氫氣壓縮機擴缸改造

季 波，魏強虎

（萬華化學（寧波）有限公司，浙江 寧波 315709）

萬華化學（寧波）有限公司氫氣壓縮機主要是將燒堿車間電解裝置離子膜電解槽產出的氫氣，加壓輸送到硝苯裝置。隨著硝苯裝置的產能擴大，氫氣的需求量不斷提高，原有氫氣壓縮機的輸送能力無法滿足用戶的需求。結合當前氫氣壓縮機的實際情況，進行氫氣壓縮機擴缸改造，進一步提高氫氣壓縮機輸送氫氣能力。單臺氫氣壓縮機設計排氣量8000 Nm3/h，實際運行排氣量為8500 Nm3/h，兩臺合計17000 Nm3/h，結合現有機組實際運行情況，通過計算和各方面技術討論，擴大氫氣壓縮機氣缸是提高壓縮機能力最直接、最有效的措施。通過改造，不僅可以避免機組長期高負荷運行、降低機組故障，同時可以避免因氫氣無法壓縮而放空，進一步達到節能降耗、保護環境的目的。

1 往復式壓縮機主要參數及結構簡述

該公司現有3臺4M20-99.4/0.7-30型往復式氫氣壓縮機，為四列四級、對稱平衡式壓縮機，氣缸采用無油潤滑、水冷雙作用的方式，在現場安裝布置時進行雙層布置。

1.1 主要技術參數

壓縮機改造前參數見表1，氣體成分見表2。

表1 壓縮機改造前參數

表2 氣體成分表

2 氫氣壓縮機改造前現狀分析

（1）來自燒堿車間離子膜電解槽產出的氫氣，經洗滌塔除堿、冷卻后，由氫氣水環泵增壓輸送到鹽酸合成爐、氫氣鍋爐、氫壓站。大部分氫氣輸送到氫壓站，經氫氣壓縮機壓縮增壓后輸送至硝苯裝置；還有一部分氫氣送入該公司鹽酸裝置與氯氣反應合成高純鹽酸，剩余氫氣送入氫氣鍋爐加熱純水產生蒸汽。

（2）目前該公司3臺氫氣壓縮機，采用二開一備狀態，單臺滿負荷運行氣量為8500 Nm3/h，二臺運行氣量合計為17000 Nm3/h，而需要處理的氫氣總量約為20000 Nm3/h。剩余的3000 Nm3/h氫氣由氫氣鍋爐和合成鹽酸使用。后期由于鹽酸合成爐的節能改造，將氫氣鍋爐取消，由三合一鹽酸副產蒸汽合成爐取代。故而原先由氫氣鍋爐消耗的1000 Nm3/h氫氣無法經壓縮機壓縮輸送到總部，只能放空，造成嚴重的浪費。

（3）結合后續又增加一臺離子膜電解槽擴大產能的計劃，氫氣產量必定增加，對現有機組來說根本無法處理更多的氫氣量，同時機組長期滿負荷運行對機組的穩定運行也是不利的。

（4）目前氫氣壓縮機電機配置額定功率為1400 kW，現在實際使用軸功率為1100 kW，原電機選型偏大、能耗較大，通過分析，原則是在不更換原電機的情況下，發揮現有電機的最大功率，對氫氣壓縮機擴缸改造提升氫氣的輸送能力，同時也可節約費用。

3 擴缸改造方案

3.1 改造內容

（1）一級氣缸缸徑由? 860 mm變成? 927 mm，二級氣缸缸徑由? 600 mm變成? 622 mm，一級氣缸增加缸套；

（2）一級和二級活塞部件及活塞桿重新設計制造（活塞桿選用42CrMoA合金鋼，進行表面淬火處理，螺紋采用軋制工藝）；

（3）氣缸支撐重新設計制造、與進出口緩沖器連接方變圓重新設計制造；

（4）一級、二級填料箱及氣缸蓋重新設計制造；

（5）一、二級進排氣閥、閥蓋及閥門壓筒重新設計制造；

（6）二級安全閥整定值調整由0.74 MPa調整為0.81 MPa；三級安全閥整定值調整由1.573 MPa調整為1.76 MPa。

（7）循環水量增加用量：一級原冷卻器為43 m3/h增加至47.1 m3/h，二級原冷卻器為36 m3/h增加至39.5 m3/h，三級原冷卻器為31 m3/h增加至34 m3/h，四級原冷卻器為28 m3/h增加至31 m3/h，氣缸冷卻用水由25 m3/h增加至27.4 m3/h。

