空分圓筒式增壓機止推瓦高溫原因與處理

陳新治

(新鄉(xiāng)中新化工有限責任公司, 河南新鄉(xiāng) 453800)

近年來，隨著煤化工和大型石油煉化項目的發(fā)展，空分裝置的需求量不斷增加?？辗盅b置的工作原理是根據(jù)空分中各組分沸點不同，經(jīng)過加壓、預冷、純化，并用膨脹機和高壓節(jié)流閥提供冷量使空氣液化，再通過精餾塔進行精餾，從而獲得所需要的氧、氮、氬產(chǎn)品[1]。

新鄉(xiāng)中新化工有限責任公司(簡稱中新化工)空分裝置中的圓筒式增壓機由陜西鼓風機集團公司(簡稱陜鼓集團)生產(chǎn)。該空分圓筒式增壓機是陜鼓集團首套40 000 m3/h空分配套設備，由蒸汽輪機提供動力，通過變速系數(shù)為1∶2.22的增速箱，將增壓機轉(zhuǎn)速升至10 900 r/min左右，進口壓力設計為0.5 MPa，進口氣體體積流量為139 000 m3/h，出口壓力為6.2 MPa。一段中抽體積流量為5 000 m3/h、壓力為1.2 MPa儀表空氣，二段中抽體積流量為65 000 m3/h、壓力為2.7 MPa膨脹空氣，剩余體積流量為69 000 m3/h、壓力為6.2 MPa高壓空氣經(jīng)過高板換熱器去高空節(jié)流閥。目前增壓機止推瓦運行時溫度達到117 ℃左右，報警溫度為110 ℃，連鎖溫度為120 ℃(二選二連鎖)，嚴重影響空分氧氣產(chǎn)量。為保障裝置安全，提高氧氣產(chǎn)量，對增壓機平衡盤和止推瓦進行優(yōu)化升級改造，實現(xiàn)裝置滿負荷長周期穩(wěn)定運行。

1 原因分析

空分圓筒式增壓機為單軸增壓設備，隨著壓力的提升，壓縮氣體的作用力全部作用于軸上，且全部為高壓端推向低壓端。經(jīng)過設計方陜鼓集團計算:該作用力在末機出口壓力可達6.2 MPa；進氣量為139 000 m3/h時，止推盤上承力約為6 t。此時超過推力軸承的承力范圍，導致主止推瓦溫度超標[2]。

由于主止推瓦進油方式不合理以及主副止推瓦進油設置單根油管，2套止推瓦作用時間存在很大區(qū)別。副止推瓦主要在開車前或者停車后起作用，而主止推瓦在生產(chǎn)過程中起作用，如果單根油管供油，工作狀態(tài)下容易造成油量分配不均。

2 改造措施

2.1 加大平衡盤

2013 年第二次改造時,加大平衡盤直徑至310 mm，此時推力軸承比壓為1.03 MPa，符合軸承設計規(guī)范要求[2]。針對空分機組增壓機止推瓦溫高問題，陜鼓集團將這種機型的推力軸承比壓范圍調(diào)整為-0.68～0 MPa，有的機組甚至用到更小值[3]。

經(jīng)陜鼓集團試計算，當加大平衡盤直徑至320 mm 時，推力軸承比壓為-0.72 MPa，能夠解決軸向力過大引起的止推瓦溫高問題。

平衡盤處改造結(jié)構(gòu)，見圖1所示。

圖1 平衡盤處改造結(jié)構(gòu)

2.2 平衡盤金屬軟密封

金屬軟密封是指在密封體上噴涂硅鋁混合物，使轉(zhuǎn)子上密封片與密封體接觸，從而實現(xiàn)較小的密封間隙，以達到增強密封的效果。此次改造中，減小平衡盤密封間隙(單邊0.10～0.15 mm)，具體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 平衡盤金屬軟密封

2.3 止推瓦優(yōu)化

為了進一步優(yōu)化軸承性能，使其高溫下運行穩(wěn)定、安裝方便，對推力軸承做相應優(yōu)化：增大輸油管內(nèi)徑，改變支點位置，采用軍工用瓦面巴氏合金提高運行穩(wěn)定性，改進上下平衡塊的材質(zhì)，提高加工精度。

2.4 改進隔板

將第五級和第六級擴壓器進口處處理成圓角(輪蓋側(cè))，使從葉輪出來的介質(zhì)能夠更順暢地進入擴壓器。具體結(jié)構(gòu)見圖3所示。

圖3 改進后的圓角隔板

3 改造效果

2018年2月開車試運行，結(jié)果顯示：平衡管放空氣體全部得到回收；增壓機壓力穩(wěn)定控制在5.85～5.95 MPa范圍；低負荷下，止推瓦TI4723溫度為84.2 ℃、TI4724溫度為75.5 ℃；增壓機的放空氣量得到回收后，氣體未浪費；泄漏量減少，增壓機效率明顯提高。本次改造比前幾次效果更好，證明了該改造方法可行。

4 結(jié)語

空分圓筒式增壓機是陜鼓集團早期引進德國曼透平技術后自主研發(fā)的設備，在經(jīng)過對軸瓦、隔板以及密封改造后，基本滿足空分滿負荷生產(chǎn)[4]，同時投資少、占地面積小、操作簡潔。本次返廠后，經(jīng)過陜鼓集團專家的研究，找出了主止推瓦溫度高的原因，通過改造解決了增壓機運行中溫度高、位移大的問題。