6M50型氮氫氣壓縮機技術改造及運行總結

姜桂明

(魯西化工集團股份有限公司 山東聊城 252211)

近年來，隨著工業經濟的快速發展，我國煤炭消費量呈現快速增長的趨勢[1-2]，環境污染問題愈發突出[3]。隨著國家有關部門對產業結構調整指導目錄的調整和能源消耗總量的控制[2]，節能、減排、降耗成為各行業發展的必然選擇。魯西化工集團股份有限公司積極響應國家號召，關停了固定層間歇氣化生產合成氨聯產甲醇的裝置，選用先進的粉煤加壓氣化技術生產原料氣，但由于物料成分和工藝條件的改變，原有的部分設備不再適用而閑置，造成設備資源浪費和技改成本的增大。針對原料結構調整中出現的問題，魯西化工集團股份有限公司提出將固定層間歇氣化工藝使用的6M50-315/314型氮氫氣壓縮機改造成雙高壓壓縮機的方案。所謂的雙高壓壓縮機，是指一級進口氣體壓力高于2.0 MPa，且將原七缸壓縮改為雙列三缸壓縮的壓縮機。

1 技術改造方案

6M50-315/314型氮氫氣壓縮機的具體技術改造方案：①保留原壓縮機的電動機、機身、中體、曲軸、十字頭體等運轉部件，取消Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段氣缸，對Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ段氣缸重新設計、制作和布置[4-5]，使其分別對應改造后壓縮機的一級、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對相關輔機進行重新設計[4-5]，使一級進氣分離器、一級進氣緩沖器設計壓力達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氣緩沖器設計壓力達到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氣分離器、三級進氣緩沖器設計壓力達到16.0 MPa，三級壓縮排氣分離器、三級壓縮排氣緩沖器設計壓力達到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計壓力分別達到9.0、16.0和26.0 MPa。6M50-315/314型氮氫氣壓縮機改造前后氣缸布置示意如圖1所示。

圖1 6M50-315/314型氮氫氣壓縮機改造前后氣缸布置示意

圖2 改造后6M50-315/314型氮氫氣壓縮機氣體流程

如圖2所示：來自粉煤加壓氣化裝置的粗煤氣首先進入低溫甲醇洗工序，然后經壓縮機的一進閥門、一級進氣分離器、一級進氣緩沖器進入雙高壓壓縮機的一級氣缸；合成氣升壓至≤7.2 MPa后出一級氣缸，經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、二級進氣緩沖器進入壓縮機二級氣缸；合成氣被壓縮至≤13.7 MPa后出二級氣缸，經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醇工序；經中壓聯醇工序凈化后的氣體經三進閥門、三級進氣分離器、三級進氣緩沖器進入壓縮機三級氣缸；氣體被壓縮至≤26.0 MPa后出三級氣缸，經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醇工序和甲烷化工序，最后經氨合成循環機加壓后送合成氨工序。

2 改造后的運行效果

由于充分利用原有的設備以及廠房、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3個月。從改造后壓縮機的運行情況來看，達到了預期效果。

2.1 運行指標

如表1～表5所示，改造后的壓縮機主機及輔機運行穩定，各項運行指標達到設計值，其中：原料氣壓力、溫度及氣缸振動值采用在線檢測儀進行測量，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行測量。

表1 改造后氣缸振動值 μm

表2 改造后壓縮機氣體溫度和壓力

位置實測值設計值溫度/℃壓力/MPa溫度/℃壓力/MPa一級進口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 改造后壓縮機氣缸填料溫度 ℃

表4 改造后壓縮機桅桿填料溫度 ℃

表5 改造后壓縮機氣缸活門進出口溫度 ℃

2.2 氨醇電耗

在氮氫氣壓縮機滿負荷運行的情況下，改造后的壓縮機主電動機平均電流為290 A，而改造前的主電動機平均電流為350 A。通過對壓縮機耗電量的統計，改造后壓縮機比改造前節電約500 kW。按照年運行330 d計算，改造后年節約電費在300萬元左右。另外，改造后的壓縮機一級進口理論體積流量由18 000 m3/h(標態)提高至50 000 m3/h(標態)，相當于改造前打氣量的2.7倍，由此可少運行1臺壓縮機，年可節省電費超過1 500萬元。經成本核算，改造后噸氨醇節電約30 kW·h，按日產氨醇1 200 t計，日節電量約36 000 kW·h。

2.3 壓縮機打氣量

改造后的壓縮機一級進口理論體積流量為50 000 m3/h，說明改造后可充分利用該壓縮機的富裕量，提高氨醇產品的產量。

2.4 檢修費用

改造后氮氫氣壓縮機的一級進口理論體積流量相當于改造前打氣量的2.7倍，由此年可節省1臺壓縮機的檢修費用，約為500萬元。

3 存在的問題及改進措施

(1) 初次改造時，由于未在壓縮機一級氣缸出口處設置緩沖器，在運行中發現一、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，對壓縮機進行了再次改造，在一級氣缸出口處設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，壓縮機的一級氣缸活門易損壞，經拆檢氣缸活門并對氣缸活門損壞的原因進行分析，其主要原因是活門強度不夠。為此，重新設計氣缸活門，通過增大氣缸活門厚度以提高其強度，并將氣缸活門結構由環形槽改為打孔式。

4 結語

改造后的6M50-315/314型氮氫氣壓縮機經過1年多的運行，不僅使閑置的固定資產得以再利用，而且具有操作穩定、打氣量大、振動小、節能效果好等優點。此次改造的成功，為國內相關企業進行同類設備的改造提供了經驗，使企業在采用新工藝、新技術的同時，能更好地挖掘現有設備的潛能，從而降低產品的生產成本，提高企業的市場競爭能力。