煤气压缩机气缸进水原因及改造

2010-09-15薛晟

同煤科技 2010年3期

关键词：缸体冷凝水

薛晟

煤气压缩机气缸进水原因及改造

薛晟

对煤气压缩机连续运行时发生气缸进水的原因进行了分析并提出了现场改造方案。关键词煤气压缩机；缓冲柜；冷凝水；缸体

1 问题的提出

大同煤矿集团公司城市煤气联产5万t/a甲醇工程设计时，将厂内的5 000 m3柜用作了甲醇原料气的贮存和缓冲柜。工程投产后，5 000 m3柜在运行中有诸多不足。煤气生产有波动时极易出现气源不够或过剩的现象，而甲醇正常生产时原料气的需求量为6 000 m3/h，5 000 m3柜不仅容量小，而且上下升降范围小，缓冲能力差，调整不及时经常出现产供矛盾，严重影响了甲醇的正常生产，同时也限制了制气的正常生产。为保证甲醇生产的稳定，2007年3月我们将5万m3湿柜改为缓冲柜，运行后大大改进了缓冲柜的缓冲能力，增大了气柜的调峰能力，使供甲醇生产的煤气流量稳定，甲醇生产达到投产以来的最高产量，实现了预期的目标；同时，由于气源的稳定，在甲醇生产的节能降耗中也取得了较好的经济效益，有利于调节，保证供给甲醇生产稳定的煤气流量，稳产高产确保了全年生产量，为城市煤气联产5万t/a甲醇提供了保证。

5万m3湿柜未改造前，湿柜、干柜作为城市煤气共同的贮气柜，两者通过管道连通，高峰时两柜同时为压缩机提供气源，高峰过后煤气从干柜补充进入湿柜，使湿柜升至27 m的稳定高度。5万m3湿柜改为缓冲柜后，原有的湿柜进出口管道通过阀门与湿柜断开，湿柜退出城市煤气运行系统，干柜作为城市煤气的唯一贮气柜单独运行，炭化产出的煤气经净化后全部进入干柜，压缩机进口所需的煤气均由干柜出口管供应。湿柜改为缓冲柜后，运行一直平稳，但从2007年5月一加压站压缩机在不长的时间内连续出现10多次声音异常，缸体运行故障等，故障率明显比以往增多，同时高峰供气时进口管道也经常出现负压的现象。

压缩机是净化车间的关键设备，负责着煤气的压送任务。机器设备的完好率一直是车间的头等大事，尤其是高峰期间不得有半点差错。由于7台压缩机是建厂时的设备，已连续运行多年，再加上近年来煤气用户的不断增加，高峰时输送量的不断增加，除二加压站开机外，一加压站仍要开4台机。为保证高峰供气，缓解高峰供气压力，备用设备随时可能因为压力不足和故障而开启。工作中我们要求运行和备用设备的完好率均在95%以上，若出现连续的坏机故障，压缩机维修次数增加，将造成高峰供气不足，甚至脱压，使生产的煤气不能正常压送到用户，这关系着全集团公司数万人的吃饭问题。为此，车间一方面关注高峰时间的供气操作情况，另一方面加派了人力加紧维修。在维修中发现压缩机每次都是活塞、十字头和缸体严重损坏，且每次缸体都有进水现象，缸体进水是压缩机损坏的主要原因。由于活塞与缸体的损坏，使得更换修复周期加长。压缩机的价格为30万元/台，更换十字头、活塞与缸体每次都需上万元。压缩机同时多台次连续出现故障，不仅增加了输送压力和运行费用，也给安全生产、正常供气带来了隐患。压缩机故障统计见表1。

