螺桿壓縮機在焦爐煤氣制LNG 工藝上的應用

田茂林

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照 276800）

0 引言

山東鋼鐵集團日照有限公司焦化部焦爐煤氣制LNG 工藝采用中國船舶重工集團公司第七一一研究所LG636/0.65 型螺桿壓縮機，2 開1 備，其中2 臺變頻，1 臺工頻，基本參數：進口體積流量636 m3/h，進口壓力0.008 MPa（G），出口壓力0.65 MPa（G），內容積比3.5，外壓力比6.94，軸功率4059 kW，壓縮機轉速3860 r/min。

在螺桿壓縮機的殼體內，有一對相互嚙合的螺旋形轉子，截面為4 個凸齒的轉子是主動轉子，是陽轉子，截面為4 個凹齒的轉子是從動轉子，是陰轉子。在壓縮機機體的兩端，分別沿徑向和軸向開設一定形狀和大小的吸氣孔口、排氣孔口。轉子兩側的伸出軸上依次布置有密封組件、軸承組件、同步齒輪和平衡盤等。驅動設備通過聯軸器帶動陽轉子旋轉，陽轉子通過同步齒輪帶動陰轉子旋轉，陰、陽轉子相互不接觸，同步齒輪的速比與螺桿轉子的速比相等。陰、陽螺桿轉子靠軸承支撐和同步齒輪厚薄片的調整來保證陰、陽轉子之間的間隙。轉子與氣缸之間，螺桿轉子端面與氣缸壁之間均有較小間隙。

其工作原理按照順序分為吸氣、壓縮和排氣等3 個過程。當主動轉子（陽轉子）在電機作用下旋轉時，帶動與其嚙合的從動轉子（陰轉子）做相向運動，運動至進氣口連通的位置時開始吸氣，轉子組合繼續旋轉，其產生作用的密封空間容積不斷增大。從而將氣體不斷吸入密封腔，當轉子組合轉至吸氣溝槽組件封住進氣口的位置時，完成吸氣過程；轉子組件繼續旋轉，溝槽密封面逐漸向排氣口方向移動，其密封空間容積逐漸變小，使密封腔內的氣體因為壓縮而使壓力升高，直到壓縮的密封空間與排氣口相連的位置，從而完成整個升壓壓縮過程；當轉子轉至與排氣口相通時，密封腔內的高壓氣體隨著轉子的旋轉被壓縮至排氣管道開始排出，完成排出后完成整個排氣過程，再進行下一個氣體壓縮循環過程。雙螺桿式壓縮機具有體積小、結構緊湊、運行可靠等優點，整個螺桿機組具有配套的潤滑系統，但是因為陰陽轉子凹凸性嚙合轉動的特點，機組運行時的噪聲較大，這是螺桿機組的運行缺點。在實際使用過程中，對機組的潤滑系統、噴液系統、介質氣系統等方面進行問題梳理及適應性應用改進。

1 運行中存在的問題

1.1 潤滑油系統

螺桿壓縮機潤滑油系統設有2 臺潤滑油冷卻器和2 臺過濾器，均為一開一備。運行過程中發現，在切換備用設備時，需要先將備用設備頂部排氣閥打開，待備用設備充滿油后，方可進行倒機操作。一方面，必須看到排氣閥有油溢出才能確定設備滿油，但溢出的油對設備造成污染；另一方面，備用設備不能始終處于立即使用的階段，即便是始終充滿油，但油溫不滿足使用需求。

1.2 噴液系統

螺桿壓縮機氣缸內噴注的液體來自外部噴液管線，噴液介質為除鹽水，開機初期為管網補水，待出口壓力提高至0.2 MPa以上且氣液分離器液位200 mm 后，建立循環噴液。噴液的目的一是控制因壓縮而升高的排氣溫度，使原本的絕熱過程基本趨于等溫壓縮過程，并有效地提高容積效率和絕熱效率，從而減少功耗及降低噪聲。二是通過冷卻液密封轉子間隙，阻止壓縮介質從高壓腔向低壓腔泄漏。但在補液過程中，需要主控室遠程監控排氣溫度，同時指揮現場操作補液閥門進行調節，在壓縮機啟動初期全回流過程中，現場噪聲大，通信不便，調節困難。

1.3 介質氣系統

介質氣管路系統包括吸入氣體的過濾、壓縮、冷卻、分離、循環回流、卸荷以及相應的安全裝置和控制系統，介質氣流程上主要設備包括入口過濾器、入口消音器、螺桿壓縮機、出口冷卻器和氣液分離器等。由于設備多且大，螺桿壓縮機在廠房內分兩層布置。由于出口調節閥門設置在一層頂部，位于回流管線旁，在升壓過程中，同樣是由主控室根據壓力數值指揮現場操作人員進行調節，且手動閥門調節精度受人為因素影響較大，容易造成出口壓力波動。

2 改進措施

（1）將潤滑油系統中潤滑油冷卻器和過濾器頂部排氣閥出口引至油箱，形成油路循環。一方面有效避免了潤滑油的外溢，另一方面可保留小開度，使備用設備始終處于滿油且油溫滿足使用需要的狀態下，可實現隨時切換備用，減少了壓縮機的倒機時間。

（2）將噴液系統的補液管線和循環噴液管線的控制閥門改為自動調節閥，這樣既完全實現了自動調節控制，也實現了手動達到0.1%開度的精準調節，保證了壓縮機出口溫度穩定。

（3）將介質氣出口閥門同樣由手動調節改為自動調節，通過控制回流閥的開關度，使出口壓力始終保持平穩升壓，不但有利于系統升壓的穩定操作，而且可以減少一名操作人員，節省了人工成本。

3 小結

在實際的生產運行過程中，采用上述措施改造潤滑油系統管路，同時對噴液系統和介質氣系統優化了自動控制。在日常使用螺桿機的基礎上，進一步穩定了螺桿壓縮機的操作，保障了LNG 系統關鍵設備螺桿壓縮機的安全穩定，進而保障了LNG 生產系統的高效穩定運行。