塔山礦制氮、螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)改造

楊　貴

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塔山礦制氮、螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)改造

楊貴

摘要塔山礦風(fēng)井管理區(qū)制氮與壓風(fēng)系統(tǒng)配套使用英格索蘭螺桿機(jī)，該機(jī)散熱問題是影響設(shè)備可靠運(yùn)行的最大難題。為了解決這一難題，使設(shè)備有一個良好的運(yùn)行環(huán)境，對其散熱系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，徹底解決了機(jī)器溫升超限問題，使設(shè)備運(yùn)行環(huán)境得到極大改善并取得良好的使用效果。

關(guān)鍵詞螺桿壓縮機(jī)；風(fēng)冷冷卻器；冷卻排風(fēng)風(fēng)道；消音器

1　引言

塔山煤礦井下采空區(qū)采用注氮?dú)夥罍缁鸸に?，氮?dú)庥蓤雒鍼SA變壓吸附制氮機(jī)生成，通過管道輸送至井下采空區(qū)。PSA變壓吸附制氮機(jī)的壓縮空氣氣源由風(fēng)冷式螺桿壓縮機(jī)提供。由于螺桿壓縮機(jī)工作時產(chǎn)生高溫、制氮機(jī)工作時產(chǎn)生高噪音，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的可靠性和操作人員的身心健康。因此必須改善設(shè)備的運(yùn)行狀況和車間的環(huán)境質(zhì)量，使設(shè)備安全可靠運(yùn)行且人員健康安全。本文通過對問題產(chǎn)生的原因、設(shè)備結(jié)構(gòu)原理細(xì)致分析論證，提出并實(shí)施解決方案。經(jīng)過設(shè)備試運(yùn)行、高溫天氣實(shí)踐檢驗(yàn)，使設(shè)備運(yùn)行環(huán)境得到極大改善，并取得良好的使用效果。

2　螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)的使用情況

2.1原廠設(shè)計(jì)冷卻方式的原理

英格索蘭螺桿壓縮機(jī)采用風(fēng)扇空氣冷卻，在機(jī)頭冷卻器前方安裝一臺15 kW大風(fēng)葉風(fēng)扇進(jìn)行系統(tǒng)冷卻，如圖1顯示空氣通過機(jī)器前方入口罩的濾網(wǎng)進(jìn)行過濾，過濾后的空氣從機(jī)器前方進(jìn)入冷卻器——冷卻后的空氣與螺桿機(jī)內(nèi)的壓縮油進(jìn)行熱交換——交換后的高溫空氣從機(jī)器上方排出，排出后的空氣仍在車間環(huán)境中[1]。

2.2螺桿壓縮機(jī)的使用狀況

由于塔山礦氮?dú)庑枨罅看?，故制氮設(shè)備多，共使用螺桿壓縮機(jī)13臺。交換后的高溫空氣從機(jī)器上方排到車間內(nèi)，并在車間內(nèi)循環(huán)，使環(huán)境溫度增加，又因設(shè)備本身冷卻條件差，致使冷卻效果不佳，造成設(shè)備溫度高。2013年6月底，運(yùn)行中的螺桿空壓機(jī)主機(jī)溫度達(dá)98℃（105℃報警，109℃停機(jī)），排氣溫度48℃（進(jìn)入冷干機(jī)的氣體溫度要求在5℃～50℃之間）。對冷干機(jī)、制氮機(jī)分子篩、螺桿壓縮機(jī)等設(shè)備的正常運(yùn)行極為不利。進(jìn)入7月中旬，隨著氣候的進(jìn)一步變熱，環(huán)境溫度進(jìn)一步升高，如果繼續(xù)采用該冷卻方式，勢必造成螺桿壓縮機(jī)高溫報警、停機(jī)情況，嚴(yán)重影響礦井的正常安全生產(chǎn)。如果采用螺桿壓縮機(jī)開側(cè)門運(yùn)行，雖然能降低主機(jī)冷卻器的油溫，但由于空氣不能進(jìn)行過濾導(dǎo)致大量雜物吸附于主機(jī)冷卻器表面，長時間運(yùn)行對冷卻器有嚴(yán)重影響，可能導(dǎo)致事故發(fā)生。

圖1壓縮機(jī)系統(tǒng)冷卻圖

3　原氧氣排放系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)氧氣排放方式

PSA變壓吸附制氮機(jī)采用加壓吸附氧分子，降壓、回吹排放氧氣。排出的氧氣通過控制閥控制，排出制氮機(jī)吸附塔，再經(jīng)消音器降噪排出外界[2]。

3.2直接排放的弊端

經(jīng)消音器直接排放的氧氣濃度極高，瞬時氧氣濃度可達(dá)70%以上，因擴(kuò)散高度不夠，且有遇火助燃性，極其危險，嚴(yán)重影響人員和設(shè)備的安全。另外，氧氣氣流經(jīng)消音器直接敞口排放，有很尖銳的聲響，高達(dá)80 db以上，對操作人員的聽力有嚴(yán)重的影響。

