姜桂明
(魯西化工集團(tuán)股份有限公司 山東聊城 252211)
近年來,隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國煤炭消費(fèi)量呈現(xiàn)快速增長的趨勢[1-2],環(huán)境污染問題愈發(fā)突出[3]。隨著國家有關(guān)部門對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄的調(diào)整和能源消耗總量的控制[2],節(jié)能、減排、降耗成為各行業(yè)發(fā)展的必然選擇。魯西化工集團(tuán)股份有限公司積極響應(yīng)國家號召,關(guān)停了固定層間歇?dú)饣a(chǎn)合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇的裝置,選用先進(jìn)的粉煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)原料氣,但由于物料成分和工藝條件的改變,原有的部分設(shè)備不再適用而閑置,造成設(shè)備資源浪費(fèi)和技改成本的增大。針對原料結(jié)構(gòu)調(diào)整中出現(xiàn)的問題,魯西化工集團(tuán)股份有限公司提出將固定層間歇?dú)饣に囀褂玫?M50-315/314型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)改造成雙高壓壓縮機(jī)的方案。所謂的雙高壓壓縮機(jī),是指一級進(jìn)口氣體壓力高于2.0 MPa,且將原七缸壓縮改為雙列三缸壓縮的壓縮機(jī)。
6M50-315/314型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的具體技術(shù)改造方案:①保留原壓縮機(jī)的電動機(jī)、機(jī)身、中體、曲軸、十字頭體等運(yùn)轉(zhuǎn)部件,取消Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段氣缸,對Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ段氣缸重新設(shè)計(jì)、制作和布置[4-5],使其分別對應(yīng)改造后壓縮機(jī)的一級、二級和三級氣缸,上述3級壓縮氣缸缸徑分別為375、250和200 mm;②對相關(guān)輔機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)[4-5],使一級進(jìn)氣分離器、一級進(jìn)氣緩沖器設(shè)計(jì)壓力達(dá)3.5 MPa,一級壓縮排氣分離器、一級壓縮排氣緩沖器及二級進(jìn)氣緩沖器設(shè)計(jì)壓力達(dá)到9.0 MPa,二級壓縮排氣分離器、二級壓縮排氣緩沖器及三級進(jìn)氣分離器、三級進(jìn)氣緩沖器設(shè)計(jì)壓力達(dá)到16.0 MPa,三級壓縮排氣分離器、三級壓縮排氣緩沖器設(shè)計(jì)壓力達(dá)到26.0 MPa,一級壓縮出口冷卻器、二級壓縮出口冷卻器、三級壓縮出口冷卻器設(shè)計(jì)壓力分別達(dá)到9.0、16.0和26.0 MPa。6M50-315/314型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)改造前后氣缸布置示意如圖1所示。
圖1 6M50-315/314型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)改造前后氣缸布置示意
圖2 改造后6M50-315/314型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)氣體流程
如圖2所示:來自粉煤加壓氣化裝置的粗煤氣首先進(jìn)入低溫甲醇洗工序,然后經(jīng)壓縮機(jī)的一進(jìn)閥門、一級進(jìn)氣分離器、一級進(jìn)氣緩沖器進(jìn)入雙高壓壓縮機(jī)的一級氣缸;合成氣升壓至≤7.2 MPa后出一級氣缸,經(jīng)一級壓縮排氣緩沖器、一級壓縮出口冷卻器、一級壓縮排氣分離器、二級進(jìn)氣緩沖器進(jìn)入壓縮機(jī)二級氣缸;合成氣被壓縮至≤13.7 MPa后出二級氣缸,經(jīng)二級壓縮排氣緩沖器、二級壓縮出口冷卻器、二級壓縮排氣分離器后送中壓聯(lián)醇工序;經(jīng)中壓聯(lián)醇工序凈化后的氣體經(jīng)三進(jìn)閥門、三級進(jìn)氣分離器、三級進(jìn)氣緩沖器進(jìn)入壓縮機(jī)三級氣缸;氣體被壓縮至≤26.0 MPa后出三級氣缸,經(jīng)三級壓縮排氣緩沖器、三級壓縮出口冷卻器、三級壓縮排氣分離器后送高壓聯(lián)醇工序和甲烷化工序,最后經(jīng)氨合成循環(huán)機(jī)加壓后送合成氨工序。
