氫氣壓縮機(jī)擴(kuò)缸改造

季 波，魏強(qiáng)虎

（萬(wàn)華化學(xué)（寧波）有限公司，浙江 寧波 315709）

萬(wàn)華化學(xué)（寧波）有限公司氫氣壓縮機(jī)主要是將燒堿車間電解裝置離子膜電解槽產(chǎn)出的氫氣，加壓輸送到硝苯裝置。隨著硝苯裝置的產(chǎn)能擴(kuò)大，氫氣的需求量不斷提高，原有氫氣壓縮機(jī)的輸送能力無(wú)法滿足用戶的需求。結(jié)合當(dāng)前氫氣壓縮機(jī)的實(shí)際情況，進(jìn)行氫氣壓縮機(jī)擴(kuò)缸改造，進(jìn)一步提高氫氣壓縮機(jī)輸送氫氣能力。單臺(tái)氫氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)排氣量8000 Nm3/h，實(shí)際運(yùn)行排氣量為8500 Nm3/h，兩臺(tái)合計(jì)17000 Nm3/h，結(jié)合現(xiàn)有機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，通過(guò)計(jì)算和各方面技術(shù)討論，擴(kuò)大氫氣壓縮機(jī)氣缸是提高壓縮機(jī)能力最直接、最有效的措施。通過(guò)改造，不僅可以避免機(jī)組長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行、降低機(jī)組故障，同時(shí)可以避免因氫氣無(wú)法壓縮而放空，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境的目的。

1 往復(fù)式壓縮機(jī)主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

該公司現(xiàn)有3臺(tái)4M20-99.4/0.7-30型往復(fù)式氫氣壓縮機(jī)，為四列四級(jí)、對(duì)稱平衡式壓縮機(jī)，氣缸采用無(wú)油潤(rùn)滑、水冷雙作用的方式，在現(xiàn)場(chǎng)安裝布置時(shí)進(jìn)行雙層布置。

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

壓縮機(jī)改造前參數(shù)見(jiàn)表1，氣體成分見(jiàn)表2。

表1 壓縮機(jī)改造前參數(shù)

表2 氣體成分表

2 氫氣壓縮機(jī)改造前現(xiàn)狀分析

（1）來(lái)自燒堿車間離子膜電解槽產(chǎn)出的氫氣，經(jīng)洗滌塔除堿、冷卻后，由氫氣水環(huán)泵增壓輸送到鹽酸合成爐、氫氣鍋爐、氫壓站。大部分氫氣輸送到氫壓站，經(jīng)氫氣壓縮機(jī)壓縮增壓后輸送至硝苯裝置；還有一部分氫氣送入該公司鹽酸裝置與氯氣反應(yīng)合成高純鹽酸，剩余氫氣送入氫氣鍋爐加熱純水產(chǎn)生蒸汽。

（2）目前該公司3臺(tái)氫氣壓縮機(jī)，采用二開一備狀態(tài)，單臺(tái)滿負(fù)荷運(yùn)行氣量為8500 Nm3/h，二臺(tái)運(yùn)行氣量合計(jì)為17000 Nm3/h，而需要處理的氫氣總量約為20000 Nm3/h。剩余的3000 Nm3/h氫氣由氫氣鍋爐和合成鹽酸使用。后期由于鹽酸合成爐的節(jié)能改造，將氫氣鍋爐取消，由三合一鹽酸副產(chǎn)蒸汽合成爐取代。故而原先由氫氣鍋爐消耗的1000 Nm3/h氫氣無(wú)法經(jīng)壓縮機(jī)壓縮輸送到總部，只能放空，造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。

（3）結(jié)合后續(xù)又增加一臺(tái)離子膜電解槽擴(kuò)大產(chǎn)能的計(jì)劃，氫氣產(chǎn)量必定增加，對(duì)現(xiàn)有機(jī)組來(lái)說(shuō)根本無(wú)法處理更多的氫氣量，同時(shí)機(jī)組長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行也是不利的。

（4）目前氫氣壓縮機(jī)電機(jī)配置額定功率為1400 kW，現(xiàn)在實(shí)際使用軸功率為1100 kW，原電機(jī)選型偏大、能耗較大，通過(guò)分析，原則是在不更換原電機(jī)的情況下，發(fā)揮現(xiàn)有電機(jī)的最大功率，對(duì)氫氣壓縮機(jī)擴(kuò)缸改造提升氫氣的輸送能力，同時(shí)也可節(jié)約費(fèi)用。

