某鋼廠焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)調(diào)試及改進(jìn)方案

繆小軍，王 藝

（南通大通寶富風(fēng)機(jī)有限公司壓縮機(jī)研究所，江蘇 南通226000）

1 煤氣鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)介紹

某鋼廠煤精項目共設(shè)置4座65孔焦?fàn)t，配套6臺焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)，由4臺工頻（編號為A、C、D、F）和2臺變頻（編號為B、E）組成。該系統(tǒng)煤氣輸送流程如下：從焦炭室出來的煤氣經(jīng)橫冷卻器冷卻后，通過電捕焦油器送入煤氣鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓送入中冷洗萘脫萘并降溫，之后經(jīng)過硫氨裝置酸洗，出來后通過輕油捕集單元去脫硫塔脫硫，最終送其余工段用氣點。煤氣鼓風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)方式為出口閥門加大回流方式。

2 機(jī)組基本參數(shù)

鼓風(fēng)機(jī)型號為D1000-1.25/0.95，額定進(jìn)口溫度為25℃，額定進(jìn)口壓力為-5 kPa，額定出口壓力為+25 kPa，體積流量52 000 Nm3/h，換算成工況流量為66 000 m3/h，額定轉(zhuǎn)速為11 000 r/min。

變頻鼓風(fēng)機(jī)采用900 kW電機(jī)，額定電流為62.9 A，額定轉(zhuǎn)速為1 490 r/min，增速箱速比為6.9；工頻鼓風(fēng)機(jī)采用900 kW電機(jī)，額定電流為62.9 A，額定轉(zhuǎn)速為1 490 r/min，增速箱速比為6.9。

3 鼓風(fēng)機(jī)調(diào)試問題

煤氣鼓風(fēng)機(jī)在調(diào)試階段，若開1臺變頻鼓風(fēng)機(jī)加1臺工頻鼓風(fēng)機(jī)，實際操作時，為保證鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口表壓在-5 kPa左右，需要打開大回流閥，用來補充鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口過大的吸力。同時為保證電機(jī)不超負(fù)荷，又需降低鼓風(fēng)機(jī)出口閥門的開度，該系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式會導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)出口壓力上升、出口溫度升高，影響后續(xù)工藝系統(tǒng)穩(wěn)定性。

因此在實際操作中，受鼓風(fēng)機(jī)運行電流、鼓風(fēng)機(jī)出口溫度等影響，導(dǎo)致焦?fàn)t系統(tǒng)運行效率低、系統(tǒng)可調(diào)范圍窄、操作難度大、鼓風(fēng)機(jī)易結(jié)焦等現(xiàn)象。若鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)為2臺工頻鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運行，也同樣存在以上問題，而2臺變頻鼓風(fēng)機(jī)運行不存在此問題。

4 原因分析

2座焦?fàn)t工作時，正常工況下焦?fàn)t煤氣總發(fā)生量在7萬～8萬Nm3/min，單臺煤氣鼓風(fēng)機(jī)額定流量為5.1萬Nm3/min，煤氣鼓風(fēng)機(jī)實際流量需求為額定值的68.6%～78.4%。同時查閱煤氣鼓風(fēng)機(jī)出廠時的性能測試報告，額定工況流量下壓升為30 kPa，性能為正偏差20%，因此煤氣鼓風(fēng)機(jī)實際運行工況點是小于設(shè)計點的68.6%～78.4%。系統(tǒng)存在“大馬拉小車”的情況。流量-壓比曲線和流量-出口壓力曲線如圖1所示。

圖1 流量-壓比曲線和流量-出口壓力曲線

5 調(diào)節(jié)目標(biāo)

因2臺變頻鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運行不存在問題，因此擬采用緩慢調(diào)節(jié)變頻電機(jī)頻率的方式，模擬工頻鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運行工況。

實施步驟如下：①B、E號鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運行，通過降低電機(jī)頻率，使鼓風(fēng)機(jī)滿足工藝運行需求，各控制點參數(shù)能夠達(dá)到理想狀態(tài)。②通過降低B、E進(jìn)口閘閥的開度，同時提高電機(jī)頻率至50 Hz，屏蔽鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力值P3，使其余各工藝參數(shù)盡量接近理想狀態(tài)值，為工頻鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)做準(zhǔn)備。③根據(jù)變頻鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)口閘閥的開度值設(shè)定工頻鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口閘閥的初始開度。其余按照正常開機(jī)操作，判斷是否可以通過進(jìn)口閥開度的調(diào)整使之滿足工藝需求。

6 各控制點理想狀態(tài)參數(shù)

鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)口表壓P3控制在-7～-2.5 kPa之間，-4.5 kPa為最佳；鼓風(fēng)機(jī)出口壓力維持在15～25 kPa之間，（17±1）kPa為試驗過程實際操作壓力，鼓風(fēng)機(jī)的出口溫度維持在50℃以下。

7 調(diào)節(jié)方法

目標(biāo)一調(diào)節(jié)方法：01-07T09：00，鼓風(fēng)機(jī)B、C、F并聯(lián)運行，鼓風(fēng)機(jī)E做待機(jī)準(zhǔn)備，盤車開啟。準(zhǔn)備工作就緒后，將鼓風(fēng)機(jī)E的電機(jī)頻率設(shè)定為48 Hz，與鼓風(fēng)機(jī)B頻率一致，開鼓風(fēng)機(jī)E，當(dāng)出口壓力為10 kPa時，開出口閥門，待電機(jī)升至48 Hz時，通過調(diào)整出口閥門開度，使出口壓力維持在先前3臺鼓風(fēng)機(jī)B、C、F并聯(lián)運行時的出口壓力值17 kPa附近。

