文章编号1001-5523(2000)01-0023-04氮氢气活塞式压缩机效率测算方法的研讨赵永明1,邹明2(1.镇江市京口区计经局,江苏镇江市212000;2.镇江市节能技术服务中心,江苏镇江市212001)中图分类号:TQ113.2文献标识码:B目前,我国的大中小型氮肥厂中,除年产300kt由于反应过程是可逆的,为使反应始终保持向合成氨的大型氮肥厂外,绝大多数是使用活塞式氮生成氨的方向进行,根据化学平衡转移定律,就必须氢气压缩机来生产合成氨。因此,活塞式压缩机在我给反应过程增加压力,压力越高,反应越完全。但过国氮肥工业中一直是量大面广的关键设备,消耗的高的压力,将使设备的制造以及操作发生困难,目前电能占整个合成氨生产的75%以上,故研究和准确世界上合成氨生产以中压法为主,即合成压力为测算出其效率对提高氮肥工业用压缩机的工作性能200～300大气压范围,这么高的压力,就是由工作和使用可靠性具有一定的意义。笔者作为长期从事于流程之中的氮氢气混合压缩机提供的。电气测试的工程师,结合多年工作实践,逐步摸索出在合成氨生产过程中,气体的流动、输送、净化、一套理论计算与实际测量相结合的较为准确、适用合成都是在压缩机正常运转的情况下得以完成,是的氮氢气压缩机效率的测算方法,供大家参考。合成氨系统的心脏设备。1合成氨的工作原理及过程这里简单介绍最常见的以固体为原料的合成氨纯净的并合乎一定比例的氢和氮用化学的方法生产工艺过程。合成为氨。其反应方程式:固体原料主要指无烟煤块、焦炭和碳化煤球等。N2+3H2=2NH3+热量其工艺流程如图1所示。图1工艺流程一定粒度的无烟煤块或焦炭等在煤气发生炉的作用下,转变为二氧化碳和氢,再经脱碳工段,除中,先交替通入空气和蒸汽,制成半水煤气,再经过去二氧化碳。脱碳后的气体返回氮氢气压缩机、压缩冷却、洗涤、除尘等过程,进入氮氢气压缩机,压缩至至13MPa左右,送至铜洗工段,洗涤气体中残余的一定压力送脱硫工段,去除气体中的硫化氢,然后送一氧化碳和二氧化碳。铜洗后的气体又返回压缩机,往变换工段,使水煤气中的一氧化碳与蒸汽在触煤压缩至合成压力32MPa,送入合成塔,在触煤作用2000年第1期能源研究与利用·23·下,氮氢气合成为氨。未合成为氨的氮氢气借助循环Z1、Z2——分别为吸入和排出状态压缩系压缩机进行增压,补偿由于合成过程而造成的压力数,分别取1.05,1.10。损失,再进入合成塔继续进行合成。2.1.1压缩机各级排气量是指单位时间内,压整个生产合成氨的过程是在氮氢气压缩机作用缩机每级排出的气体,换算到一级吸气口状态(压下经造气、脱硫、压缩、变换、碳化、铜洗及合成七个力、温度、湿度和压缩性系数)时的气体体积值。工序完成。各级排气量均以一级进口状态为基准,采用气2压缩机的功率、效率及其影响因素体方程式进行计算。压缩机是耗功机械,通过活塞在气缸内作往复P1×Ti3即:Vi=V1×(m/min)或旋转运动,使气体体积缩小提高压力,满足生产需T1×Pi2.1.2混合气体绝热指数与气体的性质和温要。因此它必须由驱动机械(电动机)不断提供功率度有关,各级气体的绝热指数可由表1取值。才能工作。给压缩机配备驱动机时,其功率大小,除表1各组分绝热指数了应满足压缩机工作循环需要的功率(称指示功率)之外,还应顾及功率传递过程的种种损耗。测算压缩组分CO2COO2H2CH4N2Ar机的功率并分析影响功率的因素就是为了给正确选K1.31.41.41.4071.3081.41.65配驱动机提供依据,评价压缩机的工作性能,探讨降低损耗、提高效率的途径。混合气体的绝热指数K可按下式计算:2.1压缩机指示功率的测算1riCO2COO2==+++压缩机的指示功率是指在压缩机的气缸内,一K-1Ki-11.3-11.4-11.4-1H2CH4N2Ar个实际循环中消耗的功称为指示功,单位时间内所+++1.407-11.308-11.4-11.65-1消耗的指示功称为指示功率,多级多气缸容积的压式中:Ki——混合气体中各组分的绝热指数;缩机应将每一个气缸容积的指示功率相加,即为压i——混合气体中各组分的容积百分数。缩机的指示功率。r如果各级气体组成百分数不变i值可以沿在实际测试中,为了便于计算,可将每个气缸实,K际做功作一些简化:实际排气过程压力损失分别为用。一定值,实际循环按照绝热过程进行。2.1.3实际压缩比i是压缩机第i级气缸顾经上述简化后,可导出压缩机指示功率的计算及压力损失的实际排气压力和吸气压力的比值。计公式如下:算时可作适当简化。nni进i进i进P273+tPiii=N=