壓縮機(jī)在煤化工中的應(yīng)用

常少博(河南省發(fā)展燃?xì)庥邢薰荆幽?鄭州 450000)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤化工新型裝備的應(yīng)用也在增加。從煤化工技術(shù)生產(chǎn)的角度來看，新型科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛。壓縮機(jī)等新型設(shè)備的應(yīng)用也開始普及，各種煤化工工藝生產(chǎn)過程中所需的功能型設(shè)備對提高工藝生產(chǎn)的效率和質(zhì)量有著重要的效果。其中壓縮機(jī)對煤化工的需求和依賴度也日益增加。 壓縮機(jī)對煤化工的實(shí)用研究有很大價(jià)值。 壓縮機(jī)作為提供氣源動(dòng)力的工業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)機(jī)械，具體作用主要是提供空氣動(dòng)力、氣體合成和聚合、氣體輸送、冷氣和氣體分離等類別，其中提供氣動(dòng)力是最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，機(jī)械制造、石油化工、礦山冶金、服裝紡織、電子電力、醫(yī)藥食品等國民經(jīng)濟(jì)的各項(xiàng)重要行業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)的完善。

近年來壓縮機(jī)研究進(jìn)展迅速，煤化工裝置循環(huán)壓力壓縮機(jī)研究也取得了創(chuàng)新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了完全自主發(fā)展。合成氣壓縮機(jī)的工作使煤炭產(chǎn)量增加了。從年產(chǎn)10萬噸到60萬噸。壓縮機(jī)的研究與應(yīng)用極大促進(jìn)了煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同樣現(xiàn)代壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)密封空氣間隙沖擊振動(dòng)不穩(wěn)定預(yù)測技術(shù)及消除技術(shù)保證了壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，允許壓縮機(jī)低振動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)行。其次新型金屬、塑料集成密封裝置具有耐高溫、腐蝕和低滲漏的優(yōu)點(diǎn)，大大滿足了該裝置耐高溫、腐蝕和低滲漏的要求。并在很多領(lǐng)域中發(fā)揮出特殊的作用，在能源、電氣、化工等方面，可以調(diào)整溫度與氣體運(yùn)輸?shù)闹匾饔谩?/p>

1 壓縮機(jī)的工作原理與類型

壓縮機(jī)機(jī)械能在主要功能下增加壓力。壓縮機(jī)主要由機(jī)體、曲軸、連桿、活塞總成、閥門、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)器和油循環(huán)系統(tǒng)組成。壓縮機(jī)是通過氣缸體積的恒定變化來完成增加壓力的工作的。壓縮機(jī)實(shí)際工作中可能發(fā)生的體積和能量損失。壓縮機(jī)在曲軸的控制下不斷轉(zhuǎn)動(dòng)完成工作，每次轉(zhuǎn)動(dòng)都能達(dá)到進(jìn)、壓、排氣的過程。壓縮機(jī)制作需要采用到空氣動(dòng)力學(xué)、各種制作工藝流程和制冷劑。氣動(dòng)壓縮機(jī)主要用作機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備的動(dòng)力推進(jìn)裝置，空氣壓縮機(jī)的生產(chǎn)過程主要用于石油、化工和冶金等行業(yè)的生產(chǎn)過程。壓縮機(jī)種類很多，制冷劑壓縮機(jī)壓縮各種獨(dú)特的介質(zhì)氣體壓縮機(jī)分類主要按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB4976—1985《壓縮機(jī)分類》進(jìn)行分類[1]。壓縮機(jī)是運(yùn)用氣體能的機(jī)器，將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力或動(dòng)能的裝置，主要是為了增加壓縮介質(zhì)的壓力和產(chǎn)生壓縮空氣。例如，往復(fù)式壓縮機(jī)是能為化工管道提供通風(fēng)的重要設(shè)備，其設(shè)備最常用于管道輸送。在化工行業(yè)管道設(shè)計(jì)中，如何更有效地使用往復(fù)式壓縮機(jī)及其相關(guān)配件。必須對壓縮機(jī)進(jìn)行更有效地研究。

2 各種壓縮機(jī)在煤化工工藝的應(yīng)用研究

氣動(dòng)壓縮機(jī)主要用于壓縮空氣作為各種機(jī)械和自動(dòng)化裝置的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)備；工藝中使用的壓縮機(jī)主要用于壓縮石油、化工、冶金等行業(yè)生產(chǎn)過程中的各種單一或混合平均氣體；冷介質(zhì)壓縮機(jī)用于空調(diào)和制冷系統(tǒng)。壓縮機(jī)根據(jù)工作原理、活動(dòng)部件結(jié)構(gòu)、排氣壓力范圍和介質(zhì)進(jìn)行劃分。

