運轉(zhuǎn)的安全性。

（3）冷卻器采用按氣量140%大裕度設(shè)計，既保證冷卻效果又可有效減小壓縮機的脈動影響，同時減少因受焦油等粘性物質(zhì)的粘壁效應(yīng)而降低冷卻效果造成的短周期檢修次數(shù)。

（4）氣閥采用專用材料制作，充分考慮了介質(zhì)的粘性和腐蝕性，有效地延長壓縮機不間斷運行時間。

（5）機組采用撬裝，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

PE900T型原子吸收分光光度計，珀金埃爾默股份有限公司；CEM MARS6型密閉微波消解系統(tǒng)，美國CEM公司；EH20A plus微控數(shù)顯電熱板，蘇州江東精密儀器有限公司；BT125D型電子天平，德國賽多利斯集團；DQ3超純水機，美國密理博公司。鋅、銅和鉻空心陰極燈，珀金埃爾默股份有限公司；硝酸、氫氟酸、鹽酸均為優(yōu)級純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；其他化學(xué)試劑為分析純；試驗用水為超純水；所用玻璃器皿均用25%硝酸浸泡24 h；1 000 mg／L 鋅、1 000 mg／L 銅和 1 000 mg／L 鉻標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

（6）設(shè)置吸排氣閥頂開裝置，實現(xiàn)可靠的無負(fù)荷啟車，操作工作量減少。

3 Y型壓縮機運行中出現(xiàn)的異常與分析

3.1 運行中發(fā)現(xiàn)的問題

3臺YD3-350G型焦?fàn)t煤氣壓縮機一直采用單臺運行，到2012年9月份，在不到兩年的時間里平均單臺機組運行7個月，還沒有達到設(shè)備制造檢修運行周期6000 h（8.3個月）的要求，發(fā)現(xiàn)近段時間YD3-350G型焦?fàn)t煤氣1#壓縮機組三級缸排氣壓力和溫度異常波動，超過設(shè)備技術(shù)要求,并且有異音；由于三級缸壓力1.8 MPa比較高，溫度120℃以上，而且介質(zhì)又是含氫氣高達60%以上的有毒可燃焦?fàn)t煤氣，超溫超壓極易發(fā)生設(shè)備事故和煤氣爆炸、著火、中毒等事故。因此對1#壓縮機組提前進行系統(tǒng)檢修。檢修發(fā)現(xiàn)問題：（1）三級缸活塞導(dǎo)向環(huán)損壞，活塞密封環(huán)磨損；（2）二級缸活塞導(dǎo)向環(huán)輕微磨損，活塞密封環(huán)沒有磨損；（3）吸排氣閥彈簧、閥片個別斷裂。

3.2 故障的分析

根據(jù)壓縮機檢修發(fā)現(xiàn)的損壞部件，分析造成故障的原因：

（1）焦?fàn)t煤氣品質(zhì)。雖然焦?fàn)t煤氣制氫裝置中含有預(yù)處理凈化單元，焦?fàn)t煤氣一級壓縮后進入凈化裝置進一步凈化，但不能根除焦?fàn)t煤氣中的雜質(zhì)，尤其是焦油和奈等雜質(zhì)，對氣閥的彈簧有腐蝕性，在一定程度上增加了閥片和彈簧的疲勞損壞。

原料煤氣雜質(zhì)含量要求如表1。

表1 原料煤氣雜質(zhì)含量要求

（2）冷卻水雜質(zhì)太多。通過檢修發(fā)現(xiàn)各級氣缸水冷卻室內(nèi)積累了大量的淤泥，嚴(yán)重地影響到了壓縮機氣缸的冷卻效果，而在二三級活塞為無油潤滑，并且非金屬活塞環(huán)的導(dǎo)熱性能比金屬環(huán)差得多，如果氣缸內(nèi)溫度高，活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)磨損加快，壽命和性能大大下降。

（4）導(dǎo)向環(huán)材質(zhì)性能差：二三級活塞導(dǎo)向環(huán)應(yīng)具備自潤滑、耐溫、抗壓、抗腐蝕、抗疲勞性能。

（5）運動機構(gòu)中曲軸、十字頭安裝精度不夠，沒有保證活塞運行與氣缸的同心精度，促使導(dǎo)向環(huán)和密封環(huán)不均勻磨損。

4 解決措施

（1）在冷卻水入口增加一個全自動清洗過濾器，改善壓縮機冷卻水的品質(zhì)，從而提高氣缸的冷卻效果。

（2）加強現(xiàn)場巡檢力度，關(guān)注三級氣缸的溫度、壓力變化和異音，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時停機檢修，避免造成更大損失。

（3）加強高溫高壓煤氣設(shè)備機組的精密點檢，縮短系統(tǒng)檢修周期。

（4）加強焦?fàn)t煤氣預(yù)處理凈化單元的運行管理，做到穩(wěn)定、安全、有效、可靠；及時更換吸附劑，有效吸附煤氣中的雜質(zhì)。

（5）二三級活塞聯(lián)動，強化保證運動機構(gòu)中曲軸、十字頭安裝精度，保證二三級活塞運行與氣缸的同心精度，減少導(dǎo)向環(huán)和密封環(huán)不均勻磨損。

（6）選用具備自潤滑、耐溫、抗壓、抗腐蝕、抗疲勞、抗磨損性能比較好的導(dǎo)向環(huán)和密封環(huán)。

（7）選用具備抗腐蝕、抗疲勞、抗磨損性能比較好的閥片和彈簧。

5 結(jié)語

通過運行實踐和系統(tǒng)檢修，對YD3-350G型焦?fàn)t煤氣壓縮機有了更深入的認(rèn)識，提出了相應(yīng)的對策和保證措施，對YD3-350G型焦?fàn)t煤氣壓縮機在制氫裝置中長周期、安全、穩(wěn)定運行具有指導(dǎo)意義。

Analysis of Running Fault of Y Hydrogen Production Compressor of Coke Oven Gas

YAO Haifeng，LIU Jiyun
(Gas Plant,Shougang Jingtang Iron&Steel United Co.,Ltd.,Tangshan,Hebei 063200,China)

The main working parameters and characteristics of Y type compressor are introduced.The damage causes of guide ring,sealing ring and suction and exhaust valves are analyzed.A series of related measures are worked out.

compressor;piston;guide ring;sealing ring

TH45

B

1006-6764(2013)07-0023-02

2013-01-17

姚海峰（1982-），男，2008年畢業(yè)于東北電力大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事燃?xì)庠O(shè)備管理工作。