小型压空装置在铀浓缩工厂供取料系统的运用

方溪阔

中核陕西铀浓缩有限公司 陕西汉中 723312

铀浓缩工厂的压空装置生产的高质量压缩空气是电磁气动阀、质谱机、电磁气动调节阀、调节器等设备的动力来源。随着电动调节阀替代调节器的推广应用，主要耗气设备调节器的退出，原有大压空装置大部分时间属于空载运行，造成不必要的浪费。为降低风险，节约综合运行成本，有必要对现有压空装置进行优化，实现小型压空装置替代原有大压空装置

1 原压空装置运行现状

铀浓缩工厂原设计的压空装置继续运行存在以下问题：①三台螺杆空压机功率均为75kW，若只为供取料系统提供压缩空气，其实际的有效利用率低，浪费大，不经济；②原压空装置设计的压空容器有6个20m³、1个12.5m³和1个10m³储气罐，这些储气罐均属于特种压力容器设备，这些储气罐运行限值条件多，每年均需备案和年检，维护成本高；③压缩空气管道长，存在压空管道泄漏的风险大，不利于系统安全经济运行。

2 小型压空装置的选型

根据供取料系统电磁气动阀运行要求，压空装置主要包括空压机和油水过滤装置。

2.1 空压机的选型

空压机类型主要包含螺杆式、活塞式、涡旋式。螺杆式空压机通过阴阳转子连续运转，改变型腔体积进行压缩。活塞式空压机通过曲轴带动活塞做往复运动，改变汽缸容进行压缩。涡旋空压机是由两个渐开线型的动静涡旋盘相互啮合而完成吸气、压缩和排气的工作过程。静盘固定在机架上，动盘在曲线驱动和防自转环的相位保持下作小半径的平面运动；当曲轴运转时，动静涡旋盘啮合形成若干对于月牙形封闭的压缩腔。通过三种类型空压机的比较，从结构和工作原理看，涡旋空压机具有以下特点。①涡旋压缩机零部件少而且小，所以机器体积小、重量轻、结构非常紧凑，故使用方便可靠、故障率低。②涡旋压缩机相邻压缩腔之间的压差下，泄漏少，具有很高的容器率。③多个压缩腔同时工作，转矩均匀，因此机器的振动小，噪音很低。④涡旋压缩机运转工程中，吸气、压缩和排气是连续的，供气连续平稳。⑤动盘回转半径很小，机械磨损小，机械效率高。

为了选择适用于供取料系统的涡旋空压机，对供取料系统的电磁气动阀耗气量进行分析，利用1台待储气罐的小空压机进行试验，其中储气罐和压空管道总体积为200L，小空压机排气量360L/min，工作压力0.8MPa，将200L容积压力充至0.8MPa。

试验测量发现：①电磁气动阀正常工作时压空压力≮0.6MPa④；②开阀操作时，200L容积压力下降0.002MPa，操作耗时4s；③关阀操作时，200L容积压力不变化，操作耗时3s。

由理想气体状态方程，在同时操作4台电磁气动阀时，供取料系统的最大耗气量：

根据压空系统20%富裕量计算，并考虑压空管道异常对铀浓缩工厂的影响，故此单台空压机最小排气量应为：

故此，选择的涡旋空压机生产压缩空气的压力＞0.6MPa，排气量应＞0.6m³/min。故此选定OX-0.66/8涡旋式空压机，其排气量为0.66M³/min，排气压力0.8MPa，电机功率为4.5kW。

2.2 油水过滤装置选型

电磁气动阀在运行中要求压缩空气中含水量≯1g/m³，油量≯0.05mg/m³，小型压空装置还需配备油水除油过滤装置，为了在后期方便维护，采用与空压机型号相匹配的标准设备。

油水过滤装置为：①风冷式自动排水BSJ7.5AC型冷干机，其工作压力为04-1.0MPa，功率为≤0.6kW；②按安装顺序分别为C/Q 级、T/P级和A/S级CTAAAH-006精密过滤器，其过滤后压缩空气的含油量分别为≤5ppm、≤1ppm、≤0.01ppm，各级精密过滤器的除水率分别为：99%、100%、100%。

3 小型压空装置运行验证

为保证铀浓缩工厂主要设备状态存在运行、备用和检修三种状态，需要有3台空压机。运行管道线路实现双线并联运行，设计了两套油水过滤装置。在铀浓缩工厂供取料系统安装小型压空装置，并将新的压空管道与原压空管道连接，要求新铺设和原有的压空管道均符合国家压空管道漏气量标准。

小型压空装置带供取料系统的电磁气动阀进行运行验证，其带载的参数为：①压缩空气经过油水过滤装置后含水量0.96g/m³，含油量0.008mg/m³，该数据符合电磁气动阀运行要求；②空压机加载压力为0.66MPa，卸载压力为0.76MPa，压缩空气干管实际压力在0.66-0.756MPa之间；③空压机启停周期为15min，空压机加载时间＜1min，压空干管压力波动周期为15min；④小型压空装置带载期间，频繁开关操作电磁气动阀，不会影响压空干管压力变化趋势和压力波动周期。

由空压机额定排气量为0.66m³/min，可计算供取料系统的压缩空气耗气量。

在压空管道异常时，最多可以有3台空压机同时运行保证压空系统压力，由此可以知道供取料系统压空管道的最大允许漏气量。

由此判断，小型压空装置各项参数满足供取料系统电磁气动阀的运行技术要求，成功实现了对原有压空装置的替代。

4 结语

本文通过对小型压空装置配置研究，在供取料系统实现了压空装置小型化的目的，新的小型压空装置具有以下优点。①降低了能耗，小压空装置功率的功率只有4.5kW远小于原压空装置75kW的功率。②降低了运行维护成本，小型压空装置无需单独设置运行人员，且维护检修费用较低。③拆除了原压空系统上的大型高压容器，提高了压空系统运行的安全性。