4　冷卻方式排氣改造

4.1改造方法

通過分析設(shè)備運(yùn)行散熱原理與各環(huán)節(jié)，結(jié)果表明，散熱空氣進(jìn)入車間，造成車間環(huán)境溫度高，迫使冷卻散熱效果差是影響設(shè)備冷卻散熱效果的主要原因。如圖2顯示為改善車間環(huán)境溫度，進(jìn)行了加裝冷卻專用排風(fēng)風(fēng)筒的技術(shù)改造。將冷卻器流出的風(fēng)流通過排風(fēng)筒直接排出車間外，排風(fēng)筒的斷面與原排風(fēng)口斷面一致，排風(fēng)筒采用流線型，排風(fēng)筒的排氣方向考慮全年主要外界風(fēng)向的影響，排氣風(fēng)向與全年主要外界風(fēng)向一致。

同時排風(fēng)筒設(shè)置插板，平時停機(jī)時可防止雜物進(jìn)入機(jī)體。冬季關(guān)閉插板，打開冷卻器后門，可利用冷卻器的熱風(fēng)實(shí)現(xiàn)車間供暖，有效的對螺桿機(jī)余熱進(jìn)行了利用。

圖2加裝冷卻專用排風(fēng)風(fēng)筒后系統(tǒng)冷卻圖

4.2改造效果

通過改造，2013年7月初運(yùn)行中的螺桿壓縮機(jī)主機(jī)溫度83℃，排氣溫度34℃，在2013年夏季最熱的署伏天，運(yùn)行中的螺桿壓縮機(jī)主機(jī)溫度最高87℃，排氣溫度最高38℃，對比改造前設(shè)備散熱數(shù)據(jù)，有效的降低了設(shè)備的運(yùn)行溫度，保障了設(shè)備安全、可靠運(yùn)行。冬季通過對螺桿機(jī)余熱利用，可使車間溫度維持在19℃-21℃之間。

5　氧氣排放系統(tǒng)改造

通過分析氧氣排放系統(tǒng)，噪音產(chǎn)生的主要原因是消音器的消音效果和排放口排氧氣時產(chǎn)生的噪音。如圖3顯示將氧氣引至室外排放，不僅可消除因氧氣助燃性的危險，又可降低車間內(nèi)的噪音污染。制氮機(jī)排氧消音器上加裝排氣管道（使用DN500焊接鋼管），出口置于車間外離地面6 m以上，使排出的高濃度氧氣通過排氣管道排至車間外，得到可靠擴(kuò)散。避免了消音器周圍因氧氣濃度高形成的安全隱患，又大幅度降低了車間內(nèi)及消音器的噪音污染，創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境[3]。改造前，現(xiàn)場實(shí)測車間噪音達(dá)80 db以上；改造后，現(xiàn)場實(shí)測車間最高噪音僅為70 db左右，有效降低了車間工作噪音；改造后由于沒有了夾雜分子篩的雜物在車間內(nèi)排放，有效改善了車間內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生，使設(shè)備運(yùn)行處于良性循環(huán)。改造后排放系統(tǒng)的消音器運(yùn)行穩(wěn)定，年度檢修時對消音器進(jìn)行拆除檢修，檢查內(nèi)部無開焊現(xiàn)象，部件無變形，濾網(wǎng)完整，使用效果很好。

圖3改造后的消音器示意圖

6　總結(jié)

現(xiàn)代化的礦井新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用較為頻繁，但在現(xiàn)場使用過程中，需要對系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的完善、改進(jìn)，以便更好的適應(yīng)現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的需要。改進(jìn)后的塔山礦制氮系統(tǒng)運(yùn)行正常，持續(xù)穩(wěn)定的向井下輸送氮?dú)?，設(shè)備運(yùn)行可靠。通過技術(shù)改造，滿足、完善設(shè)備的運(yùn)行、使用效果，是當(dāng)今現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)的需要，是優(yōu)化生產(chǎn)工藝的需要，是在生產(chǎn)實(shí)踐中所必須做到的。

參考文獻(xiàn)

[1]葉振華.化工吸附分離過程[M]. 1992:184.

[2]顧飛龍.200Nm3/h（PSA）制氮裝置的工程設(shè)置與應(yīng)用[M]. 2002:4.

[3]白柳.液壓與氣壓傳動[M]. 2009:45.

楊貴，1984年2月出生，山西五臺籍，現(xiàn)在同煤集團(tuán)機(jī)電管理處工作，助理工程師。

System Transformation on Nitrogen Production and Screw Compressor of Tashan Mine

Yang Gui

Abstract：Nitrogen production and compressed air system of Tashan Mine wind well management area use Ingersoll screw machine，the heat dissipation of the machines is the biggest problem to affect the reliable operation. In order to solve this problem and make the device has a good running environment，the heat dissipation system is improved，this completely solves the temperature overrun problem，the equipment operation environment is improved significantly and the good use effect is made.

Keywords：screw compressor；air cooler；cooling exhaust duct；muffler

收稿日期：2016-01-03

作者簡介

中圖分類號TB535

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1000-4866（2016）02-0041-02