螺桿壓縮機(jī)在焦?fàn)t煤氣制LNG 工藝上的應(yīng)用

田茂林

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東日照 276800）

0 引言

山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司焦化部焦?fàn)t煤氣制LNG 工藝采用中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所LG636/0.65 型螺桿壓縮機(jī)，2 開(kāi)1 備，其中2 臺(tái)變頻，1 臺(tái)工頻，基本參數(shù)：進(jìn)口體積流量636 m3/h，進(jìn)口壓力0.008 MPa（G），出口壓力0.65 MPa（G），內(nèi)容積比3.5，外壓力比6.94，軸功率4059 kW，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速3860 r/min。

在螺桿壓縮機(jī)的殼體內(nèi)，有一對(duì)相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子，截面為4 個(gè)凸齒的轉(zhuǎn)子是主動(dòng)轉(zhuǎn)子，是陽(yáng)轉(zhuǎn)子，截面為4 個(gè)凹齒的轉(zhuǎn)子是從動(dòng)轉(zhuǎn)子，是陰轉(zhuǎn)子。在壓縮機(jī)機(jī)體的兩端，分別沿徑向和軸向開(kāi)設(shè)一定形狀和大小的吸氣孔口、排氣孔口。轉(zhuǎn)子兩側(cè)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(qū)動(dòng)設(shè)備通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，陽(yáng)轉(zhuǎn)子通過(guò)同步齒輪帶動(dòng)陰轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子相互不接觸，同步齒輪的速比與螺桿轉(zhuǎn)子的速比相等。陰、陽(yáng)螺桿轉(zhuǎn)子靠軸承支撐和同步齒輪厚薄片的調(diào)整來(lái)保證陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子之間的間隙。轉(zhuǎn)子與氣缸之間，螺桿轉(zhuǎn)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(gè)過(guò)程。當(dāng)主動(dòng)轉(zhuǎn)子（陽(yáng)轉(zhuǎn)子）在電機(jī)作用下旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)與其嚙合的從動(dòng)轉(zhuǎn)子（陰轉(zhuǎn)子）做相向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)至進(jìn)氣口連通的位置時(shí)開(kāi)始吸氣，轉(zhuǎn)子組合繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)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(dāng)轉(zhuǎn)子組合轉(zhuǎn)至吸氣溝槽組件封住進(jìn)氣口的位置時(shí)，完成吸氣過(guò)程；轉(zhuǎn)子組件繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，溝槽密封面逐漸向排氣口方向移動(dòng)，其密封空間容積逐漸變小，使密封腔內(nèi)的氣體因?yàn)閴嚎s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(gè)升壓壓縮過(guò)程；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至與排氣口相通時(shí)，密封腔內(nèi)的高壓氣體隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)被壓縮至排氣管道開(kāi)始排出，完成排出后完成整個(gè)排氣過(guò)程，再進(jìn)行下一個(gè)氣體壓縮循環(huán)過(guò)程。雙螺桿式壓縮機(jī)具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)螺桿機(jī)組具有配套的潤(rùn)滑系統(tǒng)，但是因?yàn)殛庩?yáng)轉(zhuǎn)子凹凸性嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的噪聲較大，這是螺桿機(jī)組的運(yùn)行缺點(diǎn)。在實(shí)際使用過(guò)程中，對(duì)機(jī)組的潤(rùn)滑系統(tǒng)、噴液系統(tǒng)、介質(zhì)氣系統(tǒng)等方面進(jìn)行問(wèn)題梳理及適應(yīng)性應(yīng)用改進(jìn)。

1 運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1.1 潤(rùn)滑油系統(tǒng)

螺桿壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)有2 臺(tái)潤(rùn)滑油冷卻器和2 臺(tái)過(guò)濾器，均為一開(kāi)一備。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在切換備用設(shè)備時(shí)，需要先將備用設(shè)備頂部排氣閥打開(kāi)，待備用設(shè)備充滿油后，方可進(jìn)行倒機(jī)操作。一方面，必須看到排氣閥有油溢出才能確定設(shè)備滿油，但溢出的油對(duì)設(shè)備造成污染；另一方面，備用設(shè)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(tǒng)

螺桿壓縮機(jī)氣缸內(nèi)噴注的液體來(lái)自外部噴液管線，噴液介質(zhì)為除鹽水，開(kāi)機(jī)初期為管網(wǎng)補(bǔ)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(huán)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(guò)程基本趨于等溫壓縮過(guò)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(guò)冷卻液密封轉(zhuǎn)子間隙，阻止壓縮介質(zhì)從高壓腔向低壓腔泄漏。但在補(bǔ)液過(guò)程中，需要主控室遠(yuǎn)程監(jiān)控排氣溫度，同時(shí)指揮現(xiàn)場(chǎng)操作補(bǔ)液閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，在壓縮機(jī)啟動(dòng)初期全回流過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)噪聲大，通信不便，調(diào)節(jié)困難。

1.3 介質(zhì)氣系統(tǒng)

介質(zhì)氣管路系統(tǒng)包括吸入氣體的過(guò)濾、壓縮、冷卻、分離、循環(huán)回流、卸荷以及相應(yīng)的安全裝置和控制系統(tǒng)，介質(zhì)氣流程上主要設(shè)備包括入口過(guò)濾器、入口消音器、螺桿壓縮機(jī)、出口冷卻器和氣液分離器等。由于設(shè)備多且大，螺桿壓縮機(jī)在廠房?jī)?nèi)分兩層布置。由于出口調(diào)節(jié)閥門設(shè)置在一層頂部，位于回流管線旁，在升壓過(guò)程中，同樣是由主控室根據(jù)壓力數(shù)值指揮現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行調(diào)節(jié)，且手動(dòng)閥門調(diào)節(jié)精度受人為因素影響較大，容易造成出口壓力波動(dòng)。

2 改進(jìn)措施

（1）將潤(rùn)滑油系統(tǒng)中潤(rùn)滑油冷卻器和過(guò)濾器頂部排氣閥出口引至油箱，形成油路循環(huán)。一方面有效避免了潤(rùn)滑油的外溢，另一方面可保留小開(kāi)度，使備用設(shè)備始終處于滿油且油溫滿足使用需要的狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)切換備用，減少了壓縮機(jī)的倒機(jī)時(shí)間。

（2）將噴液系統(tǒng)的補(bǔ)液管線和循環(huán)噴液管線的控制閥門改為自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，這樣既完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，也實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)達(dá)到0.1%開(kāi)度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，保證了壓縮機(jī)出口溫度穩(wěn)定。

（3）將介質(zhì)氣出口閥門同樣由手動(dòng)調(diào)節(jié)改為自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過(guò)控制回流閥的開(kāi)關(guān)度，使出口壓力始終保持平穩(wěn)升壓，不但有利于系統(tǒng)升壓的穩(wěn)定操作，而且可以減少一名操作人員，節(jié)省了人工成本。

3 小結(jié)

在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，采用上述措施改造潤(rùn)滑油系統(tǒng)管路，同時(shí)對(duì)噴液系統(tǒng)和介質(zhì)氣系統(tǒng)優(yōu)化了自動(dòng)控制。在日常使用螺桿機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步穩(wěn)定了螺桿壓縮機(jī)的操作，保障了LNG 系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備螺桿壓縮機(jī)的安全穩(wěn)定，進(jìn)而保障了LNG 生產(chǎn)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。