循環(huán)氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子國(guó)產(chǎn)化擴(kuò)能改造

黃世剛

（甕福集團(tuán)，貴州 福泉 550501）

某項(xiàng)目設(shè)計(jì)年產(chǎn)合成氨30萬(wàn)t、二甲醚15萬(wàn)t，項(xiàng)目總投資近40億元。煤氣化采用荷蘭殼牌Shell煤粉加壓氣化技術(shù)；氨、甲醇及二甲醚合成采用丹麥托普索技術(shù)；氣體凈化采用德國(guó)林德低溫甲醇洗和液氮洗技術(shù)。該項(xiàng)目通過(guò)和相鄰磷肥廠緊密合作，通過(guò)對(duì)工業(yè)園區(qū)內(nèi)工藝水、電力、蒸汽、H2S、CO2、硫銨、合成氨、甲醇、工業(yè)尾氣等資源的優(yōu)化互補(bǔ)整合，實(shí)現(xiàn)了煤電磷一體化生產(chǎn)，按循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求，發(fā)揮工業(yè)園區(qū)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了工廠廢棄物零排放。

裝置考核達(dá)標(biāo)后，集團(tuán)將對(duì)下游產(chǎn)品進(jìn)一步延伸，提出了提升煤氣化裝置生產(chǎn)能力5%～10%的目標(biāo)，煤氣化K1301循環(huán)氣壓縮機(jī)能力提升成為核心。

一、K1301壓縮機(jī)組基本情況

K1301循環(huán)氣壓縮機(jī)是煤氣化裝置的關(guān)鍵設(shè)備。來(lái)自S1501與C1601的清潔無(wú)塵氣體混合后(溫度為200℃、壓力為3.7MPa)，經(jīng)該壓縮機(jī)組加壓至4.04MPa送往Shell氣化爐(V1301)激冷區(qū)，將1 600℃左右的合成氣激冷到900℃以下。熔融的飛灰在900℃時(shí)迅速冷凝成固體，返回氣化爐融化后以液態(tài)渣的形式排出氣化爐。從而達(dá)到除去合成氣中大部分飛灰的目的，防止后系統(tǒng)合成氣冷卻器堵塞和超溫。

該壓縮機(jī)機(jī)組主要由壓縮機(jī)、增速齒輪箱及驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。3者之間通過(guò)膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，整個(gè)機(jī)組采用潤(rùn)滑油站集中供油。K1301壓縮機(jī)主要性能參數(shù)如表1所示。

煤氣化裝置的有效氣體(CO+H2)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為142m3/h，留有6%左右的富裕能力，入爐煤處理能力為2 196t/d，考慮到煤質(zhì)變化，入爐煤處理能力留有20%裕量。2012年8月20日，對(duì)煤氣化裝置的聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行72h的性能考核，煤氣化裝置的有效氣體(CO+H2)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為142 000m3/h(以100%計(jì))，而考核時(shí)當(dāng)產(chǎn)氣為140 920m3/h時(shí)，電機(jī)已達(dá)100%負(fù)荷。由此可知，若需要提升SGCC生產(chǎn)能力，就需對(duì)K1301壓縮機(jī)組進(jìn)行提效改造。

表1 壓縮機(jī)性能參數(shù)

二、改造技術(shù)方案

1.目標(biāo)

(1)擬將K1301壓縮機(jī)組產(chǎn)氣能力提高5%～10%，即從改造前的182 376kg/h提升到191 459～200 613kg/h。

(2)壓縮機(jī)升壓能力從3.8MPa升到4.13MPa。

(3)壓縮機(jī)的運(yùn)行功率不變。

(4)壓縮機(jī)組只制造一個(gè)新轉(zhuǎn)子(葉輪+軸)，其他部套均維持原狀。

(5)壓縮機(jī)改造后的振動(dòng)、穩(wěn)定等指標(biāo)優(yōu)于改造前。

2.實(shí)施

(1)計(jì)算氣體動(dòng)力學(xué)參數(shù)、明確改造的可行性以及制定改造的技術(shù)方案和要求，并就改造方案進(jìn)行落實(shí)。依據(jù)實(shí)測(cè)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承、隔板、機(jī)殼繪制圖紙，設(shè)計(jì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子等主要改造部件，并通過(guò)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算驗(yàn)證后，按設(shè)計(jì)圖紙加工制造改造部件。充分利用“全可控渦”三元葉輪技術(shù)改造的技術(shù)特點(diǎn)、“全可控渦”三元葉輪壓縮機(jī)的高效節(jié)能及“全可控渦”三元離心式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。該技術(shù)制造的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子其葉輪的子午面、回轉(zhuǎn)面及葉片型線設(shè)計(jì)中采用任意曲面設(shè)計(jì)方法，改變了國(guó)外技術(shù)的“直線元素”三元葉輪只能自由控制葉頂和葉根2個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制，其效率可比一般三元流葉輪提高2%以上，較二元設(shè)計(jì)的葉輪提高效率8%～10%，整機(jī)效率可達(dá)84%。

(2)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)加工壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，并將半聯(lián)軸器組裝完成后進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)。轉(zhuǎn)子更換時(shí)間3天。

(3)壓縮機(jī)葉輪設(shè)計(jì)及制造執(zhí)行GB/T16941-1997 與API167標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)及性能測(cè)試執(zhí)行JB3165-82標(biāo)準(zhǔn)。主要部件材料葉輪為GH3625、主軸和推力盤為35CrMo。

(4)葉輪的加工采用焊后整體熱處理工藝調(diào)質(zhì)，不僅可確保葉輪的整體晶粒組織細(xì)密，而且可以消除焊后應(yīng)力，大大提高了葉輪的安全可靠性。各葉輪均經(jīng)過(guò)高于工作轉(zhuǎn)速15%的超速試驗(yàn)，整個(gè)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)精密動(dòng)平衡校正，保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。

三、改造效果（表2）

表2 改造前后的壓縮機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)