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DW20/18型煤壓機閥片改造與應用實例

文檔作者：姚海峰李鵬文檔來源：首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司能源與環(huán)境部		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月10日
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2016年第3期
總第193 期
冶 金 動 力
~匝TALLURGICAL POWER 21
DW20／18型煤壓機閥片改造與應用實例
姚海峰，李鵬
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司能源與環(huán)境部，河北唐山063210)
【摘要】首鋼京唐公司制氫站一二步壓縮機并聯(lián)運行，一步壓縮機排氣量和排氣壓力波動較大。通過對
比一二步壓縮機主要部件避行分析，發(fā)現(xiàn)了影響一步壓縮機穩(wěn)定運行的原因，通過對一步壓縮機閥片的技術改
造，穩(wěn)定了一步壓縮機排氣量和排氣壓力，收到了顯著效果。
【關鍵詞】壓縮機；閥片；改造
【中圖分類號】TF083．4 【文獻標識碼】B 【文章編號】1006—6764(2016)03—0021—02
M odification and Application of the Valve Plate for DW 20／18 Coal Press
YAO Haifeng，LI Peng
(Energy and Environment Protection Dept．oy Shougang~ngang Iron&amp;amp; steel United Corporation,Tangshan,
Hebei 063210,China)
【Abstract】The one—step and two step compressors of Shougang Jingtang hydrogen gen—
eration station operate in parallel，but the discharge capacity and discharge pressure of the
one-step compressor fluctuate greatly．Th e cause of the operation instability of the one-step
compressor WaS found out by comparing and an alyzing the main components of the one-step
an d two—step compressors． Through technological modification of the valve plate in the
one—step compressor,the discharge capacity and discharge pressure were stabilized，achieving
good results．
【Keywords】compressor；valve plate；transformation
1 簡介
首鋼京唐公司制氫站建有兩套焦爐煤氣制氫系
統(tǒng)，分兩步建設，制氫能力均為1000 m ；焦爐煤氣
中氫氣含量60％以上，凈化后的焦爐煤氣經(jīng)過壓縮
機三級壓縮升壓到1．8 MPa，通過變壓吸附裝置
(5—3—1)，提取純度高達99．999％的氫氣，提取率達到
85％以上，氫氣供冷軋做保護氣體，再生貧氫焦爐煤
氣供加熱爐燃燒加熱用。
其中一步煤氣壓縮機共有3臺， 型號為
DW20／18，結構為對稱平衡兩列三級復動水冷活塞
式；二步煤氣壓縮機3臺，為日本進口的YD3—350
型；兩步壓縮機各帶一套變壓吸附制氫裝置，兩套制
氫系統(tǒng)氫氣出口管道相接，最終將氫氣送至用戶。
2 原因分析
自制氫系統(tǒng)投產運行以來一步3臺煤氣壓縮機
實際運行容積流量一直低于其設計容積流量，尤其
是二步3臺進口壓縮機投產后，一步3臺煤壓機的
排氣量和排氣壓力波動較大，直接影響了氫氣產量
的提升，且增加了氫氣生產的成本。
2．1 工作參數(shù)(見表1)
表1 工作參數(shù)
參數(shù) DW2o，l8 YD3—350
結構 對稱平衡兩列三級 Y性布置
復動水冷活塞式
容積流量 20mVmin 20m3／min
排氣壓力／MPa 0．29 1．O5 1．8 0．22 0．9 1．8
壓縮級數(shù) 3級 3級
氣缸直徑／mm 520 380 200 51O 40o 250
氣缸潤滑 一級有油、二三級無油 一級有油、二三級無油
活塞行程 180mill 18Omill
電機功率 2ookW 250kW
轉速 485I，min 490dmin
2．2 結構特點
PEEK閥片較金屬的氣閥閥片有下列優(yōu)點：(1)
PEEK閥片的密度比金屬小得多，彈性模量比金屬
小，因此PEEK閥片的撞擊能量損失遠遠小于金屬
冶 金 動 力