3.2 改造后裝配幾何精度

壓縮機主要零部件裝配幾何精度見表3。

表3 壓縮機主要零部件裝配幾何精度

3.3 安全附件調整

本次改造經過嚴密計算，除了安全閥二、三級整定壓力需要微調，其他所有安全附件都不需要變化，具體調整壓力見表4。

4 節能效果

該公司1號氫氣壓縮機擴缸改造后，通過能力測試，從DCS畫面中的在線流量計數據和趨勢圖反映，擴缸改造后，單臺氫氣壓縮機的壓縮量由原先的8500 Nm3/h提升到9600 Nm3/h左右、最大可以達到10600 Nm3/h，符合當初設計要求。氫氣壓縮量達到10600 Nm3/h時，電機功率為1305 kW左右、軸功率為1233 kW左右，滿足原電機額定功率1400 kW的使用條件。不僅可以避免因取消氫氣鍋爐而造成的氫氣放空，同時為下一步公司擴大產能提前做好了準備。壓縮機擴缸改造后，節能效益顯著。

表4 安全閥整定壓力調整

（1）供萬華氫氣收益約0.44元/Nm3（氫氣銷售價0.7元/Nm3-氫氣成本價0.26元/Nm3）；

（2）供氫氣鍋爐氫氣收益約0.052元/Nm3（制蒸汽收益0.312元/Nm3-氫氣成本價0.26元/Nm3）；

（3）氫氣耗電：27000/220000=0.123 kW·h/Nm3，約0.065 元/Nm3；

（4）2016年氫氣鍋爐燃燒氫氣790萬Nm3，收益790×0.052=41（萬元）；

（5）如果2016年燃燒的氫氣全供給萬華，收益：790×（0.44-0.065）=296（萬元）。

保守估計擴缸后每年獲得收益為200萬元。

5 運行調試總結

3臺氫氣壓縮機擴缸改造后，在調試過程中，不同程度的存在問題：

（1）1號壓縮機出口流量計前后壓差大

經過分析發現操作人員對回流管和放空管調節方式不一樣，為此及時修改操作法，對操作人員進行相應的培訓，之后一切正常。

（2）2號氫氣壓縮機氫氣出口流量出現不足

經過檢查發現壓縮機四級吸氣閥有滲漏，因閥片在運行中會有自動密封的性質，從而后續無滲漏，流量恢復正常。

（3）3號壓縮機一級出口緩沖罐壓力迅速上升至0.4 MPa

經過檢查發現二級吸氣閥執行機構電線松動，造成吸氣閥一直處于頂開狀態，氣體進入二級氣缸后又重新回到一級緩沖罐，使壓力升高，電線緊固后，一級出口緩沖罐壓力回復正常，并對其他氣閥執行機構電線松動情況進行了檢查。

6 結語

3臺機組運行至今，各項工藝指標均達到改造設計要求，設備運轉良好，生產安全穩定，每臺壓縮氣量最大均能增加到10%左右，電機的實際功率均小于電機額定功率，達到預期的效果。此次改造不僅為公司帶來一定的經濟效益，大大降低了生產成本，對安全穩定生產提供了保障，同時增加萬華化學（寧波）有限公司氫氣輸送能力，達到了改造目的。

收稿日期：2018-03-11

山西開展?；髽I安全儀表系統專項整治

日前，山西省安監局下發通知，決定在山西全省危險化學品生產企業開展化工安全儀表系統專項整治，確保2018年年底前全面完成安全儀表系統改造工作。

據了解，專項整治從4月1日開始到12月31日結束，分安排部署、全面落實和檢查驗收3個階段實施。主要針對兩類?；飞a企業的在役生產裝置或設施，一是涉及重點監管危險化工工藝，二是涉及毒性氣體、液化氣體、劇毒化學品且構成二級以上重大危險源。

通過專項整治，要督促企業認真落實安全生產主體責任，切實貫徹安全生產法律法規及標準規范要求，2018年年底前，全面完成山西省上述兩類危化企業的安全儀表系統改造工作，切實提升企業本質安全水平。

山西省安監局要求各市局制定工作目標，明確進度要求，對轄區內的危險化學品生產企業展開排查摸底，確定整治對象，指導和督促企業開展化工安全儀表系統專項整治工作，并將企業安全儀表系統功能安全評估、安全儀表系統管理制度落實、人員培訓開展等情況納入安全監督檢查內容。

各企業要按照專項整治的要求深入排查，對未完成安全儀表系統改造的和已完成安全儀表系統改造但經評估在役裝置安全儀表系統不滿足功能安全要求的，要制定整改方案，明確整改措施、責任、資金、時限、預案，確保按期完成整治工作。

山西省安監局將適時對各市專項整治工作安排部署情況和企業專項整治情況進行督查。