黃世剛

（甕福集團，貴州 福泉 550501）

某項目設計年產合成氨30萬t、二甲醚15萬t，項目總投資近40億元。煤氣化采用荷蘭殼牌Shell煤粉加壓氣化技術；氨、甲醇及二甲醚合成采用丹麥托普索技術；氣體凈化采用德國林德低溫甲醇洗和液氮洗技術。該項目通過和相鄰磷肥廠緊密合作，通過對工業(yè)園區(qū)內工藝水、電力、蒸汽、H2S、CO2、硫銨、合成氨、甲醇、工業(yè)尾氣等資源的優(yōu)化互補整合，實現(xiàn)了煤電磷一體化生產，按循環(huán)經(jīng)濟要求，發(fā)揮工業(yè)園區(qū)優(yōu)勢，實現(xiàn)了工廠廢棄物零排放。

裝置考核達標后，集團將對下游產品進一步延伸，提出了提升煤氣化裝置生產能力5%～10%的目標，煤氣化K1301循環(huán)氣壓縮機能力提升成為核心。

一、K1301壓縮機組基本情況

K1301循環(huán)氣壓縮機是煤氣化裝置的關鍵設備。來自S1501與C1601的清潔無塵氣體混合后(溫度為200℃、壓力為3.7MPa)，經(jīng)該壓縮機組加壓至4.04MPa送往Shell氣化爐(V1301)激冷區(qū)，將1 600℃左右的合成氣激冷到900℃以下。熔融的飛灰在900℃時迅速冷凝成固體，返回氣化爐融化后以液態(tài)渣的形式排出氣化爐。從而達到除去合成氣中大部分飛灰的目的，防止后系統(tǒng)合成氣冷卻器堵塞和超溫。

該壓縮機機組主要由壓縮機、增速齒輪箱及驅動電機組成。3者之間通過膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，整個機組采用潤滑油站集中供油。K1301壓縮機主要性能參數(shù)如表1所示。

煤氣化裝置的有效氣體(CO+H2)設計生產能力為142m3/h，留有6%左右的富裕能力，入爐煤處理能力為2 196t/d，考慮到煤質變化，入爐煤處理能力留有20%裕量。2012年8月20日，對煤氣化裝置的聯(lián)產進行72h的性能考核，煤氣化裝置的有效氣體(CO+H2)設計生產能力為142 000m3/h(以100%計)，而考核時當產氣為140 920m3/h時，電機已達100%負荷。由此可知，若需要提升SGCC生產能力，就需對K1301壓縮機組進行提效改造。

表1 壓縮機性能參數(shù)

二、改造技術方案

1.目標

(1)擬將K1301壓縮機組產氣能力提高5%～10%，即從改造前的182 376kg/h提升到191 459～200 613kg/h。

(2)壓縮機升壓能力從3.8MPa升到4.13MPa。

(3)壓縮機的運行功率不變。

(4)壓縮機組只制造一個新轉子(葉輪+軸)，其他部套均維持原狀。

(5)壓縮機改造后的振動、穩(wěn)定等指標優(yōu)于改造前。

2.實施

(1)計算氣體動力學參數(shù)、明確改造的可行性以及制定改造的技術方案和要求，并就改造方案進行落實。依據(jù)實測的壓縮機轉子、軸承、隔板、機殼繪制圖紙，設計壓縮機轉子等主要改造部件，并通過轉子動力學計算驗證后，按設計圖紙加工制造改造部件。充分利用“全可控渦”三元葉輪技術改造的技術特點、“全可控渦”三元葉輪壓縮機的高效節(jié)能及“全可控渦”三元離心式壓縮機設計與制造技術。該技術制造的壓縮機轉子其葉輪的子午面、回轉面及葉片型線設計中采用任意曲面設計方法，改變了國外技術的“直線元素”三元葉輪只能自由控制葉頂和葉根2個流體質點的運動狀態(tài)，從而實現(xiàn)對葉輪內部全部流體質點運動狀態(tài)的控制，其效率可比一般三元流葉輪提高2%以上，較二元設計的葉輪提高效率8%～10%，整機效率可達84%。

(2)按現(xiàn)場實測結果，設計加工壓縮機轉子，并將半聯(lián)軸器組裝完成后進行轉子動平衡試驗。轉子更換時間3天。

(3)壓縮機葉輪設計及制造執(zhí)行GB/T16941-1997 與API167標準，機械運轉及性能測試執(zhí)行JB3165-82標準。主要部件材料葉輪為GH3625、主軸和推力盤為35CrMo。

(4)葉輪的加工采用焊后整體熱處理工藝調質，不僅可確保葉輪的整體晶粒組織細密，而且可以消除焊后應力，大大提高了葉輪的安全可靠性。各葉輪均經(jīng)過高于工作轉速15%的超速試驗，整個轉子經(jīng)過精密動平衡校正，保證運轉平穩(wěn)可靠。

三、改造效果（表2）

表2 改造前后的壓縮機技術數(shù)據(jù)