3 擴(kuò)缸改造方案

3.1 改造內(nèi)容

（1）一級(jí)氣缸缸徑由? 860 mm變成? 927 mm，二級(jí)氣缸缸徑由? 600 mm變成? 622 mm，一級(jí)氣缸增加缸套；

（2）一級(jí)和二級(jí)活塞部件及活塞桿重新設(shè)計(jì)制造（活塞桿選用42CrMoA合金鋼，進(jìn)行表面淬火處理，螺紋采用軋制工藝）；

（3）氣缸支撐重新設(shè)計(jì)制造、與進(jìn)出口緩沖器連接方變圓重新設(shè)計(jì)制造；

（4）一級(jí)、二級(jí)填料箱及氣缸蓋重新設(shè)計(jì)制造；

（5）一、二級(jí)進(jìn)排氣閥、閥蓋及閥門壓筒重新設(shè)計(jì)制造；

（6）二級(jí)安全閥整定值調(diào)整由0.74 MPa調(diào)整為0.81 MPa；三級(jí)安全閥整定值調(diào)整由1.573 MPa調(diào)整為1.76 MPa。

（7）循環(huán)水量增加用量：一級(jí)原冷卻器為43 m3/h增加至47.1 m3/h，二級(jí)原冷卻器為36 m3/h增加至39.5 m3/h，三級(jí)原冷卻器為31 m3/h增加至34 m3/h，四級(jí)原冷卻器為28 m3/h增加至31 m3/h，氣缸冷卻用水由25 m3/h增加至27.4 m3/h。

3.2 改造后裝配幾何精度

壓縮機(jī)主要零部件裝配幾何精度見(jiàn)表3。

表3 壓縮機(jī)主要零部件裝配幾何精度

3.3 安全附件調(diào)整

本次改造經(jīng)過(guò)嚴(yán)密計(jì)算，除了安全閥二、三級(jí)整定壓力需要微調(diào)，其他所有安全附件都不需要變化，具體調(diào)整壓力見(jiàn)表4。

4 節(jié)能效果

該公司1號(hào)氫氣壓縮機(jī)擴(kuò)缸改造后，通過(guò)能力測(cè)試，從DCS畫面中的在線流量計(jì)數(shù)據(jù)和趨勢(shì)圖反映，擴(kuò)缸改造后，單臺(tái)氫氣壓縮機(jī)的壓縮量由原先的8500 Nm3/h提升到9600 Nm3/h左右、最大可以達(dá)到10600 Nm3/h，符合當(dāng)初設(shè)計(jì)要求。氫氣壓縮量達(dá)到10600 Nm3/h時(shí)，電機(jī)功率為1305 kW左右、軸功率為1233 kW左右，滿足原電機(jī)額定功率1400 kW的使用條件。不僅可以避免因取消氫氣鍋爐而造成的氫氣放空，同時(shí)為下一步公司擴(kuò)大產(chǎn)能提前做好了準(zhǔn)備。壓縮機(jī)擴(kuò)缸改造后，節(jié)能效益顯著。

表4 安全閥整定壓力調(diào)整

（1）供萬(wàn)華氫氣收益約0.44元/Nm3（氫氣銷售價(jià)0.7元/Nm3-氫氣成本價(jià)0.26元/Nm3）；

（2）供氫氣鍋爐氫氣收益約0.052元/Nm3（制蒸汽收益0.312元/Nm3-氫氣成本價(jià)0.26元/Nm3）；

（3）氫氣耗電：27000/220000=0.123 kW·h/Nm3，約0.065 元/Nm3；

（4）2016年氫氣鍋爐燃燒氫氣790萬(wàn)Nm3，收益790×0.052=41（萬(wàn)元）；

（5）如果2016年燃燒的氫氣全供給萬(wàn)華，收益：790×（0.44-0.065）=296（萬(wàn)元）。

保守估計(jì)擴(kuò)缸后每年獲得收益為200萬(wàn)元。

5 運(yùn)行調(diào)試總結(jié)

