4M40二氧化碳壓縮機優(yōu)化改造運行總結(jié)

婁衛(wèi)國

（河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng)453000）

1 引言

河南心連心化肥有限公司是一家從小化肥企業(yè)快速發(fā)展壯大的大型氮肥企業(yè)。繼2006年、2009年分別實施18.30、24.40項目后，在2011年又上了一套在國內(nèi)技術(shù)最先進、最節(jié)能環(huán)保的45.80項目，并于2013年順利投入運行。為了實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗、持續(xù)優(yōu)化改進的目標，我們對45.80項目中的4M40-105/159二氧化碳壓縮機進行了節(jié)能降耗的技術(shù)改進。

2 改造背景

二氧化碳壓縮機進口壓力0.13 MPa（G），實際運行壓力0.20 MPa（G）。運行壓力高于設計壓力，實際運行造成各級超壓、超氣量、超功率，無法正常安全運行，迫使打開一回一調(diào)節(jié)閥，將一級缸打出去的氣量再回到一級缸進口，氣量從16568 Nm3/h回流變?yōu)?2588 Nm3/h，單臺回流量為3980 Nm3/h，造成功率損失136 kW/h，4臺壓縮機常開每天損失3264 kW·h，一年按300天工作計算，共損失979200 kW·h。

基于上述情況，作為從事化工技術(shù)的專業(yè)人員，為了節(jié)能降耗，必須對二氧化碳壓縮機進行改造。

3 改造方案

為了取得最佳節(jié)能效果，我們選擇并實施了3種方案：

第1種方案，加限流孔板，經(jīng)過計算，給出3個限流孔板口徑￠110 mm、￠130 mm和￠142 mm進行試驗，試驗結(jié)果，￠130 mm限流孔板能使進口壓力從0.2 MPa（G） 降到0.13 MPa（G），但是，節(jié)能效果不明顯，因為在一級出口壓力不變的前提下降低一級進口壓力，會增加一級壓差，導致推力、功率都會增加，所以，該方案沒有起到節(jié)能的效果而未能實施。

第2種方案，我們選擇1#機，在一級缸進氣閥上安裝無級調(diào)量裝置，2016年8月8日1#二氧化碳壓縮機14：40無級氣量調(diào)節(jié)裝置投運，投運后主電機電流降低7A左右；20：00甲醇洗崗位巡檢發(fā)現(xiàn)CO2管道振動大，經(jīng)過分析認為是1#機投用無級氣量裝置問題，23：40分1#機無級氣量裝置停用，振動消失。

結(jié)合廠家認為管道振動是因為甲醇洗崗位CO2管道以及整個外管廊CO2管道沒有加固的原因，對甲醇洗到CO2壓縮的管道全部進行加固。2016年10月29日再次投運后，甲醇洗管架繼續(xù)振動，無級調(diào)節(jié)裝置停用。

1#機一回一調(diào)節(jié)閥控制權(quán)，由主控微機改為無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制，2016年9月29日由于無級氣量裝置控制柜內(nèi)保險掉落，造成控制柜斷電，一回一閥自動全關造成一段壓力超壓到0.54 MPa（指標≤0.46 MPa，一般運行壓力0.41 MPa），目前保險掉落問題廠家已經(jīng)解決，但是振動問題沒有解決，無法投用。

試驗結(jié)果，節(jié)能效果明顯，但技術(shù)不成熟，存在安全隱患，且一次性投資和維護成本高，所以，未能貫徹實施。

第3種方案，維持一級進口壓力0.2 MPa（G），對一級缸進行縮缸處理，缸徑由880 mm改成810 mm，將五級缸進行擴缸處理，將5級缸徑從180 mm改成185 mm。該方案在4臺二氧化碳壓縮機上全部實施，節(jié)能效果明顯，運行平穩(wěn)，流量在原設計基礎上增加10%，下面詳細介紹該方案的實施情況。

3種方案數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 3種改造方案數(shù)據(jù)綜合對比表

4 改造依據(jù)

原平衡往復式容積壓縮機機型：4M40-105/159（4列5級）。

原始單臺氣量：標準狀態(tài)12360 Nm3/h，見表2~4。

表2

表3

5 改造后的數(shù)據(jù)

改造后單臺氣量：標準狀態(tài)13632 Nm3/min（較原始氣量增加10%）。

結(jié)論：各級進排氣壓力均在原始機組的所有緩沖罐、分離器、冷卻器等一系列輔機及管道安全閥門等的工作范圍之內(nèi)，可以放心使用。由于氣量增加10%，二、三級進口壓力和排氣壓力增加，見表5~7。

表4

表5 改造后的各級進出口壓力

表6 改造后各級安全閥起跳壓力

表7 改造后各級輔機設計壓力

6 改造后的結(jié)果

通過改造前與改造后的技術(shù)數(shù)據(jù)對比，得出以下結(jié)論：

（1） 一級進口壓力從原來的0.23 MPa（A） 提高到0.3 MPa（A），一級氣缸缸徑縮到810 mm，5級氣缸缸徑擴到185 mm，這樣可以徹底關閉一回一旁路，改造前軸功率（包括傳動損失）2129 kW，改造后軸功率（包括傳動損失）2032 kW，改造后功率較原先下降4%。標準狀態(tài)氣量從原來12360 Nm3/h增加到13632 Nm3/min，較原先氣量增加10%。

（2）改造后的各段進出口壓力均在原設計范圍之內(nèi)，所以容器管道閥門及安全閥壓力等級均不變。