2.1 螺桿式空氣壓縮機(jī)

螺桿式空氣壓縮機(jī)是旋轉(zhuǎn)容積壓縮機(jī)。螺桿式空氣壓縮機(jī)配備了一對旋轉(zhuǎn)異性轉(zhuǎn)子的螺旋轉(zhuǎn)子，逐漸減小它們之間和腔內(nèi)的體積，允許氣體壓縮和能量傳輸。螺桿空氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。在油螺桿壓縮機(jī)的工作中，大量潤滑油噴灑在壓縮氣體介質(zhì)中，用于潤滑、密封、冷卻和降低噪聲。螺桿壓縮機(jī)沒有同步齒輪，直接旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，潤滑軸承、機(jī)械密封、閥門螺桿箱技術(shù)主要體現(xiàn)在陰陽轉(zhuǎn)子線型設(shè)計(jì)加工、軸承設(shè)計(jì)、調(diào)整、潤滑技術(shù)、密封性能等方面，轉(zhuǎn)子型設(shè)計(jì)加工最為重要。轉(zhuǎn)子線設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)可能影響整機(jī)的大部分規(guī)格，不成熟的轉(zhuǎn)子線設(shè)計(jì)會降低同類產(chǎn)品的能耗效率，直接影響螺桿壓縮機(jī)的整體性能和使用壽命。隨著“低碳節(jié)能”時(shí)代的到來，國內(nèi)企業(yè)淘汰高能耗設(shè)備與落后工藝增加了礦山、冶金、電子電力及機(jī)械制造等行業(yè)對螺桿式壓縮機(jī)的需求。同時(shí)螺桿式壓縮機(jī)新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，使其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大[2]。

2.2 活塞式空氣壓縮機(jī)

活塞式壓縮機(jī)是一種常用的體積壓縮機(jī)。它將驅(qū)動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)更改為從曲柄連桿到活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊c氣缸共同構(gòu)成壓縮機(jī)工作室，依靠氣缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)打開和關(guān)閉進(jìn)排氣閥門，使氣體能定期進(jìn)入氣缸工作室，進(jìn)行壓縮和排放?；钊綁嚎s機(jī)應(yīng)用廣泛，可以壓縮包括空氣在內(nèi)的各種氣體，在不同的工作環(huán)境中很少需要改變。活塞式壓縮機(jī)的配置可以從低電壓低容量使用的單缸配置到能夠壓縮高壓的多級配置?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)具有價(jià)格便宜、使用方便、壽命長、壓力范圍寬、空氣量調(diào)節(jié)對壓力的影響小等特點(diǎn)，但活塞式空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與其他空氣壓縮機(jī)相比體積大，消耗部件多，維護(hù)費(fèi)時(shí)間。

2.3 離心式壓縮機(jī)在煤化工的應(yīng)用研究

離心壓縮機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)離心壓縮機(jī)體積小、重量輕、體積小，不需要占用面積大。

(2)離心壓縮機(jī)通過葉輪將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體壓力能，允許氣體通過入口壓縮。這種形式的排氣是連續(xù)、均勻的，不需要中型罐等裝置。操作可靠，振蕩較小，摩擦件和冷件。

(3)在煤化工過程中，離心壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無油絕對氣體壓縮，不污染氣體。

同時(shí)離心壓縮機(jī)也有一些缺點(diǎn)：

(1)離心壓縮機(jī)不適合氣體量太小或壓力過大的情況。

(2)離心壓縮機(jī)工作雖然相對穩(wěn)定，但其穩(wěn)定運(yùn)行面積略小，經(jīng)濟(jì)性較高。

(3)目前離心壓縮機(jī)的效率低于活塞式壓縮機(jī)

2.4 往復(fù)式壓縮機(jī)的應(yīng)用

往復(fù)壓縮機(jī)的內(nèi)部動(dòng)能是一種壓縮裝置，可改變缸內(nèi)容積循環(huán)，并通過缸內(nèi)活塞或膜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來增加壓力和輸送氣體。往復(fù)式壓縮機(jī)屬于體積壓縮機(jī)。其中，根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的零部件也可以分為活塞式壓縮機(jī)和隔膜式壓縮機(jī)。根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理和實(shí)際運(yùn)行效果，可以通過往復(fù)式壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)來了解往復(fù)式壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，從中可以了解如何更好地避免往復(fù)式壓縮機(jī)及其配件的布局根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)的優(yōu)勢，往復(fù)式壓縮機(jī)最突出的位置是其熱效率高，每單位時(shí)間能耗最低。其次，往復(fù)式壓縮機(jī)的加工比較方便，所需材料要求不高，所需資金也很少，也就是說比較便宜。

