火炬气往复式压缩机气阀改进案例
某炼化企业完成装置改扩建后，火炬气压缩机的气阀运行周期缩短，阀片、阀座及弹簧座结焦严重。客户试用荣德RONDER防污气阀，采用PEEK阀片、17-7PH弹簧和3Cr13阀座。2009年的运行记录显示，两台机组的新气阀分别运行5520小时和2136小时，统计截止时仍在运行。[1]
新增装置投运后，气阀运行时间缩短
该企业使用L5.5/8/40型往复式压缩机回收火炬气，机组参数见表1。
表1 压缩机工况参数
| 功率/kW | 一段排压/MPa | 一段排温/℃ | 二段排压/MPa | 二段排温/℃ | 排气量（标态）/(m³·min⁻¹) |
|---|---|---|---|---|---|
| 230 | 0.18—0.23 | 60—110 | 0.5—0.75 | 90—130 | 40 |
2006年炼油改扩建基本完成后，加氢、蒸馏和焦化等装置相继投运，部分瓦斯经原火炬系统管线接入气柜及压缩机。2008年与2005年同期的组分对比显示，氢气和碳五（C₅）含量增加。[1]
表2 瓦斯组成中的氢气、碳五及硫化氢
| 采样日期 | H₂/% | C₅/% | H₂S/% |
|---|---|---|---|
| 2008-04-16 | 47 | 9.7 | 1.7 |
| 2008-03-12 | 48 | 8.3 | 2.3 |
| 2008-02-20 | 41 | 8.8 | 1.5 |
| 2005-04-27 | 25 | 7.5 | 2.8 |
| 2005-03-23 | 29 | 1.2 | 3.5 |
| 2005-02-23 | 27 | 1.5 | 1.4 |
含量按体积百分数整理。
2008年的检修记录中，两台机组多次因一段或二段气阀故障检修，单次运行时间为145～664小时。[1]
表3 原气阀运行时间与检修记录
| 机组编号 | 使用起始日期 | 使用截止日期 | 运行时间/h | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 5# | 2005-05-08 | 2005-11-16 | 2233 | 11月16日压缩机大修，更换气阀 |
| 8# | 2005-06-08 | 2005-10-27 | 2217 | 10月27日压缩机大修，更换气阀 |
| 5# | 2008-08-15 | 2008-09-17 | 664 | 9月17日一段气阀故障，检修 |
| 5# | 2008-09-17 | 2008-09-25 | 164 | 9月25日二段气阀故障，检修 |
| 5# | 2008-09-25 | 2008-10-10 | 145 | 10月10日一段气阀故障，检修 |
| 8# | 2008-06-01 | 2008-06-19 | 363 | 6月19日一二段气阀故障，检修 |
| 8# | 2008-06-19 | 2008-08-13 | 490 | 8月13日二段气阀故障，检修 |
| 8# | 2008-08-13 | 2008-09-19 | 580 | 9月19日一二段气阀故障，检修 |
气液相变化与气阀结焦
分析表明，C₅ 含量增加后，介质在压缩和膨胀过程中易发生气液相变，液体冲击阀片和阀座。拆检发现，阀片、阀座及弹簧座结焦严重。[1]
气阀上收集的污染物触摸时呈粉末状。委托分析发现，油垢中的无机元素主要为硫（S）、氯（Cl）和铁（Fe）。据此，气阀运行时间缩短的主要原因是瓦斯组分变化及夹带杂质。[1]
图1 介质分析与拆检发现示意。
防污气阀的材料调整
根据介质分析结果，客户咨询多家厂家后，决定试用荣德RONDER防污气阀，调整阀片、弹簧和阀座的材料配置。[1]
采用PEEK阀片
针对含H₂S等腐蚀性组分、C₅含量较高的介质，新气阀采用PEEK（聚醚醚酮）塑料阀片。[1]
调整弹簧材料
原气阀弹簧的化学成分检测结果见表4。[1]
表4 原气阀弹簧化学成分
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.053 | 0.41 | 16.46 | 0.025 | 0.003 | 12.08 | 0.89 | 0.04 |
单位：质量百分数（w，%）。
成分检测显示原弹簧为高锰低镍不锈钢。考虑介质腐蚀性和弹簧的塑韧性，荣德RONDER改用 17-7PH 沉淀硬化不锈钢。[1]
图2 弹簧选材示意。
采用3Cr13阀座
气体中的腐蚀性组分、机械杂质和粉尘也影响阀座使用。新气阀阀座采用3Cr13不锈钢，阀座表面另做防污涂层，减少杂质积累和腐蚀。[1]
图3 新气阀材料配置示意。
现场运行结果
2009年，5#机组的新气阀记录运行5520小时，8#机组记录运行2136小时，统计截止时均仍在运行。[1]
表5 新气阀运行记录
| 机组编号 | 记录起始日期 | 记录截止日期 | 运行时间/h | 截止时状态 |
|---|---|---|---|---|
| 5# | 2009-01-09 | 2009-08-28 | 5520 | 仍在运行 |
| 8# | 2009-06-26 | 2009-09-23 | 2136 | 仍在运行 |
5#、8# 机组原气阀近三次平均运行 324.3 小时和 477.7 小时；新气阀已分别运行 5520 小时和 2136 小时，统计截止时仍在运行，约为原气阀的 17 倍和 4.5 倍。
图4 原气阀近期平均运行时间与新气阀运行记录对比。
向荣德RONDER提交气阀改进需求
如遇火炬气压缩机气阀运行周期短、结焦或频繁损坏等问题，可将机型和故障简况发送至sales@ronder-valve.com，并提供：
- 气阀所在级次、吸排气压力与温度、运行转速及负荷范围；
- 介质组成，尤其是重烃、腐蚀性组分及夹带杂质情况；
- 气阀运行与检修记录，以及可共享的故障件照片和安装资料。
参考资料
- 《火炬气往复压缩机气阀改进》。《广石化科技》，2010年第3期：32—35页。