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DW20/18型煤壓機(jī)閥片改造與應(yīng)用實(shí)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(zé)任公司能源與環(huán)境部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月10日
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2016年第3期
總第193 期
冶 金 動(dòng) 力
~匝TALLURGICAL POWER 21
DW20／18型煤壓機(jī)閥片改造與應(yīng)用實(shí)例
姚海峰，李鵬
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)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(jī)并聯(lián)運(yùn)行，一步壓縮機(jī)排氣量和排氣壓力波動(dòng)較大。通過對(duì)
比一二步壓縮機(jī)主要部件避行分析，發(fā)現(xiàn)了影響一步壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的原因，通過對(duì)一步壓縮機(jī)閥片的技術(shù)改
造，穩(wěn)定了一步壓縮機(jī)排氣量和排氣壓力，收到了顯著效果。
【關(guān)鍵詞】壓縮機(jī)；閥片；改造
【中圖分類號(hào)】TF083．4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】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?fàn)t煤氣制氫系
統(tǒng)，分兩步建設(shè)，制氫能力均為1000 m ；焦?fàn)t煤氣
中氫氣含量60％以上，凈化后的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過壓縮
機(jī)三級(jí)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(dá)99．999％的氫氣，提取率達(dá)到
85％以上，氫氣供冷軋做保護(hù)氣體，再生貧氫焦?fàn)t煤
氣供加熱爐燃燒加熱用。
其中一步煤氣壓縮機(jī)共有3臺(tái)， 型號(hào)為
DW20／18，結(jié)構(gòu)為對(duì)稱平衡兩列三級(jí)復(fù)動(dòng)水冷活塞
式；二步煤氣壓縮機(jī)3臺(tái)，為日本進(jìn)口的YD3—350
型；兩步壓縮機(jī)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(chǎn)運(yùn)行以來一步3臺(tái)煤氣壓縮機(jī)
實(shí)際運(yùn)行容積流量一直低于其設(shè)計(jì)容積流量，尤其
是二步3臺(tái)進(jìn)口壓縮機(jī)投產(chǎn)后，一步3臺(tái)煤壓機(jī)的
排氣量和排氣壓力波動(dòng)較大，直接影響了氫氣產(chǎn)量
的提升，且增加了氫氣生產(chǎn)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(jié)構(gòu) 對(duì)稱平衡兩列三級(jí) Y性布置
復(fù)動(dòng)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(jí)數(shù) 3級(jí) 3級(jí)
氣缸直徑／mm 520 380 200 51O 40o 250
氣缸潤滑 一級(jí)有油、二三級(jí)無油 一級(jí)有油、二三級(jí)無油
活塞行程 180mill 18Omill
電機(jī)功率 2ookW 250kW
轉(zhuǎn)速 485I，min 490dmin
2．2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
PEEK閥片較金屬的氣閥閥片有下列優(yōu)點(diǎn)：(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(yuǎn)遠(yuǎn)小于金屬
冶 金 動(dòng) 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(dòng)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(jī)并聯(lián)運(yùn)行，雖然在理論上設(shè)計(jì)排
氣壓力值相同，但是在實(shí)際生產(chǎn)中二步壓縮機(jī)采用
的是進(jìn)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(tái)壓縮機(jī)采用的是壓縮
機(jī)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(zhì)量的損失比較大，所以當(dāng)兩步煤壓機(jī)同
時(shí)運(yùn)行時(shí)，一步壓縮機(jī)呈現(xiàn)出排氣壓力和排氣流量