關(guān)停鼓風(fēng)機(jī)F，關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)F出口閘閥。待各工藝參數(shù)穩(wěn)定一段時間后，準(zhǔn)備關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)C，逐步關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)C的出口閥和大回流閥，動作需交錯進(jìn)行，保證各段工藝參數(shù)穩(wěn)定，待鼓風(fēng)機(jī)C出現(xiàn)喘振現(xiàn)象時，可切斷鼓風(fēng)機(jī)C電機(jī)電源，同時關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)C的出口閘閥。此時，只剩下鼓風(fēng)機(jī)B、E并聯(lián)運行，逐步通過降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，使各工藝段參數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)。

目標(biāo)二調(diào)節(jié)方法：鼓風(fēng)機(jī)B、E并聯(lián)運行穩(wěn)定后，逐步關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口閘閥，提升鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率，在不超電機(jī)額定電流的情況下，升至50 Hz，記錄各運行工藝參數(shù)。

目標(biāo)三調(diào)節(jié)方法：切制2工頻鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運行，通過緩慢關(guān)閉進(jìn)口閘閥開度至50%，使各工藝參數(shù)穩(wěn)定在變頻鼓風(fēng)機(jī)50 Hz情況下的各參數(shù)值，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，對比并記錄各工藝數(shù)值。在不超電流的情況下適當(dāng)開出口閥門至壓力15 kPa，記錄各工藝參數(shù)。

調(diào)試中各運行數(shù)據(jù)如下。

01-06，B、C、F檢測數(shù)據(jù)運行數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 01-06，B、C、F檢測數(shù)據(jù)

01-07早上調(diào)整之前B、C、F的數(shù)據(jù)未記錄，與01-06基本一致。關(guān)F、開E后三臺鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)數(shù)據(jù)如下，E的出口溫度未達(dá)平衡。01-07，B、C、F檢測數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 01-07，B、C、F檢測數(shù)據(jù)

目標(biāo)一試驗：關(guān)C鼓風(fēng)機(jī)，降低B、E轉(zhuǎn)速后，記錄各段工藝參數(shù)值如表3所示。目標(biāo)二調(diào)整實驗數(shù)據(jù)記錄如表4所示，15：30出口溫度未達(dá)到平衡。01-08早C、D鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運行，記錄運行數(shù)據(jù)（未調(diào)試鼓風(fēng)機(jī)）如表5所示。目標(biāo)三試驗各段工藝參數(shù)值如表6所示。將C、D鼓風(fēng)機(jī)的出口壓力降低至15 kPa附近，同時將進(jìn)口閘閥關(guān)閉至40%，記錄數(shù)據(jù)如表7所示。

表3 目標(biāo)一試驗各段工藝參數(shù)值

表4 目標(biāo)二試驗各段工藝參數(shù)值

表5 工頻鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運行參數(shù)

表6 目標(biāo)三試驗各段工藝參數(shù)值

表7 C、D鼓風(fēng)機(jī)運行記錄數(shù)據(jù)

表7（續(xù)）

8 數(shù)據(jù)總結(jié)與計算

目標(biāo)一為關(guān)于變頻鼓風(fēng)機(jī)的降轉(zhuǎn)速調(diào)試試驗，鼓風(fēng)機(jī)B在40.5 Hz、鼓風(fēng)機(jī)E在41 Hz運轉(zhuǎn)下，從數(shù)據(jù)可以看出，各工藝參數(shù)數(shù)值均在理想狀態(tài)中，效果理想。

目標(biāo)二為關(guān)于變頻鼓風(fēng)機(jī)的升速和降低進(jìn)口閘閥開度試驗，從試驗數(shù)據(jù)可以定性分析出電機(jī)電流和出口煤氣的溫度逐步上升。

目標(biāo)三為關(guān)于工頻鼓風(fēng)機(jī)的降閥門開度試驗，從試驗數(shù)據(jù)可以定性分析出進(jìn)口閘閥開度的降低會降低電機(jī)電流1～2 A，效果微弱；在出口壓力降低至15 kPa時，鼓風(fēng)機(jī)的出口煤氣溫度仍偏高，與試驗前基本無異，不能滿足工藝需求，效果不理想。

9 改造方案

待后續(xù)2臺焦?fàn)t投入后，為保證工藝運行安全可靠，結(jié)合本次的調(diào)試結(jié)果，提出以下兩種改造方案：將工頻鼓風(fēng)機(jī)采用變頻控制的方式，根據(jù)實際煤氣負(fù)荷調(diào)整運行頻率，可滿足工藝需求。該種運行方式，可以有效降低后期的運行成本，達(dá)到節(jié)能環(huán)保低碳的要求。降低鼓風(fēng)機(jī)增速箱的速比，使之滿足工藝運行需求。但是在未來運行中，煤氣負(fù)荷會有所變化，一旦煤氣負(fù)荷增大，則鼓風(fēng)機(jī)的能力會相對偏弱。