钢铁行业的飞速增长带动了焦化工业的巨大发展，伴随着环保要求的提高和循环经济意识的增强，炼焦产生焦炉煤气的利用越来越受到人们的重视，以焦炉煤气为原料制备甲醇、天然气、合成氨、LNG等产业的探索也在各化工企业的努力下不断深入，装置规模屡创新高。焦炉气压缩机作为焦炉煤气综合利用项目中的关键设备，对装置的稳定运行有十分重要的作用。由于其工作条件、操作工况的特殊性，对焦炉气压缩机的选型有必要进行深入研究。传统的焦炉气压缩机多采用活塞式压缩机[1]，但由于活塞式压缩机在气量方面具有局限性，随着装置规模的扩大，其局限性也越来越凸显，因此很多新的选型方案在近年来逐渐开始被尝试。

1 流程及配置分析

通常焦炉气压缩机都是将预处理和净化后的焦炉气升压至2 MPa以上，送入下一步的精制与脱硫单元。由于工艺流程的差异，设计工况会稍有不同。

以某3×106 t / a焦炉气制甲醇项目为例，焦炉气压缩机操作工况如表1所示。

为了比较原文的信息容量与各译文间的信息容量，我们运用中国科学院计算技术研究所在多年研究工作积累的基础上，研制了汉语词法分析系统ICTCLAS(Institute of Computing Technology,Chinese Lexical Analysis System)进行分词和词性标注。

从表1中操作工况来看，该机组的特点是压缩机入口状态下的实际气量很大，同时由于压缩机进口是微正压，因此压比高达28.6。

焦炉气的主要成分为氢气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氮气、以及少量的不饱和烃等。此外，介质中还有焦油、萘、苯、硫、硫化氢、尘等杂质，杂质含量会根据不同的工艺流程而变化。本项目的介质组成如表2所示，气体中的杂质如表3所示。

 

表1 焦炉气压缩机操作工况Tab.1 Operating condition of coke-oven gas compressor

  

分子量 入口压力(G)/MPa入口温度/℃出口压力(G)/MPa流量/(Nm3/h)10.18 0.005 40 2.9 68 000

 

表2 焦炉气介质组成Tab.2 Gas analysis of coke-oven gas

  

组分 摩尔分数/ % 组分 摩尔分数/ %H2 55.3 CO 7 CO2 2.9 CH4 26.4 N2 5.1 O2 0.6 Ar 微量 CmHn 2.7

 

表3 焦炉气杂质组成Tab.3 Impurity composition of coke-oven gas

  

组分 含量/ (g / Nm3 ) 组分 含量/ (g / Nm3 )H2S 0.2 有机硫 0.05萘0.5 焦油+尘 0.06 NH3 0.05 HCN 0.5

（2）介质含有杂质。

其中表示通信拓扑子图的邻接矩阵Aσ的元素；M表示系统所有可能的通信拓扑情况.通过构造代价指标T，可展开对编队系统模型优劣性的分析，从而证明本文所提脉冲控制方法在节约时间和能量方面的优越性.

2.2.1 气量与压比

但是，螺杆压缩机无法实现较高的压比，单级螺杆压比一般不超过10。按照本项目要求的压缩比，单级压缩无法满足，后续还须要增加一段压缩。目前国内普遍采用的配置方案分成两种。

气体介质清洁、无杂质是保证压缩机长期稳定运行的必要条件，但机组的选型在某些情况下需要同时兼顾项目的综合布局和成本。当机组选型与项目总体的占地、费用、性能等方面有所冲突时，压缩机在选型时必须做出适当调整，尽量克服一些苛刻工况。

（3）联动控制：联动控制是指各个子系统可通过将数据信息发送到报警联动管理平台，数据经过处理分析判断后，调用其他子系统进行联动，实现信息系统的一体化。这样既能充分发挥各个子系统的功能，又能实现系统一体化的效果，实时数据的互通共享，实现系统之间的联动调用。例如有人员非法入侵仓库，红外探测探测到险情，将报警信息传输给报警联动平台，报警联动平台调取险情发生地的视频监控予以展示。增强了实时性和问题的针对性，极大的提高了安防水平和效率，为决策提供了有效的数据支撑。

2 机组选型分析

根据本项目的操作条件，初步考虑以下三种机组形式：往复式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机。

二是建立考核奖励机制。要进一步健全考核奖励机制，在检查评比的基础上，每年对工作成绩突出、群众认可的协会进行表彰奖励；对工作不力、群众意见大的协会进行整顿、改选，确保农民用水户协会长期发挥效益。

2.1 往复式压缩机

2.1.1 气量与压比

往复式压缩机适用于小气量、高压比的操作工况，但因为转速的限制，并不适合大气量的压缩。本项目中焦炉气压缩机要求的压比为28.6，从压比的角度来说，往复式压缩机最为合适，而早期的焦炉气压缩机也大多采用往复式压缩机。

