4M20型脱硫闪蒸气压缩机运行优化及改造



4M20型脱硫闪蒸气压缩机运行优化及改造

陈振文孙兴辉

(山东兖矿鲁南化工有限公司山东滕州277527 )

1压缩机运行现状

山东兖矿鲁南化工有限公司净化工段共有2台4M20- 61/0.3- 3+90/3- 10型脱硫闪蒸气压缩机(1开1备)，为四列二级压缩对称型压缩机，闪蒸气均先由其一级气缸压缩提压至0.3 MPa，再进入二级气缸提压至1.0 MPa。2台脱硫压缩机运行初期均不稳定，压缩机打气量达不到设计值，不能满足工艺需求；另外，中体填料处H2S泄漏严重，H2S窜入润滑油箱造成润滑油变质、H2S腐蚀油泵电机线圈，现场气体中H2S含量严重超标。

2压缩机优化改造

2.1活塞环优化改造

活塞环的材质选择聚四氟乙烯，活塞环结构根据《活塞式压缩机设计手册》关于活塞环结构的规定设计，中型压缩机都采用整环开口设计；填充聚四氟乙烯活塞环一般制成矩形截面的开口环。

根据活塞环为开口圆环，在自由状态下，其外径大于气缸的内径，装入气缸后，环径缩小，仅在切口处留下一个热膨胀间隙。活塞环开口间隙值K根据材料的热膨胀系数a(不考虑气缸的膨胀)进行计算：

K=3.14Da(t1-t2)

式中:D——气缸直径，mm；

a——活塞环材料的线膨胀系数，℃-1；

t1——活塞环最高工作气温(可取排气温度)，℃；

t2——活塞环加工检验时环境温度，℃；

K——活塞环开口间隙值，mm。

根据GB 1036—1970中对聚四氟乙烯线膨胀系数的规定，可以查得在20～150 ℃时，a=11.4×10-5℃-1，D=750 mm，t2取20 ℃，t1取147 ℃(正常排气温度)，则：

K=3.14×750×11.4×10-5×(147-20)

=0.97(mm)

活塞环轴向高度H=(0.5～1.0)T=9.13～18.26(mm)。

当聚四氟乙烯活塞环轴向高度过小时,易折断，寿命短，因此，选取轴向高度H=15 mm。活塞环数目根据活塞环前、后气体压差选择(见表1)。

表1活塞环前、后气体压差与活塞环数目的关系

压差Δp/MPa<1约35~1010~1515~20环数N/个2~4约55~65~75~7

从表1可以看出，活塞环前、后气体压差<1 MPa时，可设计选取3个活塞环。根据上述方法，计算出另外三段缸活塞环的数量以及尺寸。

2.2设计N2隔离器，预防H2S泄漏

虽然对活塞环进行重新优化设计，但是密封不是绝对的，由于填料密封泄漏，导致气缸内富含H2S的闪蒸气窜入中间接筒处，造成中间接筒处填料环润滑油严重腐蚀变质，并且在填料内结垢形成油泥，密封效果极差。H2S窜入曲轴箱内会污染润滑油，大大影响压缩机的运行周期，并且现场H2S浓度过高，严重威胁巡检人员的安全。

经查阅图纸确认，脱硫压缩机接筒端空间有富余，建议在接筒侧密封环处增设保护氮气，以阻止H2S窜入曲轴箱内。根据对气体充压密封的了解，在脱硫压缩机的中间接筒处增设了N2隔离器，即利用填料函的形式在中体部位通入1.0 MPa(根据气缸的排气压力确定)的N2用于隔离，N2阻止了因填料失效泄漏的H2S气体窜入中体和曲轴箱，杜绝H2S侵入润滑油，延长了润滑油的使用寿命，减轻H2S向大气中泄漏，保护环境。

2.3压缩机润滑系统的重新设计

针对压缩机出现夏季油温居高不下、油品变质快、油泵电机频繁出现线圈腐蚀跳车等问题，对润滑系统进行了相应的设计改进。

2.3.1更换油冷换热器

压缩机油冷器为列管式换热器，其换热面积为16 m2。在夏季，由于气温的上升，油池温度达50 ℃以上。润滑油的油温高，不能及时带走压缩机各运转部件的摩擦热，严重影响了油压和压缩机的稳定运行。为提高油冷器的换热效果，将油冷器更换成换热面积40 m2的板式换热器。

2.3.2重新设计稀油站齿轮油泵支架

脱硫闪蒸气压缩机稀油站的齿轮油泵电机频繁故障跳车。根据对稀油站油质以及油箱内气体成分分析，发现稀油站内有挥发性的H2S气体。H2S气体遇水有腐蚀性，对电机的线圈会造成腐蚀，因而会出现电机频繁发生故障的现象。原有齿轮油泵支架为镂空式，油箱内气体可以窜到电机内，因此，对油泵支架重新设计，改为全面密封式，杜绝H2S气体挥发腐蚀电机。

图1　油泵支架具体设计示意

由于需保证油泵支架上下连接面的密封以及同轴度，决定自行设计加工。为节约成本，将油泵支架设计成3个部分，并且在上下连接面都加工凹槽与中间连接管相配合，装配后再焊接。油泵支架具体设计示意见图1(图中上下盖板的槽宽与Φ219 mm不锈钢管的壁厚相对应，保证短管能够放到槽内)。

2.3.3设计U形润滑油回油管路

由于曲轴箱内存在残留的H2S气体，原曲轴箱回稀油站油管路为一条几乎水平的管道，因此H2S气体会随着润滑油一起到达稀油站，污染油质。由于曲轴箱内H2S气体是常压气体，在曲轴箱至稀油站之间设计U形管，在U形管处形成油封，杜绝了曲轴箱内残存的少量H2S窜入稀油站。

3结语

本次所有改造费用约为35万元。脱硫闪蒸气压缩机改造完成后，运行比较平稳，能满足工艺需求，现场H2S气体气味明显减轻，不仅保护环境，更有利于保证现场操作人员人身安全。

(收到修改稿日期2015- 06- 24)