大幅波動(dòng)。
3 改造內(nèi)容
一步壓縮機(jī)吸排氣閥組件閥片采用的是金屬閥
片(材質(zhì)為3Cr13)，由于焦?fàn)t煤氣介質(zhì)呈酸性，金屬
閥片因腐蝕而產(chǎn)生凹坑，會(huì)影響氣密性，且金屬閥片
的韌性和強(qiáng)魔陛能略差，在使用過程中由于氣體帶
液時(shí)會(huì)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(gè)弱點(diǎn)，會(huì)
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(diǎn)。
PEEK閥片具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐沖擊、
阻燃、耐酸堿、耐水解、耐磨、耐疲勞等特點(diǎn)。密封性
好，效率高：隨著密封性的提高，壓縮機(jī)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(jī)的能耗可顯著降低。
4 應(yīng)用效果
2014年初選用國產(chǎn)PEEK閥片對(duì)一步壓縮機(jī)
進(jìn)行改造，提高了運(yùn)行周期，基本達(dá)到進(jìn)口閥門效
果，價(jià)格卻降低1倍以上。
改造后單臺(tái)壓縮機(jī)排氣量由800 m 提高到
1000 m3／h，且壓縮機(jī)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(shí)現(xiàn)增收節(jié)支約144萬元。
5 結(jié)束語
壓縮機(jī)由鋼制閥片改造為PEEK復(fù)合閥片后，
不僅壓縮機(jī)的做功效率得到大幅提升，而且兼顧了
閥片的經(jīng)濟(jì)型和穩(wěn)定性，對(duì)于鋼制式閥片壓縮機(jī)改
造起一個(gè)示范性作用。
【參考文獻(xiàn)】
[1】賀運(yùn)初．潘樹林，鄒鶴．淺談閥片材料為PEEK的往復(fù)壓縮機(jī)氣
閥[刀．石油化工設(shè)備技術(shù)，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(xué)建筑環(huán)
境與設(shè)備工程專業(yè)，工程師。現(xiàn)從事燃?xì)庠O(shè)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(dāng)LCrAtK,l 4 ￡K也時(shí))
或 L4c ￡K 一0．7L3ct~tKxl kN
(當(dāng) 4以tKa>LcrAtK 1)
(3)與G2支架一樣，G3支架兩端都有補(bǔ)償器，
不承受盲板力，僅承受兩端波紋補(bǔ)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(dāng)L4->L3時(shí))
或 =(￡3—0．7L4) t kN(當(dāng) 時(shí))
(4)對(duì)G4支架，左側(cè)有波紋補(bǔ)償器，右端有彎
頭，因此G4支架軸向會(huì)受到盲板力和補(bǔ)償器彈性
反力。由于G4和G5支架之間管道采用自然補(bǔ)償，
自然補(bǔ)償會(huì)對(duì)G4支架軸向產(chǎn)生相反方向的推力
FxL(kN)，自然補(bǔ)償同時(shí)對(duì)G4支架產(chǎn)生橫向推力F
(kN)，本文不再對(duì)自然補(bǔ)償?shù)挠?jì)算展開討論【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(jié)束語
煤氣管道熱脹冷縮產(chǎn)生的位移應(yīng)力與管徑、壁
厚、管道的布置走向、溫差大小等諸多因素相關(guān)，如
何減少熱脹冷縮在管道中產(chǎn)生的應(yīng)力以及對(duì)設(shè)備、
支架的推力，是煤氣管道設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)保
證煤氣管道長期穩(wěn)定安全運(yùn)行十分重要。
以上在分析了為什么要對(duì)煤氣管道進(jìn)行溫差補(bǔ)
償?shù)幕A(chǔ)上，就一些典型補(bǔ)償問題進(jìn)行實(shí)例分析。采
用波紋補(bǔ)償器的情況下，盲板力對(duì)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(huì)對(duì)管道支架的設(shè)計(jì)帶來困難，因此一些
自身能承受壓力推力的波紋補(bǔ)償器得到廣泛應(yīng)用，
包括復(fù)式拉桿型波紋補(bǔ)償器、彎管壓力平衡性波紋
補(bǔ)償器、直管壓力平衡性波紋補(bǔ)償器等。
[參考文獻(xiàn)】
【l】鋼鐵企業(yè)燃?xì)庠O(shè)計(jì)參考資料編寫組．鋼鐵企業(yè)燃?xì)庠O(shè)計(jì)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(quán)(1981一)，男，碩士研究生學(xué)歷，高級(jí)工程師，主要
從事鋼鐵企業(yè)燃?xì)庠O(shè)計(jì)、咨詢工作。

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