煤氣壓縮機氣缸進水原因及改造

薛晟

煤氣壓縮機氣缸進水原因及改造

薛晟

對煤氣壓縮機連續運行時發生氣缸進水的原因進行了分析并提出了現場改造方案。關鍵詞 煤氣壓縮機；緩沖柜；冷凝水；缸體

1 問題的提出

大同煤礦集團公司城市煤氣聯產5萬t/a甲醇工程設計時，將廠內的5 000 m3柜用作了甲醇原料氣的貯存和緩沖柜。工程投產后，5 000 m3柜在運行中有諸多不足。煤氣生產有波動時極易出現氣源不夠或過剩的現象，而甲醇正常生產時原料氣的需求量為6 000 m3/h，5 000 m3柜不僅容量小，而且上下升降范圍小，緩沖能力差，調整不及時經常出現產供矛盾，嚴重影響了甲醇的正常生產，同時也限制了制氣的正常生產。為保證甲醇生產的穩定，2007年3月我們將5萬m3濕柜改為緩沖柜，運行后大大改進了緩沖柜的緩沖能力，增大了氣柜的調峰能力，使供甲醇生產的煤氣流量穩定，甲醇生產達到投產以來的最高產量，實現了預期的目標；同時，由于氣源的穩定，在甲醇生產的節能降耗中也取得了較好的經濟效益，有利于調節，保證供給甲醇生產穩定的煤氣流量，穩產高產確保了全年生產量，為城市煤氣聯產5萬t/a甲醇提供了保證。

5萬m3濕柜未改造前，濕柜、干柜作為城市煤氣共同的貯氣柜，兩者通過管道連通，高峰時兩柜同時為壓縮機提供氣源，高峰過后煤氣從干柜補充進入濕柜，使濕柜升至27 m的穩定高度。5萬m3濕柜改為緩沖柜后，原有的濕柜進出口管道通過閥門與濕柜斷開，濕柜退出城市煤氣運行系統，干柜作為城市煤氣的唯一貯氣柜單獨運行，炭化產出的煤氣經凈化后全部進入干柜，壓縮機進口所需的煤氣均由干柜出口管供應。濕柜改為緩沖柜后，運行一直平穩，但從2007年5月一加壓站壓縮機在不長的時間內連續出現10多次聲音異常，缸體運行故障等，故障率明顯比以往增多，同時高峰供氣時進口管道也經常出現負壓的現象。

壓縮機是凈化車間的關鍵設備，負責著煤氣的壓送任務。機器設備的完好率一直是車間的頭等大事，尤其是高峰期間不得有半點差錯。由于7臺壓縮機是建廠時的設備，已連續運行多年，再加上近年來煤氣用戶的不斷增加，高峰時輸送量的不斷增加，除二加壓站開機外，一加壓站仍要開4臺機。為保證高峰供氣，緩解高峰供氣壓力，備用設備隨時可能因為壓力不足和故障而開啟。工作中我們要求運行和備用設備的完好率均在95%以上，若出現連續的壞機故障，壓縮機維修次數增加，將造成高峰供氣不足，甚至脫壓，使生產的煤氣不能正常壓送到用戶，這關系著全集團公司數萬人的吃飯問題。為此，車間一方面關注高峰時間的供氣操作情況，另一方面加派了人力加緊維修。在維修中發現壓縮機每次都是活塞、十字頭和缸體嚴重損壞，且每次缸體都有進水現象，缸體進水是壓縮機損壞的主要原因。由于活塞與缸體的損壞，使得更換修復周期加長。壓縮機的價格為30萬元/臺，更換十字頭、活塞與缸體每次都需上萬元。壓縮機同時多臺次連續出現故障，不僅增加了輸送壓力和運行費用，也給安全生產、正常供氣帶來了隱患。壓縮機故障統計見表1。

