Y型焦爐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)合有限公司燃氣廠，河北唐山063200）

Y型焦爐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)合有限公司燃氣廠，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措施。

壓縮機；活塞；導向環(huán)；密封環(huán)

1 引言

京唐公司能源部制氫站建有兩套焦爐煤氣制氫裝置，制氫氣能力均為1000 m3/h，先后承建。焦爐煤氣中氫氣含量60%以上，凈化后的焦爐煤氣經(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，再生貧氫焦爐煤氣供加熱爐燃燒加熱用。兩套焦爐煤氣制氫裝置由焦爐煤氣壓縮單元、預處理凈化單元、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置3臺2D5.5W-20/18-Ⅰ對稱平衡兩列三級復動水冷活塞式；二期煤氣壓縮單元設置3臺YD3-350G型進口焦爐煤氣壓縮機；由于D型壓縮機在焦爐煤氣制氫裝置中廣泛應用，而Y型壓縮機在焦爐煤氣制氫裝置中首次應用，本文重點分析探討Y型壓縮機在焦爐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，一級復動，二三級單動，水冷往復式壓縮機；運動機構中曲軸、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 結構特點

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

（2）雙中間隔離室氮氣保護結構，保證內外無泄漏，提高運轉的安全性。

（3）冷卻器采用按氣量140%大裕度設計，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的粘壁效應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，結構緊湊，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，國藥集團化學試劑有限公司；其他化學試劑為分析純；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 鉻標準儲備溶液，國家標準物質中心。

（6）設置吸排氣閥頂開裝置，實現(xiàn)可靠的無負荷啟車，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型焦爐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型焦爐煤氣1#壓縮機組三級缸排氣壓力和溫度異常波動，超過設備技術要求,并且有異音；由于三級缸壓力1.8 MPa比較高，溫度120℃以上，而且介質又是含氫氣高達60%以上的有毒可燃焦爐煤氣，超溫超壓極易發(fā)生設備事故和煤氣爆炸、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）三級缸活塞導向環(huán)損壞，活塞密封環(huán)磨損；（2）二級缸活塞導向環(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）焦爐煤氣品質。雖然焦爐煤氣制氫裝置中含有預處理凈化單元，焦爐煤氣一級壓縮后進入凈化裝置進一步凈化，但不能根除焦爐煤氣中的雜質，尤其是焦油和奈等雜質，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。

原料煤氣雜質含量要求如表1。

表1 原料煤氣雜質含量要求

（2）冷卻水雜質太多。通過檢修發(fā)現(xiàn)各級氣缸水冷卻室內積累了大量的淤泥，嚴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)的導熱性能比金屬環(huán)差得多，如果氣缸內溫度高，活塞環(huán)和導向環(huán)磨損加快，壽命和性能大大下降。

（4）導向環(huán)材質性能差：二三級活塞導向環(huán)應具備自潤滑、耐溫、抗壓、抗腐蝕、抗疲勞性能。

（5）運動機構中曲軸、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，從而提高氣缸的冷卻效果。

（2）加強現(xiàn)場巡檢力度，關注三級氣缸的溫度、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備機組的精密點檢，縮短系統(tǒng)檢修周期。

（4）加強焦爐煤氣預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。

（5）二三級活塞聯(lián)動，強化保證運動機構中曲軸、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 結語

通過運行實踐和系統(tǒng)檢修，對YD3-350G型焦爐煤氣壓縮機有了更深入的認識，提出了相應的對策和保證措施，對YD3-350G型焦爐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)于東北電力大學建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事燃氣設備管理工作。