4M40二氧化碳压缩机优化改造运行总结

娄卫国

（河南心连心化肥有限公司，河南新乡453000）

1 引言

河南心连心化肥有限公司是一家从小化肥企业快速发展壮大的大型氮肥企业。继2006年、2009年分别实施18.30、24.40项目后，在2011年又上了一套在国内技术最先进、最节能环保的45.80项目，并于2013年顺利投入运行。为了实现企业节能降耗、持续优化改进的目标，我们对45.80项目中的4M40-105/159二氧化碳压缩机进行了节能降耗的技术改进。

2 改造背景

二氧化碳压缩机进口压力0.13 MPa（G），实际运行压力0.20 MPa（G）。运行压力高于设计压力，实际运行造成各级超压、超气量、超功率，无法正常安全运行，迫使打开一回一调节阀，将一级缸打出去的气量再回到一级缸进口，气量从16568 Nm3/h回流变为12588 Nm3/h，单台回流量为3980 Nm3/h，造成功率损失136 kW/h，4台压缩机常开每天损失3264 kW·h，一年按300天工作计算，共损失979200 kW·h。

基于上述情况，作为从事化工技术的专业人员，为了节能降耗，必须对二氧化碳压缩机进行改造。

3 改造方案

为了取得最佳节能效果，我们选择并实施了3种方案：

第1种方案，加限流孔板，经过计算，给出3个限流孔板口径¢110 mm、¢130 mm和¢142 mm进行试验，试验结果，¢130 mm限流孔板能使进口压力从0.2 MPa（G） 降到0.13 MPa（G），但是，节能效果不明显，因为在一级出口压力不变的前提下降低一级进口压力，会增加一级压差，导致推力、功率都会增加，所以，该方案没有起到节能的效果而未能实施。

第2种方案，我们选择1#机，在一级缸进气阀上安装无级调量装置，2016年8月8日1#二氧化碳压缩机14：40无级气量调节装置投运，投运后主电机电流降低7A左右；20：00甲醇洗岗位巡检发现CO2管道振动大，经过分析认为是1#机投用无级气量装置问题，23：40分1#机无级气量装置停用，振动消失。

结合厂家认为管道振动是因为甲醇洗岗位CO2管道以及整个外管廊CO2管道没有加固的原因，对甲醇洗到CO2压缩的管道全部进行加固。2016年10月29日再次投运后，甲醇洗管架继续振动，无级调节装置停用。

1#机一回一调节阀控制权，由主控微机改为无级调节系统控制，2016年9月29日由于无级气量装置控制柜内保险掉落，造成控制柜断电，一回一阀自动全关造成一段压力超压到0.54 MPa（指标≤0.46 MPa，一般运行压力0.41 MPa），目前保险掉落问题厂家已经解决，但是振动问题没有解决，无法投用。

试验结果，节能效果明显，但技术不成熟，存在安全隐患，且一次性投资和维护成本高，所以，未能贯彻实施。

第3种方案，维持一级进口压力0.2 MPa（G），对一级缸进行缩缸处理，缸径由880 mm改成810 mm，将五级缸进行扩缸处理，将5级缸径从180 mm改成185 mm。该方案在4台二氧化碳压缩机上全部实施，节能效果明显，运行平稳，流量在原设计基础上增加10%，下面详细介绍该方案的实施情况。

3种方案数据对比见表1。

表1 3种改造方案数据综合对比表

4 改造依据

原平衡往复式容积压缩机机型：4M40-105/159（4列5级）。

原始单台气量：标准状态12360 Nm3/h，见表2~4。

表2

表3

5 改造后的数据

改造后单台气量：标准状态13632 Nm3/min（较原始气量增加10%）。

结论：各级进排气压力均在原始机组的所有缓冲罐、分离器、冷却器等一系列辅机及管道安全阀门等的工作范围之内，可以放心使用。由于气量增加10%，二、三级进口压力和排气压力增加，见表5~7。

表4

表5 改造后的各级进出口压力

表6 改造后各级安全阀起跳压力

表7 改造后各级辅机设计压力

6 改造后的结果

通过改造前与改造后的技术数据对比，得出以下结论：

（1） 一级进口压力从原来的0.23 MPa（A） 提高到0.3 MPa（A），一级气缸缸径缩到810 mm，5级气缸缸径扩到185 mm，这样可以彻底关闭一回一旁路，改造前轴功率（包括传动损失）2129 kW，改造后轴功率（包括传动损失）2032 kW，改造后功率较原先下降4%。标准状态气量从原来12360 Nm3/h增加到13632 Nm3/min，较原先气量增加10%。

（2）改造后的各段进出口压力均在原设计范围之内，所以容器管道阀门及安全阀压力等级均不变。