但是，随着装置规模的逐渐增大，传统的往复式压缩机在气量方面的缺陷日益凸显。目前国内具有成熟业绩的往复式压缩机多数将气量控制在20 000 m3 / h以下。本项目压缩气量高达68 000 Nm3 / h，单台压缩机显然难以满足。由于气量过大，会导致压缩机气缸直径过大，进而会导致加工难度大、机组受力不平衡等一系列问题。因此，SH / T 3143第5.2.3条提出最大气缸直径不宜超过760 mm的要求。同时，因机组压比大，初算需要4级压缩。综合以上条件，如采用往复式压缩机，实现68 000 Nm3 / h的气量则至少需要四台机组并联。此时，压缩机1级缸按3个考虑，气缸直径大约在1 000 mm以下，虽然已经超过了SH / T 3143的限值，但综合目前已有的工程应用业绩，1 m以下的气缸直径可以选用。由于机组采用4级压缩，2、3、4级各1个气缸，则机组至少需要6个缸。

由于往复式压缩机本身对含有杂质的介质有一定的承受能力，且由于往复式焦炉气压缩机的应用历史最久，多年来，制造企业、机组用户从主机设置、过滤器设计、气阀材质、设备管理等方面进行了大量的优化与改进，虽然检修频率仍然高于其他种类的工艺气压缩机，但已经有了显著改善。同时，由于设有备机，机组可以定期切换清洗，去除结晶颗粒、焦油等杂质。

“箭早已离弦，能射多远要看命运。”萧飞羽让熟悉汉口镇的铁卫赵六带所有铁卫暗伏汉口黑旗会分坛外围并招回留在黑旗会分坛附近监视的黑白双煞。盏茶时间过后黑白双煞匆匆而至，萧飞羽对困惑的黑白双煞示意就带领所有人沿江疾行。

人均GDP直接反映了生产率水平的高低，是经济发展水平的直接反映，也是实现工业化的前提条件［8］。在计算青岛市的人均GDP（美元/人）时，先将其人均GDP（元/人）按照当年年均汇率折算成美元，再对2015年至当年美元购买力变动情况进行购买力指数测算，最终将人均GDP统一折算成2015年的美元水平（见表4）。

2.1.2 气体杂质

同时，由于往复式压缩机一般需要设置备机，若按照50 %备用考虑，则共需要6台6M往复式压缩机。

2.2 螺杆式压缩机

综上所述，对本项目焦炉气压缩机的选型研究，可基本按照以下两个主要因素作为出发点：

苏：云云鞋是男式的，女娃儿穿绣花鞋。我喜欢做手工，小时候读书不上心，老师在上面讲课，我们在下面绣花，老师来了，就把布一下子藏到桌子底下，老师一走就又拿出来继续绣花。我们羌族人家有个不成文的约定：“女儿家若没有针线茶饭，那是嫁不出去的！”女儿家要首先学针线茶饭。父母辈儿的没文化，所以让我们去读书。现在觉得，文化浅了，以前该多读点书。当时逃学去做针线，从屋里出来上学，背着书包，途中就跑到河对门做针线去了。那阵子，女娃儿家结婚，你摆了一百双鞋子，我至少要摆一百二十双鞋子，就是一个比一个，心里想的就是以后如何嫁人。那时候的婚姻还都是父母之命、媒妁之言，父母指定了对象，没有哪个敢说不同意的。

螺杆式压缩机与往复式压缩机相比，能够输送较大的气量。目前国内螺杆式压缩机实际应用的转子直径在800 mm等级，根据本项目68 000 Nm3 / h的气量，单台输气难度很大。出于机组稳定性考虑，仍然推荐采用两台螺杆机并联。依据34 000 Nm3 / h的气量，初步选型600 mm等级的螺杆机可以满足气量要求。

（1）大流量、高压比。

第一种方案是1、2级均采用螺杆式压缩机，1、2级由同一驱动机驱动，同齿轮箱共同安装在一个公共底座上。这种方案的优点在于占地小，中间冷却器只需要一个。国内已有企业使用此种配置方案进行焦炉气压缩[2]，但目前此等级两级螺杆焦炉气压缩机国内外厂商应用较少。国内化工企业对此配置的机组使用也正在摸索阶段，考虑到机组的初期投资和整个装置的稳定性，本项目并不推荐此方案。

第二种方案是使用螺杆压缩机作为第1级压缩，2级压缩采用其他类型机组。此种配置方案近年来得到了较为广泛地应用。焦炉气在螺杆机的压缩下达到约0.6 MPa的压力后，气体的入口状态气量已经大大减小，后段单台往复式压缩机即可以满足要求。出于机组稳定运行的考虑，此方案高压段往复式压缩机需考虑一台备机。

2.2.2 气体杂质

与往复式压缩机和离心式压缩机相比，螺杆式压缩机更为适合焦炉气含油含萘含尘的工况。螺杆式压缩机在压缩过程中可以通过喷水除去焦炉气中的焦油和萘。一方面改善了自身机组的工作条件，另一方面，也改善了后一段机组压缩介质的质量。

2.3 离心式压缩机

2.3.1 气量与压比

在单因素试验的基础上，考查盐酸质量分数、浸提时间、浸提温度、料液比对刺葡萄皮花青素浸提的影响，进行L9（34）正交试验。以浸提液的吸光度值为评价指标，确定刺葡萄皮花青素的最优浸提工艺。