3臺(tái)氫氣壓縮機(jī)擴(kuò)缸改造后，在調(diào)試過(guò)程中，不同程度的存在問(wèn)題：

（1）1號(hào)壓縮機(jī)出口流量計(jì)前后壓差大

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)操作人員對(duì)回流管和放空管調(diào)節(jié)方式不一樣，為此及時(shí)修改操作法，對(duì)操作人員進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)，之后一切正常。

（2）2號(hào)氫氣壓縮機(jī)氫氣出口流量出現(xiàn)不足

經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)四級(jí)吸氣閥有滲漏，因閥片在運(yùn)行中會(huì)有自動(dòng)密封的性質(zhì)，從而后續(xù)無(wú)滲漏，流量恢復(fù)正常。

（3）3號(hào)壓縮機(jī)一級(jí)出口緩沖罐壓力迅速上升至0.4 MPa

經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)二級(jí)吸氣閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)電線松動(dòng)，造成吸氣閥一直處于頂開狀態(tài)，氣體進(jìn)入二級(jí)氣缸后又重新回到一級(jí)緩沖罐，使壓力升高，電線緊固后，一級(jí)出口緩沖罐壓力回復(fù)正常，并對(duì)其他氣閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)電線松動(dòng)情況進(jìn)行了檢查。

6 結(jié)語(yǔ)

3臺(tái)機(jī)組運(yùn)行至今，各項(xiàng)工藝指標(biāo)均達(dá)到改造設(shè)計(jì)要求，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，生產(chǎn)安全穩(wěn)定，每臺(tái)壓縮氣量最大均能增加到10%左右，電機(jī)的實(shí)際功率均小于電機(jī)額定功率，達(dá)到預(yù)期的效果。此次改造不僅為公司帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，大大降低了生產(chǎn)成本，對(duì)安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障，同時(shí)增加萬(wàn)華化學(xué)（寧波）有限公司氫氣輸送能力，達(dá)到了改造目的。

收稿日期：2018-03-11

山西開展?；髽I(yè)安全儀表系統(tǒng)專項(xiàng)整治

日前，山西省安監(jiān)局下發(fā)通知，決定在山西全省危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)開展化工安全儀表系統(tǒng)專項(xiàng)整治，確保2018年年底前全面完成安全儀表系統(tǒng)改造工作。

據(jù)了解，專項(xiàng)整治從4月1日開始到12月31日結(jié)束，分安排部署、全面落實(shí)和檢查驗(yàn)收3個(gè)階段實(shí)施。主要針對(duì)兩類?；飞a(chǎn)企業(yè)的在役生產(chǎn)裝置或設(shè)施，一是涉及重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝，二是涉及毒性氣體、液化氣體、劇毒化學(xué)品且構(gòu)成二級(jí)以上重大危險(xiǎn)源。

通過(guò)專項(xiàng)整治，要督促企業(yè)認(rèn)真落實(shí)安全生產(chǎn)主體責(zé)任，切實(shí)貫徹安全生產(chǎn)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，2018年年底前，全面完成山西省上述兩類?；髽I(yè)的安全儀表系統(tǒng)改造工作，切實(shí)提升企業(yè)本質(zhì)安全水平。

山西省安監(jiān)局要求各市局制定工作目標(biāo)，明確進(jìn)度要求，對(duì)轄區(qū)內(nèi)的危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)展開排查摸底，確定整治對(duì)象，指導(dǎo)和督促企業(yè)開展化工安全儀表系統(tǒng)專項(xiàng)整治工作，并將企業(yè)安全儀表系統(tǒng)功能安全評(píng)估、安全儀表系統(tǒng)管理制度落實(shí)、人員培訓(xùn)開展等情況納入安全監(jiān)督檢查內(nèi)容。

各企業(yè)要按照專項(xiàng)整治的要求深入排查，對(duì)未完成安全儀表系統(tǒng)改造的和已完成安全儀表系統(tǒng)改造但經(jīng)評(píng)估在役裝置安全儀表系統(tǒng)不滿足功能安全要求的，要制定整改方案，明確整改措施、責(zé)任、資金、時(shí)限、預(yù)案，確保按期完成整治工作。

山西省安監(jiān)局將適時(shí)對(duì)各市專項(xiàng)整治工作安排部署情況和企業(yè)專項(xiàng)整治情況進(jìn)行督查。