富甲烷气往复压缩机排气温度高的解决措施

李 健

（潞安化工煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200）

引言

富甲烷气尾气压缩机为6M50-361/24-BX 对动平衡型往复压缩机，采用气缸水冷、压力循环润滑、电机拖动，各列气缸水平布置并分布在曲轴两侧。在气体管路上设计一回一、三回一旁通回路调节，采用Ⅲ级排出管路与Ⅰ级吸入管路连通的方式，通过旁通管路将部分气体返回至Ⅰ级，在各级压力、温度均不变的情况下工作，实现无级连续调节气量。采用Ⅰ级排出管路与Ⅰ级吸入管路连通的方式，作为压缩机启动时卸荷使用。

1 富甲烷气压缩机运行气阀温度高问题分析

富甲烷气尾气压缩机6M50-361/24-BX 为三级压缩，原机组气体管路上未设计二回一加之富甲烷气气体组分较设计值偏重，实际运行压比已经远超过设计，导致Ⅱ级进气温度低于设计温度的情况下，排气温度依然超过理论温度，实际压比更大等问题。

1.1 设计数据及实际运行数据对比（见表1）

表1 设计数据及实际运行数据对比

1.2 二级进气按实际数据计算（见表2）

表2 二级进气按实际数据计算

根据上述分析可以看出，由于实际工况的改变及气体组分的变化，气阀并没有达到最佳状态，尤其二级进气阀，严重偏离设计，阀片启闭不符合运动规律，吸气阀盖侧θ2xg/θ1=0，吸气阀盖侧θ2xg/θ3x=0，吸气阀轴侧θ2xz/θ1=0，吸气阀轴侧θ2xz/θ3p=0。有必要对气阀进行合理的改造。θ2/θ1＞3.5，θ2/θ3＜0.7 才能满足阀片的运动规律及寿命，经计算，二级进排气弹簧应力分别为65MPa、74MPa，均大于35MPa，最大剪切应力455MPa、370 MPa，均大于350 MPa。

2 富甲烷气压缩机气阀阀片活性炭堆积问题分析

富甲烷气压缩机前端工艺为成都华西研究所设计的PSA 吸附塔制氢工艺（系统抽真空为水环真空泵抽真空），因此系统带入压缩机的活性炭粉末及水汽多，在使用过程中，压缩机二、三级气阀使用寿命不稳定，出现阀片、弹簧损坏现象，一般运行周期为1 个月左右，造成检修、切机频繁、备件消耗量大等情况。

原因初步分析，认为：

1）气阀密封面附着大量杂质，导致气阀密封面密封性能失效，引起漏气现象发生；

2）气阀阀座、升程限制器表面较多黏性物质附着，尤其是在阀片导向处附着后，会导致阀片卡涩，胀死情况发生；

3）弹簧出现了断裂的情况，考虑是否由于存在含饱和水的酸性液态腐蚀。

3 气阀改造方案

根据富甲烷气压缩机组目前的运行效果及气阀失效形式进行推断，圆弧环状阀型的结构更适合该工况下机组的使用。该阀型主要特点是相对于原始平面密封面，升级为弧状密封面，气体不需要像平面阀经过两次90°折转，气体的压力损失小，气体介质的流量系数得到显著提高，同时杂质、硬颗粒物不容易附着在密封面上，通过性得到提升。流通面积增加，减小局部阻力损失，控制因气阀的阻力损失造成的压比增加，从而降低排气温度。

具体改造内容如下：

1）由平面密封结构改造为环状型面阀结构，提升气阀抗杂质性能，使杂质不容易附着，密封面对比示意图见图1。

图1 密封面对比示意图

2）对气阀表面，弹簧表面进行喷涂特氟龙处理，提升表面的不黏性；

3）对弹簧的材质进行改进，采用高镍合金弹簧，提升弹簧的抗腐蚀性能。

4 改造前后效果比较

从表3 中可以直观地看出，改造前二级最高排气温度158.2 ℃，最低排气温度155.7 ℃；改造后二级最高排气温度133.2 ℃，最低排气温度（排除停车卸荷）131.6 ℃。数据对比可以发现，进气温度一般都稍大于30 ℃，改造后的压比虽然大于改造前的压比，但是排气温度依然低于改造前，排气温度一般是随压比增大而增加的。通过最高温度、最低温度及某一时刻的温度分析，发现此次气阀的改造效果是明显的。重新选择弹簧个数、分布方式及弹簧刚度，满足气量的同时，复核弹簧的应力指标，保证弹簧的寿命。气阀运行时间达到3 000 h 以上。

表3 改造前后运行效果