往复式压缩机输气量、电耗与一进温度、压力关系分析

王德龙，王大勇

（甘肃丰盛环保科技股份有限公司，甘肃 金昌 737200）

引言

甘肃丰盛环保科技股份有限公司采用焦炉煤气和半水煤气双系统制取合成氨。往复式压缩机作为输送气体并提高气体压力能的机器，在公司合成氨生产中应用广泛，公司各类压缩机电量占总耗电量65%以上。在生产过程中对产量和消耗有着至关重要的影响。本文以公司6M25-280/24 型往复式压缩机为例在不同压力温度下对电耗和输气量进行简要计算分析。

6M25-280/24 型往复式压缩机主要技术参数：

结构形式：六列四级对称平衡型

容积流量：280 m3/min

入口压力:0.024 MPa MPa（A）

入口温度：5 ℃～40 ℃

出口压力：2.4 MPa（A）

出口温度：40 ℃

压缩级数：4

行程：320 mm

转速：375 r/min

活塞杆径：Φ90 mm

气缸直径：3×Φ810 mm/Φ810 mm/Φ550 mm/Φ390 mm

轴功率：2 021 kW

最大活塞力：180 kN

曲轴直径Φ220 mm

标准大气压：0.098 MPa

当地大气压：0.082 MPa

1 一定温度压力条件下压缩机输气量的计算[式（1）]

式中：V 为一定温度压力下的输气量，m3/h；V铭牌为压缩机设计输气量，m3/h；0.098 MPa 为标准大气压，0.082 MPa 为金昌市河西堡当地大气压；P 为一进压力，MPa；PH2O为一进饱和水蒸气产生的分压，MPa；t 为一进温度，℃。

现以焦炉气一进煤气温度20 ℃，半水煤气一进温度25 ℃，焦炉气系统一进压力系统0.024 MPa、半水煤气系统0.026 MPa 为例，利用式（1）可计算出各型号压缩机在一定条件下单位输气量：

按生产正常负荷组织为两台半水煤气，一台焦炉气，即：

1）焦炉气系统总气量为16 279.4 m3/h。依据中控流量计得知机组出力率按96%计：焦炉气系统实际总气量：16 279.4×96%=15 628.2 m3/h。

2）半水煤气系统总气量为16 364.4+16 364.4=32 728.8 m3/h。依据中控流量计得知机组出力率按96%计，半水煤气实际总气量为32 728.8×96%=31 419.6 m3/h。

2 不同进气温度下压缩机输气量变化

压缩机在焦炉气系统一进压力为0.024 MPa，半水煤气一进压力为0.026 MPa 不变的情况下，系统满负荷输气量随一进温度变化的对照表（见下页表1）。

从表1 中可看出，当焦炉气一进压力不变时，一进温度每降低1 ℃，焦炉气系统实际小时输气量可上升57 m3，每天可多输送半水煤气57×24=1 368 m3，如吨氨耗气按1 960 m3计算，则每天多生产合成氨1 368÷1 960=0.7 t，吨氨耗电按1 460 kWh 计算，每天可节约电1 460 kWh/t×0.7 t=1 022 kWh。当半水煤气气一进压力不变时，一进温度每降低1 ℃，半水煤气系统实际小时输气量可上升57 m3，每天可多输送半水煤气57 m3/h×24 h=1 368 m3，如吨氨耗气按3 450 m3计算，则每天多生产合成氨1 368 m3÷3 450 m3/t=0.4 t，吨氨耗电按1 680 kW·h 计算，每天可节约电1 460 kW·h/t×0.4 t=672 kW·h。（注：以上吨氨耗电和吨氨耗气按公司平均消耗计算）。

表1 不同进气温度下输气量变化值

所以，当压缩机满负荷生产过程中，压力不变情况下，一进温度每降低1 ℃，输气量增加约60 m3，可有效增加压缩机台式输气量，提高生产效率。

3 不同进气压力下压缩机输气量变化

压缩机在焦炉气一进温度为20 ℃，半水煤气一进温度为25 ℃不变的情况下，半水煤气系统满负荷输气量随一进压力变化的对照表（见表2）。

从表2 中可看出，当焦炉气一进温度不变时，一进压力每上升0.001 MPa，焦炉气系统实际小时输气量可上升160 m3，每天可多输送焦炉气160 m3/h×24 h=3 840 m3，如吨氨耗气按1 965 m3计算，则每天多生产合成氨3 840 m3÷1 965 m3/t=1.954 t，吨氨耗电按1 460 kW·h 计算，每天可节约电1 460 kW·h/t×1.954 t=2 847 kW·h。当半水煤气气一进温度不变时，一进压力每上升0.001 MPa，半水煤气系统实际小时输气量可上升157m3，一天可多输送焦炉气157m3×24h=3768m3，如吨氨耗气按3 450 m3计算，则每天多生产合成氨3 768m3÷3 450 m3/t=1.09 t，吨氨耗电按1 680 kW·h 计算，每天可节约电1 680 kW·h/t×1.09 t=1 831.2 kW·h。（注：以上吨氨耗电和吨氨耗气按公司平均消耗计算）。

表2 不同进气压力下输气量量变化值

所以，当压缩机满负荷生产过程中，温度不变情况下，一进压力每升高0.001 MPa 时，输气量增加约160 m3，可有效增加压缩机台式输气量，提高生产效率。

4 结语

压缩机作为化工生产中的重要物料运送和提压设备，应用广泛，提高机组输气量，降低电耗对生产过程中成本控制影响巨大。在压缩机进口加装焦炭过滤器，可净化进入压缩机气体，延长气阀、活塞环等易损件寿命；保证各冷却设备效率，降低段间温度，提高进口压力，可以有效增加机组输气量；保证填料箱、管线严密性，减少泄露损失[1-2]；定期计划检修设备，保证最佳余隙容积，及时更换到使用寿命零部件，避免机组带病运行，可保证压缩机稳定运行；提高操作人员业务水平，保证合适压缩机比，勤排油水。以上因素都会影响压缩机输气量，在生产过程中，保证压缩机较高的出力率，节能效果明显。