表1 壓縮機故障統計

2 改造方法

壓縮機正常運行，進口管內和缸體內是禁止進水的。壓縮機的工作原理是：由立、臥缸組成，通過活塞的往復運動，將煤氣加壓后送往輸配管網。由于活塞是在缸體內高速運行的，兩者相互摩擦，必須通過水套和添加潤滑油潤滑降溫，潤滑油通過潤滑減小摩擦，保護活塞與缸體。氣缸內進水后，由于水的壓縮比非常小，而活塞與缸蓋之間的死點間隙僅2 mm～3 mm，因此氣缸一旦進水就會出現相當于活塞與缸蓋的撞缸事故，輕則損壞活塞、活塞桿和十字頭，重則會撞壞缸體，可能發生機毀人亡的重大事故。在檢修中打壓發現水套并未損壞漏水，缸體和出氣管內有積水，進而檢查進口管內也有積水，說明水是管道里的。從炭化出來的高溫煤氣經過初冷、洗氨、脫硫等一系列的凈化工藝后，煤氣中大部分焦油、水分、雜質都被除去，但仍有部分水分存在，在煤氣不斷輸送中隨著管線的加長逐漸冷凝下來聚集在管道中。煤氣管道中為防止冷凝液聚集在管道的最低點都設有凝水缸。凝水缸的作用是收集管道煤氣中的冷凝液，并將其收集在一起后定期由抽水車集中抽走，如不及時抽走，就會越來越多，減少管道的有效橫截面積，減少煤氣單位截面的流量。尤其是在管道的較低處聚集更會影響煤氣的輸送，高峰供氣時進口管道經常出現負壓現象，說明高峰時干柜出口管的煤氣流量不足。經理論計算，干柜出口DN800的管道完全可以滿足高峰時供氣要求，流量不足說明管道可能有冷凝水積聚，使得管徑變小，影響了煤氣的輸送。通過對抽水情況進行了解，改造后凝水缸的水比原來少了許多，有時甚至沒有水。通過查閱圖紙和實地勘察，發現干柜出口與濕柜出口的連通管發生了下沉，凝水缸處已不是最低點，冷凝水在連通管道的最低點凝結，集中不到凝水缸內，管內的冷凝水不能排出，不斷積聚使得煤氣管道的有效管徑變小。原先進入濕柜的煤氣管道為DN500的焊管，干柜出氣管道為DN800的焊管，當冷凝水在最低點凝結滿后流人凝水缸，兩者同時供氣時干柜出氣管煤氣流量不大，積聚在管道的冷凝水影響不大，所以看不出異常。干柜單獨運行后，連通管成了輸送煤氣的唯一管道，煤氣中的冷凝水積聚于新的低點而無法進入凝水缸，積聚的冷凝水占據了有效管徑，使得流量減小，當高峰供氣時煤氣需求量增大，使得壓縮機進口煤氣量供不應求，形成負壓；同時高峰時隨著煤氣量的增加會將管道內積聚的冷凝水不斷帶出隨煤氣一起進入壓縮機內，造成了壓縮機的損壞。我們在下沉點鉆孔檢查發現有大量的冷凝水，找到了問題的原因。為解決這一問題，我們提出了在最低點加裝凝水缸放空連通管段的冷凝水和將原有濕柜進氣管與出氣管進行連接利用，形成雙線供氣來增加煤氣量的方案。在新的最低點加裝凝水缸，增加連通管的有效管徑，避免高峰供氣時冷凝水隨煤氣一起進入壓縮機內，造成壓縮機的損壞；同時在連通處的最低點加裝水封，及時放出連通管道內積存的水。

干柜出口管由單線供氣變為雙線供氣不僅增加了煤氣的供應管徑，減輕了高峰時段干柜出口管的負擔，也是為適應今后煤氣用戶和煤氣量不斷增加的需要。通過論證此方案簡單可行，經過10 d的努力于12月25號完工。

3 改造效果

工程完工后壓縮機一直運行平穩，檢查進氣管沒有發現水，同時進氣管沒有再出現負壓的現象，說明方法、措施完全正確。通過這次改造，不僅有效地利用了原來濕柜閑置的進出口管道，使高峰時段干柜出口煤氣有效地進行了分流，減少了高峰用氣量大時的供氣壓力，而且避免了管道內冷凝水進入壓縮機，保證了壓縮機的正常運行，延長了壓縮機的使用壽命；積累了壓縮機運行的經驗，節約了大量的設備費用和維修費用，更為重要的是保證了安全生產、正常連續供氣。

4 結語

通過這次改造，我們認識到在煤氣的輸送中，合理設計管徑大小和凝水缸的位置是十分必要的；同時，在今后工作中要加強對凝水缸的管理，及時排除冷凝水，保證輸送設備的完好，正常地供氣。

Causes of the Water Seepage in Gas Compressor Cylinder and its Modification

Xue Sheng

This article analyzed the causes of water seepage during continuously operating of the gas compressor, and provided on-site modification methods.

gas compressor;buffer counter;condensation water;block

TQ545

A

1000-4866（2010）03-0019-02

2010-06-16

薛晟，男，1970年出生，1994年畢業于太原工業大學（化工系），工學學士，現在大同煤礦集團公司煤氣廠工作，工程師。

修回日期：2010-07-07