较之前两种型式的压缩机相比，离心式压缩机在焦炉气压缩领域起步较晚，一方面是由于早期项目规模较小，并没有大气量的输气需求；另一方面是焦炉气中含有的杂质对离心式压缩机的使用影响较大[3]。但随着近年来焦炉气综合利用、常压气化等装置的发展，离心压缩机也开始进入到焦炉气压缩的领域，宁夏宝丰一期、二期，陕西黄陵焦炉气制甲醇等项目均采用离心压缩机进行焦炉气压缩。对于气量，离心压缩机完全可满足本项目的要求，但由于焦炉气压缩需要的压比很大，同时介质的分子量较小，则压缩需要的叶轮级数较多。目前国产离心压缩机单级叶轮的能量头大约在43 ～ 49 kJ / kg，单缸最多9级叶轮。因此经过初步计算，如采用离心压缩机组，需要4个气缸串联，前三段缸采用水平剖分结构，末段缸采用筒型结构。

2.3.2 气体杂质

定理1 若实数矩阵其中参数τ为任意实常数，参数l满足l1.此时，矩阵Q正定的充分条件是F为正稳定矩阵即F的所有特征值都具有正实部.

相对于往复式压缩机和螺杆式压缩机，离心压缩机对气体的洁净度通常有较高的要求。但这个要求并不是绝对的，例如乙烯工业的裂解气压缩机，离心式机组就很好的解决了介质较脏的问题。因此如果能够将介质中固体、液体的含量有效的控制在一定范围内，离心压缩机也不是完全不能应用于焦炉气压缩。

目前对此问题的研究主要集中在两个方向：一是对流程的改进，在工艺设计时尽可能完善预净化流程，使得进入压缩机的固体和液体含量低于5 mg / Nm3，另一方面是对机组配置和设计进行完善。

3 方案横向对比

根据上文中对各种机型特点的分析，可以看出三种机型均可能用于焦炉气的压缩，初步可以得出三种方案（往复式压缩机；螺杆式压缩机+往复式压缩机；离心式压缩机），为了进一步判断各种方案的优劣，本文对上述三种方案的占地、投资、能耗等方面进行横向对比，其结果如表4所示。

根据表4的对比结果，方案1占地面积太大，且设备投资并不低，同时考虑机组的辅助设备配置，投资和占地将会进一步增大。方案3初期投资最高，且四缸串联轴系极长，对制造厂商的设计能力和动力学计算能力考验巨大，且介质中含有的杂质会缩短易损件的寿命。

因此，基于本项目的参数与要求，方案2是较佳的选择。

 

表4 各方案对比Tab.4 Scheme comparison

  

方案1 方案2 方案3基本配置采用4台往复式压缩机并联运行，4级压缩，每台设中间冷却器3台，后冷却器1台。压缩机每台设3个1级缸，2、3、4级气缸各1个首先采用两台喷水螺杆式压缩机并联将焦炉气升压至0.6 MPa，经过1台中间冷却器，进入1台往复式压缩机将焦炉气升压至2.9 MPa。每台往复式压缩机采用两级压缩，设中间冷却器1台，后冷却器1台通过单台离心式压缩机将焦炉气从0.005 MPa直接升压至2.9 MPa送出。压缩共需要4段，设中间冷却器3台，后冷却器1台压缩机台数 6台往复式压缩机（4开2备）低压段：2台螺杆压缩机，不设备机高压段：2台往复式压缩机（1开1备）1台离心式压缩机，不设备机布置占地 13 m×10 m×5 m×6台 螺杆机：12 m×5 m×5 m×2台往复机：9 m×10 m×4.5 m×2台27 m×6 m×7 m预估投资 约4 200万元 约3 500万元 约5 500万元电耗 方案1＜方案2＜方案3存在风险①本方案由于气缸直径大，单机负荷大，对制造厂商要求较高②由于气缸数量多，级间管系的脉动控制需引起关注①螺杆式压缩机原则上可不设备机，但螺杆式压缩机与离心式机组相比，检修周期仍然较短②螺杆机故障不易在现场解决①离心式压缩机对气体杂质最为敏感，因此需对流程进行改进，控制固体和液滴含量②离心压缩机缸数太多，轴系极长，对机组的设计要求很高

4 结束语

装置的大型化为压缩机制造业带来了新的机遇，同时也带来了艰巨的考验，本文的分析均是基于3×106 t /a焦炉气制甲醇装置的参数要求，当装置规模或操作工况发生变化时，选型的方案也将需要进行必要的调整。

参考文献

[1]郁永章， 姜培正， 孙嗣莹. 压缩机工程手册[M]. 北京：中国石化出版社， 2012.

[2]吴双月. 螺杆式压缩机在 20 万吨 / 年焦炉气制甲醇工程中的应用 [J]. 安徽化工， 2010， 36（4）：79-80.

[3]付大春. 大型往复式与离心式富氢气压缩机组的选型比较[J]. 化工设备与管道， 2010， 47（3）：25-28.