我公司KFS26602I 型制氧装置配套气体压缩机为沈阳气体压缩机厂生产的5L216/ 50 型空气压缩机, 供生产能力为150 m³/ h 的分馏塔制取氧气、氮气, 其设计容积流量为960 m³/ h , 但实际运行仅为730 m³/ h 左右。由于气量不足, 特别是夏季更为突出, 造成制氧系统生产不稳定,产量较低, 有时还会出现氧、氮不合格的现象,给化工操作带来困难。同时, 随着公司生产经营规模的不断扩大, 现有出力已满足不了生产需要。
针对以上问题, 在广泛调研的基础上, 决定对5 L 空压机进行改造, 增大气量, 满足分馏塔的用气要求。2003 年4 月, 我们采用沈阳申元气体压缩机厂的技术, 对设备进行了扩容、提质改造, 并利用这次改造机会, 解决了冷却水量小, 温度、压力测点少, 对各温度、压力参数监控不力等问题, 取得了满意效果。
    1 　改造前的状况
    改造前, 5L216/ 50 压缩机一级排气压力为0.24 MPa , 二级排气压力为1018 MPa , 三级排气压力为117 MPa ; 排气温度≤180 ℃, 容积流量730 m³/ h ; 一级气缸直径385 mm , 双作用压缩;二、三级为级差结构, 单作用压缩, 二、三级之间有平衡段, 二、三级压缩产生的余气由平衡段排向室外; 密封填料为填料环配2 件聚四氟乙烯密封圈, 为平面填料。
    设备存在的问题: (1) 压缩机吸量小, 一段气缸缸体容积小, 制约了压缩机的吸气量, 导致整个设备气量不足; (2) 二、三段之间的平衡段将二、三级产生的压缩余气排出, 造成了气体的浪费; (3) 二、三段为单作用压缩, 效率低、功耗大; (4) 平面填料密封效果不理想, 且填料两侧轴向间隙难以调整, 填料函无单独冷却系统,造成填料温度高而寿命降低; (5) 二、三段气缸冷却水路相通, 冷却水先流经二段缸再流向三段
气缸, 造成三段气缸冷却效果差、温度高, 从而降低了活塞环的使用周期。
2 　改造方案及内容
    (1) 增大一段缸容积, 提高一段吸气量。将一段缸内径由385 mm 车削至395 mm, 并相应增大一段活塞及活塞环、支承环。活塞杆等部件不变。
    (2) 取消原压缩机二、三段平衡段, 更换二、三段气缸、活塞、填料等, 二、三段采用双作用串联气缸结构, 工作腔依次为3-2-2-3_改, 以保证良好的密封性能和最佳的平衡性。
    二、三段改为双作用压缩后, 消除了无用功, 避免了气体及功率浪费。
    (3) 将原平面填料结构改为锥面填料结构;填料函设置单独的冷却系统, 以降低运行中填料温度, 延长填料寿命; 改填料环为填料盒, 使轴向间隙易于调节。压缩机升压后, 密封圈对活塞杆的压紧作用主要靠升压后的气体压力。整个密封由几个密封室组成, 通过依次阻塞、节流实现自紧式密封。
    (4) 实现三段气缸单独冷却水路, 使三段气缸在运行中温度更低, 延长了活塞环的使用寿命。
3 　试车及运行注意事项
    (1) 严格按照试车方案进行, 对新气缸逐级进行吹除, 并空车运行24 h 以上。
    (2) 运转初期严格保证水压、油压, 观注排气压力与温度, 密切注意运转部件的温度与设备振动情况。
4 　改造后的效果及效益
4.1 　效　果
    打气量提高, 制氧机组工艺条件明显优化, 操作难度大大降低。改造前后各指标对比见表1。
                        
4.2 　经济效益
    (1) 成本降低。原设备由250 kW 电动机驱动, 改造后仍由原电动机作动力, 作功提高的同时, 能耗并未增加。
    (2) 活塞环及填料使用周期延长至1 年, 节约资金3 万余元。
    (3) 氧、氮气量分别提高23 %和20 % , 两气销售年增经济效益8 万元左右。
    (4) 工艺条件优化, 操作条件改善, 氧、氮纯度稳定, 为全公司生产打下坚实基础。