^髓TAI LURG】CAL P(m『ER
2016年第3期
總第193期
閥片；(2)PEEK閥片還具有自潤滑性能，耐磨性能
好；(3)PEEK閥片具有很高的沖擊韌性，能吸收大
量的沖擊動能，抗沖擊，抗疲勞能力是金屬閥片的2
倍【”。
2．3 原因分析
一二步煤壓機并聯(lián)運行，雖然在理論上設計排
氣壓力值相同，但是在實際生產中二步壓縮機采用
的是進口PEEK閥片，抗擊排氣脈沖氣流的效果好，
排氣壓力較穩(wěn)定，而一步3臺壓縮機采用的是壓縮
機廠家配套的鋼制閥片，抗排氣脈沖效果差，且抗擊
本身閥片質量的損失比較大，所以當兩步煤壓機同
時運行時，一步壓縮機呈現(xiàn)出排氣壓力和排氣流量
大幅波動。
3 改造內容
一步壓縮機吸排氣閥組件閥片采用的是金屬閥
片(材質為3Cr13)，由于焦爐煤氣介質呈酸性，金屬
閥片因腐蝕而產生凹坑，會影響氣密性，且金屬閥片
的韌性和強魔陛能略差，在使用過程中由于氣體帶
液時會致使閥片受到液擊從而斷裂，影響金屬閥片
的使用性能；另外氫脆是金屬閥片的又一個弱點，會
很大程度降低閥片的使用壽命。在前期使用過程中
存在閥片損壞、檢修周期短、且排氣量不足的缺點。
PEEK閥片具有機械強度高、耐高溫、耐沖擊、
阻燃、耐酸堿、耐水解、耐磨、耐疲勞等特點。密封性
好，效率高：隨著密封性的提高，壓縮機的功耗與溫
升同步降低，與金屬閥片相比采用PEEK閥片的壓
縮機的能耗可顯著降低。
4 應用效果
2014年初選用國產PEEK閥片對一步壓縮機
進行改造，提高了運行周期，基本達到進口閥門效
果，價格卻降低1倍以上。
改造后單臺壓縮機排氣量由800 m 提高到
1000 m3／h，且壓縮機檢修周期大幅提高，不僅降低
了備件的消耗，而且減少了日常維修工作；吸排氣閥
閥片改造后每年將實現(xiàn)增收節(jié)支約144萬元。
5 結束語
壓縮機由鋼制閥片改造為PEEK復合閥片后，
不僅壓縮機的做功效率得到大幅提升，而且兼顧了
閥片的經(jīng)濟型和穩(wěn)定性，對于鋼制式閥片壓縮機改
造起一個示范性作用。
【參考文獻】
[1】賀運初．潘樹林，鄒鶴．淺談閥片材料為PEEK的往復壓縮機氣
閥[刀．石油化工設備技術，2012(01)．
’
收稿日期：2015—10—21
作者簡介：姚海峰(1982一)，男，2008年畢業(yè)于東北電力大學建筑環(huán)
境與設備工程專業(yè)，工程師?，F(xiàn)從事燃氣設備管理工作。
o ●o ●o ● · ●0 ●o ●‘》●o ●o ●· ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●0 ●o ●—： ●o ●o ●o ●·=>●o ●o ●‘： ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●·0'●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●0 ●o ●
(上接第20頁)兩端彈性反力方向相反，考慮制造、
安裝誤差等因素，一般取G2受到的軸向推力為：
Fa=L3~ tK l-0．7L40I△ 也kN
(當LCrAtK,l 4 ￡K也時)
或 L4c ￡K 一0．7L3ct~tKxl kN
(當 4以tKa>LcrAtK 1)
(3)與G2支架一樣，G3支架兩端都有補償器，
不承受盲板力，僅承受兩端波紋補償器的軸向彈性
反力，一般取G3受到的軸向推力為：
(厶一0．7L3)tr~tKa kN(當L4->L3時)
或 =(￡3—0．7L4) t kN(當 時)
(4)對G4支架，左側有波紋補償器，右端有彎
頭，因此G4支架軸向會受到盲板力和補償器彈性
反力。由于G4和G5支架之間管道采用自然補償，
自然補償會對G4支架軸向產生相反方向的推力
FxL(kN)，自然補償同時對G4支架產生橫向推力F
(kN)，本文不再對自然補償?shù)挠嬎阏归_討論【1】，G4
支架受到的軸向推力為：
=10 2+L~ tKa一0．7FxL kN
(一般103PA2+L~ tKa>FxL)
5 結束語
煤氣管道熱脹冷縮產生的位移應力與管徑、壁
厚、管道的布置走向、溫差大小等諸多因素相關，如
何減少熱脹冷縮在管道中產生的應力以及對設備、
支架的推力，是煤氣管道設計中一項重要內容，對保
證煤氣管道長期穩(wěn)定安全運行十分重要。
以上在分析了為什么要對煤氣管道進行溫差補
償?shù)幕A上，就一些典型補償問題進行實例分析。采
用波紋補償器的情況下，盲板力對管道支架的推力
影響較大，尤其是管徑較大、壓力較大的情況下，盲
板力過大會對管道支架的設計帶來困難，因此一些
自身能承受壓力推力的波紋補償器得到廣泛應用，
包括復式拉桿型波紋補償器、彎管壓力平衡性波紋
補償器、直管壓力平衡性波紋補償器等。
[參考文獻】
【l】鋼鐵企業(yè)燃氣設計參考資料編寫組．鋼鐵企業(yè)燃氣設計參考資
料(煤氣部分)【M】．北京：冶金工業(yè)出版社，1975．
收稿日期：2015—08—12
作者簡介：李全權(1981一)，男，碩士研究生學歷，高級工程師，主要
從事鋼鐵企業(yè)燃氣設計、咨詢工作。

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