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)。

1 技術(shù)改造方案

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。

2 改造后的運(yùn)行效果

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。

2.1 運(yùn)行指標(biāo)

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 ℃

2.2 氨醇電耗

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。

2.3 壓縮機(jī)打氣量

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。

2.4 檢修費(fèi)用

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。

3 存在的問題及改進(jìn)措施

(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。

4 結(jié)語

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。