表1 压缩机故障统计

2 改造方法

压缩机正常运行，进口管内和缸体内是禁止进水的。压缩机的工作原理是：由立、卧缸组成，通过活塞的往复运动，将煤气加压后送往输配管网。由于活塞是在缸体内高速运行的，两者相互摩擦，必须通过水套和添加润滑油润滑降温，润滑油通过润滑减小摩擦，保护活塞与缸体。气缸内进水后，由于水的压缩比非常小，而活塞与缸盖之间的死点间隙仅2 mm～3 mm，因此气缸一旦进水就会出现相当于活塞与缸盖的撞缸事故，轻则损坏活塞、活塞杆和十字头，重则会撞坏缸体，可能发生机毁人亡的重大事故。在检修中打压发现水套并未损坏漏水，缸体和出气管内有积水，进而检查进口管内也有积水，说明水是管道里的。从炭化出来的高温煤气经过初冷、洗氨、脱硫等一系列的净化工艺后，煤气中大部分焦油、水分、杂质都被除去，但仍有部分水分存在，在煤气不断输送中随着管线的加长逐渐冷凝下来聚集在管道中。煤气管道中为防止冷凝液聚集在管道的最低点都设有凝水缸。凝水缸的作用是收集管道煤气中的冷凝液，并将其收集在一起后定期由抽水车集中抽走，如不及时抽走，就会越来越多，减少管道的有效横截面积，减少煤气单位截面的流量。尤其是在管道的较低处聚集更会影响煤气的输送，高峰供气时进口管道经常出现负压现象，说明高峰时干柜出口管的煤气流量不足。经理论计算，干柜出口DN800的管道完全可以满足高峰时供气要求，流量不足说明管道可能有冷凝水积聚，使得管径变小，影响了煤气的输送。通过对抽水情况进行了解，改造后凝水缸的水比原来少了许多，有时甚至没有水。通过查阅图纸和实地勘察，发现干柜出口与湿柜出口的连通管发生了下沉，凝水缸处已不是最低点，冷凝水在连通管道的最低点凝结，集中不到凝水缸内，管内的冷凝水不能排出，不断积聚使得煤气管道的有效管径变小。原先进入湿柜的煤气管道为DN500的焊管，干柜出气管道为DN800的焊管，当冷凝水在最低点凝结满后流人凝水缸，两者同时供气时干柜出气管煤气流量不大，积聚在管道的冷凝水影响不大，所以看不出异常。干柜单独运行后，连通管成了输送煤气的唯一管道，煤气中的冷凝水积聚于新的低点而无法进入凝水缸，积聚的冷凝水占据了有效管径，使得流量减小，当高峰供气时煤气需求量增大，使得压缩机进口煤气量供不应求，形成负压；同时高峰时随着煤气量的增加会将管道内积聚的冷凝水不断带出随煤气一起进入压缩机内，造成了压缩机的损坏。我们在下沉点钻孔检查发现有大量的冷凝水，找到了问题的原因。为解决这一问题，我们提出了在最低点加装凝水缸放空连通管段的冷凝水和将原有湿柜进气管与出气管进行连接利用，形成双线供气来增加煤气量的方案。在新的最低点加装凝水缸，增加连通管的有效管径，避免高峰供气时冷凝水随煤气一起进入压缩机内，造成压缩机的损坏；同时在连通处的最低点加装水封，及时放出连通管道内积存的水。

干柜出口管由单线供气变为双线供气不仅增加了煤气的供应管径，减轻了高峰时段干柜出口管的负担，也是为适应今后煤气用户和煤气量不断增加的需要。通过论证此方案简单可行，经过10 d的努力于12月25号完工。

3 改造效果

工程完工后压缩机一直运行平稳，检查进气管没有发现水，同时进气管没有再出现负压的现象，说明方法、措施完全正确。通过这次改造，不仅有效地利用了原来湿柜闲置的进出口管道，使高峰时段干柜出口煤气有效地进行了分流，减少了高峰用气量大时的供气压力，而且避免了管道内冷凝水进入压缩机，保证了压缩机的正常运行，延长了压缩机的使用寿命；积累了压缩机运行的经验，节约了大量的设备费用和维修费用，更为重要的是保证了安全生产、正常连续供气。