18型煤压机阀片改造与应用实例.pdf

2 0 1 6年第 3期 总 第1 9 3 期 冶 金 动 力 匝T A L L U R G I C A L P O WE R 21 D W2 0 ／ 1 8型煤压机阀片改造与应用实例 姚海峰 ，李鹏 首钢京唐钢铁联合有限责任公司能源与环境部， 河北唐山0 6 3 2 1 0 【 摘要】 首钢京唐公司制氢站一二步压缩机并联运行 ， 一步压缩机排气量和排气压力波动较大。 通过对 比一二步压缩机主要部件避行分析， 发现了影响一步压缩机稳定运行的原因， 通过对一步压缩机阀片的技术改 造， 稳定了一步压缩机排气量和排气压力， 收到了显著效果。 【 关键词】 压缩机； 阀片； 改造 【 中图分类号】 T F 0 8 3 ．4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 6 0 3 0 0 2 1 0 2 M o d i fi c a t i o n a n d Ap p l i c a t i o n o f t h e Va l v e P l a t e f o r DW 2 0 ／ 1 8 Co a l P r e s s YAO Ha i f e n g， LI Pe ng E n e r g y a n d E n v i r o n me n t P r o t e c t i o n D e p t ． o y S h o u g a n g n g a n g I r o n s t e e l U n i t e d C o r p o r a t ion ,T a n g s h a n , H e b e i 0 6 3 2 1 0 ,C h i n a 【 A b s t r a c t 】T h e o n e s t e p a n d t w o s te p c o m p r e s s o r s o f S h o u g a n g J i n g t a n g h y d r o g e n g e n e r a t i o n s t a t i o n o p e r a t e i n p a r a l l e l ，b u t t h e d i s c h a r g e c a p a c i t y and d i s c h arg e p r e s s u r e o f t h e o n e - s t e p c o mp r e s s o r fl u c t u a t e g r e a tl y ．Th e c a u s e o f the o p e r a t i o n i n s t a b i l i t y o f the o n e - s t e p c o mp r e s s o r W a S f o u n d o u t b y c o mp ari n g a n d an a l y z i n g the ma i n c o mp o n e n t s o f t h e o n e - s t e p an d t w o s t e p c o mp r e s s o r s ． T h r o u g h t e c h n o l o g i c a l mo d i fi c a t i o n of t h e v alv e p l a t e i n t h e o n e s t e p c o mp r e s s o r ,the d i s c h a r g e c a p a c i t y a n d d i s c h a r g e p r e s s u r e w e r e s t a b i l i z e d ，a c h i e v i n g g o o d r e s u l t s ． 【 K e y w o r d s 】c o m p r e s s o r ； v a l v e p l a t e ； tr a n s f o r m a t i o n 1 简介 首钢京唐公司制氢站建有两套焦炉煤气制氢系 统 ， 分两步建设 ， 制氢能力均为 1 0 0 0 m ； 焦炉煤气 中氢气含量 6 0 ％以上， 净化后的焦炉煤气经过压缩 机三级压缩升压到 1 ． 8 M P a ，通过变压吸附装置 5 3 1 ， 提取纯度高达9 9 ． 9 9 9 ％的氢气， 提取率达到 8 5 ％以上， 氢气供冷轧做保护气体， 再生贫氢焦炉煤 气供加热炉燃烧加热用。 其 中一 步煤气 压缩机共 有 3台 ，型号为 D W2 0 ／ 1 8 ，结构为对称平衡两列三级复动水冷活塞 式； 二步煤气压缩机 3台， 为 日本进 口的 Y D 3 3 5 0 型 ； 两步压缩机各带一套变压吸附制氢装置 ， 两套制 氢系统氢气 出口管道相接， 最终将氢气送至用户。 2 原 因分析 自制氢系统投产运行 以来一步 3台煤气压缩机 实际运行容积流量一直低于其设计容积流量 ，尤其 是二步 3 台进口 压缩机投产后 ， 一步 3台煤压机的 排气量和排气压力波动较大，直接影响了氢气产量 的提升 ， 且增加 了氢气生产的成本。 2 ． 1 工作参数 见表 1 表 1 工作参数 参数 D W2 o ， l 8 Y D 3 3 5 0 结构 对称平衡两列三级 Y性布置 复动水冷活塞式 容积流量 2 0m V m i n 2 0m 3 ／ m i n 排气压力 ／ MP a 0 ．2 9 1 ．O 5 1 ．8 0 ． 2 2 0 ．9 1 ． 8 压缩级数 3 级 3 级 气缸直径 ／ m m 5 2 0 3 8 0 2 0 0 5 1 O 4 0 o 2 5 0 气缸润滑 一级有油、 二 三级无油 一级有油、 二三级无油 活塞行程 1 8 0m i l l 1 8 Om i l l 电机功率 2 o ok W 2 5 0 k W 转速 4 8 5I ， m i n 4 9 0d m i n 2 ． 