由于充分利用原有的設(shè)備以及廠房、水、電等配套工程,不僅改造投資少,而且工期短,從施工到試車僅耗時(shí)3個(gè)月。從改造后壓縮機(jī)的運(yùn)行情況來看,達(dá)到了預(yù)期效果。
如表1~表5所示,改造后的壓縮機(jī)主機(jī)及輔機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)值,其中:原料氣壓力、溫度及氣缸振動值采用在線檢測儀進(jìn)行測量,而氣缸填料溫度、桅桿填料溫度及氣缸活門溫度采用紅外線測溫槍進(jìn)行測量。
表1 改造后氣缸振動值 μm
表2 改造后壓縮機(jī)氣體溫度和壓力
位置實(shí)測值設(shè)計(jì)值溫度/℃壓力/MPa溫度/℃壓力/MPa一級進(jìn)口9.72.4403.3一級出口(東)104.06.11407.2一級出口(西)105.06.11407.2二級進(jìn)口12.36.1407.2二級出口(東)92.012.813513.7二級出口(西)85.712.813513.7三級進(jìn)口29.212.24013.7三級出口(東)77.022.012026.0三級出口(西)91.022.012026.0
表3 改造后壓縮機(jī)氣缸填料溫度 ℃
表4 改造后壓縮機(jī)桅桿填料溫度 ℃
表5 改造后壓縮機(jī)氣缸活門進(jìn)出口溫度 ℃
在氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下,改造后的壓縮機(jī)主電動機(jī)平均電流為290 A,而改造前的主電動機(jī)平均電流為350 A。通過對壓縮機(jī)耗電量的統(tǒng)計(jì),改造后壓縮機(jī)比改造前節(jié)電約500 kW。按照年運(yùn)行330 d計(jì)算,改造后年節(jié)約電費(fèi)在300萬元左右。另外,改造后的壓縮機(jī)一級進(jìn)口理論體積流量由18 000 m3/h(標(biāo)態(tài))提高至50 000 m3/h(標(biāo)態(tài)),相當(dāng)于改造前打氣量的2.7倍,由此可少運(yùn)行1臺壓縮機(jī),年可節(jié)省電費(fèi)超過1 500萬元。經(jīng)成本核算,改造后噸氨醇節(jié)電約30 kW·h,按日產(chǎn)氨醇1 200 t計(jì),日節(jié)電量約36 000 kW·h。
改造后的壓縮機(jī)一級進(jìn)口理論體積流量為50 000 m3/h,說明改造后可充分利用該壓縮機(jī)的富裕量,提高氨醇產(chǎn)品的產(chǎn)量。
改造后氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的一級進(jìn)口理論體積流量相當(dāng)于改造前打氣量的2.7倍,由此年可節(jié)省1臺壓縮機(jī)的檢修費(fèi)用,約為500萬元。
(1) 初次改造時(shí),由于未在壓縮機(jī)一級氣缸出口處設(shè)置緩沖器,在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)一、二級氣缸的振動偏大,其中一級氣缸的振動值為21.0 μm,二級氣缸的振動值為8.5 μm。為此,對壓縮機(jī)進(jìn)行了再次改造,在一級氣缸出口處設(shè)置緩沖器且連接在氣缸上,并將彈性支撐焊接在下方橫梁上用以支撐緩沖器,一級和二級氣缸的振動值分別降低了42%和23%。
(2) 改造后,壓縮機(jī)的一級氣缸活門易損壞,經(jīng)拆檢氣缸活門并對氣缸活門損壞的原因進(jìn)行分析,其主要原因是活門強(qiáng)度不夠。為此,重新設(shè)計(jì)氣缸活門,通過增大氣缸活門厚度以提高其強(qiáng)度,并將氣缸活門結(jié)構(gòu)由環(huán)形槽改為打孔式。
改造后的6M50-315/314型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)經(jīng)過1年多的運(yùn)行,不僅使閑置的固定資產(chǎn)得以再利用,而且具有操作穩(wěn)定、打氣量大、振動小、節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)。此次改造的成功,為國內(nèi)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行同類設(shè)備的改造提供了經(jīng)驗(yàn),使企業(yè)在采用新工藝、新技術(shù)的同時(shí),能更好地挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛能,從而降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的市場競爭能力。