往復(fù)壓縮機(jī)裝置系統(tǒng)比較簡單，工人更容易學(xué)會操作。往復(fù)式壓縮機(jī)生產(chǎn)時(shí)間很早，制造時(shí)間很長，因此往復(fù)式壓縮機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)也比較成熟。最后，往復(fù)式壓縮機(jī)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于化工管道，往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)備也可以在很多方面使用。根據(jù)以上這些往復(fù)式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)可知，在化工管道設(shè)計(jì)中，往復(fù)式壓縮機(jī)應(yīng)安裝在冷卻方便的地方，工人方便操作。往復(fù)式壓縮機(jī)及其配件更換便捷，因此，往復(fù)式壓縮機(jī)在各種工業(yè)設(shè)施中出現(xiàn)應(yīng)用非常廣泛。盡管往復(fù)式壓縮機(jī)仍用于大多數(shù)化工管路，但今后很可能會出現(xiàn)更好、更高效、更適合化工管路的機(jī)器。通過研究進(jìn)一步表明：往復(fù)式壓縮機(jī)的附屬設(shè)備，雖然所占廠房面積較大，但如果布置安排得當(dāng)，可以有效的提高其設(shè)備的運(yùn)行的效率，同時(shí)還可以保證設(shè)備運(yùn)行的安全。因此在化工管道設(shè)計(jì)中，合理對往復(fù)式壓縮機(jī)及其附屬的設(shè)備進(jìn)行布置，是十分有必要，也是十分重要的一個(gè)必不可少的步驟。一個(gè)化工管道中往復(fù)式壓縮和其附屬設(shè)備的布置，能最大限度的提高化工管道的效率和安全。

3 壓縮機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)

將壓縮機(jī)應(yīng)用于煤化工過程時(shí)，應(yīng)進(jìn)行操作維護(hù)工作。操作維護(hù)時(shí)應(yīng)遵守下列操作規(guī)范：操作人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，定期檢查和維護(hù)設(shè)備，同時(shí)繼續(xù)完善壓縮機(jī)操作過程中的規(guī)定。壓縮機(jī)工藝指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格實(shí)施，在定義工藝指標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮到所有條件。在壓縮機(jī)潤滑工作室，為了注意潤滑油產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)使用合格、經(jīng)過過濾、適合機(jī)油壓力的產(chǎn)品。做好壓縮機(jī)運(yùn)行維護(hù)工作，嚴(yán)格記錄壓縮機(jī)的各種運(yùn)行維護(hù)信息，使其實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)的不足之處，化學(xué)管道中往復(fù)式壓縮機(jī)也有很多不足之處，不容忽視。例如，最突出的是設(shè)備中有很多活動(dòng)部件，機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜；其次，往復(fù)式壓縮機(jī)噪聲較高。往復(fù)式壓縮機(jī)由于之前的設(shè)計(jì)時(shí)間，無法滿足當(dāng)前的化工管道要求。在往復(fù)壓縮機(jī)中，活塞環(huán)磨損、缸體磨損和皮帶傳動(dòng)迅速降低工作效率，耐久性不高。往復(fù)式壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)太舊，無法自動(dòng)化工作，需要專業(yè)人員并排操作，不僅如此，往復(fù)式壓縮機(jī)長時(shí)間不能連續(xù)運(yùn)行。

在化工管路設(shè)計(jì)中，往復(fù)式壓縮機(jī)每條管路可配備兩個(gè)以上，每次操作交替進(jìn)行，從而使化工管路能夠長期運(yùn)行。此外，由于其機(jī)械噪音高，往復(fù)式壓縮機(jī)及其配件的位置必須考慮周圍環(huán)境，并考慮到在機(jī)器外安裝隔音板或類似的東西。因?yàn)榻?jīng)常需要工人來修理，所以在維護(hù)崗位時(shí)也要考慮到工人的便利性。往復(fù)式壓縮機(jī)需要專業(yè)操作，因此也需要考慮運(yùn)營商的工作場所布局[3]。

4 結(jié)語

壓縮機(jī)應(yīng)用在煤化工的設(shè)施上還需要考慮到多方面的問題，以全面的角度、全局的眼光，設(shè)計(jì)出最佳的設(shè)計(jì)方案，從而提高煤化工管道運(yùn)輸?shù)男?，使其滿足化工管道運(yùn)輸?shù)木唧w需要。其中，壓縮機(jī)直接影響后續(xù)工業(yè)中制冷、分離等工作。但壓縮機(jī)應(yīng)用最重要的是要考慮到安全的問題，所有的設(shè)計(jì)方案都需要在保證安全的前提下去做進(jìn)一步的完善。