2 结构特点 P E E K阀片较金属的气阀阀片有下列优点 1 P E E K阀片的密度比金属小得多，弹性模量比金属 小，因此P E E K阀片的撞击能量损失远远小于金属 冶 金 动 力 髓 TA I L U RG 】 CAL P m 『ER 2 0 1 6年第 3期 总 第1 9 3期 阀片 ； 2 P E E K阀片还具有 自润滑性能 ，耐磨性能 好； 3 P E E K阀片具有很高的冲击韧性，能吸收大 量的冲击动能， 抗冲击， 抗疲劳能力是金属阀片的2 倍【 ” 。 2 ． 3 原因分析 一 二步煤压机并联运行 ，虽然在理论上设计排 气压力值相同，但是在实际生产中二步压缩机采用 的是进口P E E K阀片， 抗击排气脉冲气流的效果好， 排气压力较稳定 ，而一步 3台压缩机采用 的是压缩 机厂家配套的钢制阀片 ， 抗排气脉冲效果差 ， 且抗击 本身阀片质量的损失比较大， 所以当两步煤压机同 时运行时，一步压缩机呈现出排气压力和排气流量 大幅波动。 3 改造 内容 一 步压缩机吸排气 阀组件阀片采用的是金属阀 片 材质为 3 C r 1 3 ， 由于焦炉煤气介质呈酸性 ， 金属 阀片因腐蚀而产生凹坑， 会影响气密性 ， 且金属阀片 的韧性和强魔陛能略差，在使用过程中由于气体带 液时会致使阀片受到液击从而断裂， 影响金属阀片 的使用性能； 另外氢脆是金属阀片的又一个弱点， 会 很大程度降低阀片的使用寿命。在前期使用过程中 存在阀片损坏、 检修周期短、 且排气量不足的缺点。 P E E K阀片具有机械强度高、 耐高温、 耐冲击、 阻燃、 耐酸碱、 耐水解、 耐磨、 耐疲劳等特点。密封性 好， 效率高 随着密封性的提高， 压缩机的功耗与温 升同步降低 ，与金属阀片相 比采用 P E E K阀片的压 缩机的能耗可显著降低。 4 应用效果 2 0 1 4年初选用 国产 P E E K阀片对一步压缩机 进行改造 ，提高了运行周期 ，基本达到进口阀门效 果， 价格却降低 1 倍以上。 改造后单台压缩机排气量由8 0 0 m 提高到 1 0 0 0 m 3 ／ h ， 且压缩机检修周期大幅提高， 不仅降低 了备件的消耗， 而且减少了日常维修工作； 吸排气阀 阀片改造后每年将实现增收节支约 1 4 4万元 。 5 结束语 压缩机 由钢制 阀片改造为 P E E K复合 阀片后 ， 不仅压缩机的做功效率得到大幅提升，而且兼顾 了 阀片的经济型和稳定性，对于钢制式阀片压缩机改 造起一个示范性作用。 【参 考 文 献 】 [ 1 】 贺运初． 潘树林， 邹鹤． 浅谈阀片材料为 P E E K的往复压缩机气 阀[刀 ． 石油化工设备技术， 2 0 1 2 0 1 ． ’ 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 2 1 作者简介 姚海峰 1 9 8 2 一 ， 男 ， 2 0 0 8年毕业 于东北电力大学建筑 环 境与设备工程专业 ， 工程 师。 现从事燃气设备管理 工作 。 o●o●o● ●0●o● ‘ ●o●o● ●o●o●o● o●o●o●o●o●0●o● ● o●o●o● ●o●o● ‘ ●o●o●o●o●o●o● 0● o●o●o●o●o●o●o●o●o●0●o● 上接第 2 0页 两端弹性反力方 向相反 ， 考虑制造 、 安装误差等因素， 一般取 G 2 受到的轴向推力为 F a L 3 t K l - 0 ． 7 L 4 0 I△ 也 k N 当 L C r A t K , l 4 ￡ K 也时 或 L 4 c ￡ K 一 0 ． 7 L 3 c t t K x l k N 当 4 以 t K a L c r At K 1 3 与 G 2 支架一样 ， G 3支架两端都有补偿器， 不承受盲板力 ，仅承受两端波纹补偿器的轴 向弹性 反力， 一般取 G 3 受到的轴 向推力为 厶一 0 ． 7 L 3 t r t K a k N 当 L 4 --L 3 时 或 ￡ 3 0 ． 7 L 4 t k N 当 时 4 对 G 4 支架， 左侧有波纹补偿器， 右端有弯 头，因此 G 4 支架轴向会受到盲板力和补偿器弹性 反力。由于 G 4 和 G 5 支架之间管道采用自然补偿， 自然补偿会对 G 4支架轴向产生相反方向的推力 F x L k N ， 自 然补偿同时对 G 4 支架产生横向推力 F k N ，本文不再对 自然补偿的计算展开讨论【1】 ， G 4 支架受到的轴向推力为 1 0 2 L t K a 一 0 ． 7 F x L k N 一般 1 0 3 P A2 L t Ka F x L 5 结束语 煤气管道热胀冷缩产生的位移应力与管径、 壁 厚、 管道的布置走向、 温差大小等诸多因素相关， 如 何减少热胀冷缩在管道中产生的应力以及对设备、 支架的推力， 是煤气管道设计中一项重要内容， 对保 证煤气管道长期稳定安全运行十分重要。 以上在分析了为什么要对煤气管道进行温差补 偿 的基础上 ， 就一些典型补偿问题进行实例分析。 采 用波纹补偿器的情况下 ，盲板力对管道支架的推力 影响较大， 尤其是管径较大、 压力较大的情况下， 盲 板力过大会对管道支架的设计带来困难 ，因此一些 自身能承受压力推力的波纹补偿器得到广泛应用， 包括复式拉杆型波纹补偿器、弯管压力平衡性波纹 补偿器、 直管压力平衡性波纹补偿器等。 [ 参 考 文 献 】 【 l 】 钢铁企业燃气设计参考资料编写组． 钢铁企业燃气设计参考资 料 煤气部分 【 M 】 ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 7 5 ． 收稿 日期 2 0 1 5 0 8 1 2 作者简介 李全权 1 9 8 1 一 ， 男， 硕士研究生学历 ， 高级工程师， 主要 从事钢铁企业燃气设计 、 咨询工作。