某鋼廠焦爐煤氣鼓風機調試及改進方案

繆小軍，王 藝

（南通大通寶富風機有限公司壓縮機研究所，江蘇 南通226000）

1 煤氣鼓風機系統介紹

某鋼廠煤精項目共設置4座65孔焦爐，配套6臺焦爐煤氣鼓風機，由4臺工頻（編號為A、C、D、F）和2臺變頻（編號為B、E）組成。該系統煤氣輸送流程如下：從焦炭室出來的煤氣經橫冷卻器冷卻后，通過電捕焦油器送入煤氣鼓風機，經鼓風機加壓送入中冷洗萘脫萘并降溫，之后經過硫氨裝置酸洗，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。煤氣鼓風機流量調節方式為出口閥門加大回流方式。

2 機組基本參數

鼓風機型號為D1000-1.25/0.95，額定進口溫度為25℃，額定進口壓力為-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，額定轉速為11 000 r/min。

變頻鼓風機采用900 kW電機，額定電流為62.9 A，額定轉速為1 490 r/min，增速箱速比為6.9；工頻鼓風機采用900 kW電機，額定電流為62.9 A，額定轉速為1 490 r/min，增速箱速比為6.9。

3 鼓風機調試問題

煤氣鼓風機在調試階段，若開1臺變頻鼓風機加1臺工頻鼓風機，實際操作時，為保證鼓風機進口表壓在-5 kPa左右，需要打開大回流閥，用來補充鼓風機進口過大的吸力。同時為保證電機不超負荷，又需降低鼓風機出口閥門的開度，該系統調節方式會導致鼓風機出口壓力上升、出口溫度升高，影響后續工藝系統穩定性。

因此在實際操作中，受鼓風機運行電流、鼓風機出口溫度等影響，導致焦爐系統運行效率低、系統可調范圍窄、操作難度大、鼓風機易結焦等現象。若鼓風機系統為2臺工頻鼓風機并聯運行，也同樣存在以上問題，而2臺變頻鼓風機運行不存在此問題。

4 原因分析

2座焦爐工作時，正常工況下焦爐煤氣總發生量在7萬～8萬Nm3/min，單臺煤氣鼓風機額定流量為5.1萬Nm3/min，煤氣鼓風機實際流量需求為額定值的68.6%～78.4%。同時查閱煤氣鼓風機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%，因此煤氣鼓風機實際運行工況點是小于設計點的68.6%～78.4%。系統存在“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 調節目標

因2臺變頻鼓風機并聯運行不存在問題，因此擬采用緩慢調節變頻電機頻率的方式，模擬工頻鼓風機并聯運行工況。

實施步驟如下：①B、E號鼓風機并聯運行，通過降低電機頻率，使鼓風機滿足工藝運行需求，各控制點參數能夠達到理想狀態。②通過降低B、E進口閘閥的開度，同時提高電機頻率至50 Hz，屏蔽鼓風機進口壓力值P3，使其余各工藝參數盡量接近理想狀態值，為工頻鼓風機并聯做準備。③根據變頻鼓風機的進口閘閥的開度值設定工頻鼓風機進口閘閥的初始開度。其余按照正常開機操作，判斷是否可以通過進口閥開度的調整使之滿足工藝需求。

6 各控制點理想狀態參數

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

7 調節方法

目標一調節方法：01-07T09：00，鼓風機B、C、F并聯運行，鼓風機E做待機準備，盤車開啟。準備工作就緒后，將鼓風機E的電機頻率設定為48 Hz，與鼓風機B頻率一致，開鼓風機E，當出口壓力為10 kPa時，開出口閥門，待電機升至48 Hz時，通過調整出口閥門開度，使出口壓力維持在先前3臺鼓風機B、C、F并聯運行時的出口壓力值17 kPa附近。

關停鼓風機F，關閉鼓風機F出口閘閥。待各工藝參數穩定一段時間后，準備關閉鼓風機C，逐步關閉鼓風機C的出口閥和大回流閥，動作需交錯進行，保證各段工藝參數穩定，待鼓風機C出現喘振現象時，可切斷鼓風機C電機電源，同時關閉鼓風機C的出口閘閥。此時，只剩下鼓風機B、E并聯運行，逐步通過降低電機轉速，使各工藝段參數達到理想狀態。

目標二調節方法：鼓風機B、E并聯運行穩定后，逐步關閉鼓風機進口閘閥，提升鼓風機電機頻率，在不超電機額定電流的情況下，升至50 Hz，記錄各運行工藝參數。

目標三調節方法：切制2工頻鼓風機并聯運行，通過緩慢關閉進口閘閥開度至50%，使各工藝參數穩定在變頻鼓風機50 Hz情況下的各參數值，運轉穩定后，對比并記錄各工藝數值。在不超電流的情況下適當開出口閥門至壓力15 kPa，記錄各工藝參數。

調試中各運行數據如下。

01-06，B、C、F檢測數據運行數據如表1所示。

表1 01-06，B、C、F檢測數據

01-07早上調整之前B、C、F的數據未記錄，與01-06基本一致。關F、開E后三臺鼓風機并聯數據如下，E的出口溫度未達平衡。01-07，B、C、F檢測數據如表2所示。

表2 01-07，B、C、F檢測數據

目標一試驗：關C鼓風機，降低B、E轉速后，記錄各段工藝參數值如表3所示。目標二調整實驗數據記錄如表4所示，15：30出口溫度未達到平衡。01-08早C、D鼓風機并聯運行，記錄運行數據（未調試鼓風機）如表5所示。目標三試驗各段工藝參數值如表6所示。將C、D鼓風機的出口壓力降低至15 kPa附近，同時將進口閘閥關閉至40%，記錄數據如表7所示。

表3 目標一試驗各段工藝參數值

表4 目標二試驗各段工藝參數值

表5 工頻鼓風機并聯運行參數

表6 目標三試驗各段工藝參數值

表7 C、D鼓風機運行記錄數據

表7（續）

8 數據總結與計算

目標一為關于變頻鼓風機的降轉速調試試驗，鼓風機B在40.5 Hz、鼓風機E在41 Hz運轉下，從數據可以看出，各工藝參數數值均在理想狀態中，效果理想。

目標二為關于變頻鼓風機的升速和降低進口閘閥開度試驗，從試驗數據可以定性分析出電機電流和出口煤氣的溫度逐步上升。

目標三為關于工頻鼓風機的降閥門開度試驗，從試驗數據可以定性分析出進口閘閥開度的降低會降低電機電流1～2 A，效果微弱；在出口壓力降低至15 kPa時，鼓風機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2臺焦爐投入后，為保證工藝運行安全可靠，結合本次的調試結果，提出以下兩種改造方案：將工頻鼓風機采用變頻控制的方式，根據實際煤氣負荷調整運行頻率，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，達到節能環保低碳的要求。降低鼓風機增速箱的速比，使之滿足工藝運行需求。但是在未來運行中，煤氣負荷會有所變化，一旦煤氣負荷增大，則鼓風機的能力會相對偏弱。