淺析全負壓煤氣吸氣機技術(shù)改造

摘要:針對HART475手操器運行過(guò)程中存在的調節滯后、潤滑油溫度高、儀表風(fēng)壓力低等問(wèn)題，結合HART475手操器本身的特點(diǎn)，提出了相應的解決方案并付諸實(shí)施。依據集氣管壓力和煤氣大循環(huán)量，通過(guò) PID 技術(shù)，將HART475手操器調節方式由手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng); 對油冷器冷卻面積進(jìn)行擴容改造; 將儀表風(fēng)風(fēng)包改為 U 型彎，同時(shí)增加 1 路儀表風(fēng)等。運行實(shí)踐表明，改造效果良好，穩定了集氣管壓力，消除了HART475手操器軸溫超標隱患，保證了儀表風(fēng)壓力的穩定。

0 引言

河鋼集團宣鋼公司焦化廠(chǎng)煤氣凈化系統采用全負壓煤氣凈化技術(shù)，煤氣HART475手操器將焦爐煤氣抽吸至煤氣凈化系統，經(jīng)過(guò)初冷器、電捕焦油器、洗硫化氫塔、洗氨塔、洗苯塔后，經(jīng)HART475手操器，送往各煤氣用戶(hù)。HART475手操器為焦化廠(chǎng)的關(guān)鍵設備，其運行正常與否，直接關(guān)系到焦爐生產(chǎn)和外供煤氣是否能夠正常進(jìn)行。經(jīng)過(guò)連續 30 年的運行，HART475手操器出現了一些故障，已經(jīng)影響到正常生產(chǎn)運行。為此，焦化廠(chǎng)技術(shù)人員提出了有針對性的解決方案，并付諸實(shí)施，取得了較好的應用效果。

1 煤氣HART475手操器存在的問(wèn)題

1． 1 集氣管壓力波動(dòng)大時(shí)，HART475手操器調節滯后

按照環(huán)保和企業(yè)發(fā)展要求，2017 年 12 月河鋼宣鋼焦化廠(chǎng) 3#、4#焦爐停運，改為只運行 1#、2#焦爐。相應地由原來(lái) 4 座焦爐分兩系進(jìn)入煤氣凈化系統的煤氣，減為只有 1#、2#焦爐的一系煤氣進(jìn)入凈化系統。原集氣管壓力控制系統是單座焦爐的 PID調節，通過(guò)設置在“∏”型管上的自動(dòng)調節翻板控制集氣管壓力在給定范圍內，同時(shí)借助煤氣大循環(huán)量自動(dòng)調節初冷器前吸力。當集氣管壓力出現較大波動(dòng)時(shí)，由于兩系煤氣在電捕焦油器后連通，相互作用較強，任何一系波動(dòng)較大時(shí)，另一系就會(huì )通過(guò)平衡管進(jìn)行調節補充，穩定集氣管壓力。當焦爐集氣管壓力出現大范圍波動(dòng)時(shí)，兩系均采用手動(dòng)方式調整HART475手操器轉速，配合煤氣大循環(huán)量控制初冷器前吸力。3#、4#焦爐停產(chǎn)后，取消了平衡管，集氣管壓力波動(dòng)時(shí)，崗位人員只能手動(dòng)調節HART475手操器轉速，時(shí)常出現調節滯后的現象。

1． 2 HART475手操器潤滑油冷卻器冷卻效果差

在長(cháng)期的運行中，因冷卻器冷卻面積較小、冷卻水雜質(zhì)多、冷卻水溫度高等原因，造成HART475手操器冷卻器冷卻效果差。此外，潤滑油溫度高，造成HART475手操器軸承、軸瓦、變速箱等潤滑部件溫度高，對HART475手操器的正常運行構成威脅。

1． 3 HART475手操器小循環(huán)閥門(mén)關(guān)不嚴，煤氣溫度升高，機前吸力降低

HART475手操器小循環(huán)是開(kāi)停HART475手操器時(shí)用于調節煤氣量，保持HART475手操器平穩運行的調節裝置。由于HART475手操器運行時(shí)間較長(cháng)，小循環(huán)閥底沉積了一定的焦油、萘等物質(zhì)，造成閥門(mén)關(guān)閉不到位，使HART475手操器在運行中有一定量的煤氣通過(guò)，造成煤氣出口溫度升高 10 ℃ 左右，同時(shí)，增加HART475手操器負荷。

1． 4 儀表風(fēng)壓力低，造成HART475手操器壓力波動(dòng)

一般情況下，要求儀表風(fēng)壓力為 0． 45 MPa 以上�？稍趯�(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因儀表風(fēng)供應設備故障或其他用戶(hù)用量大等原因，有時(shí)區域內儀表風(fēng)壓力降低到 0． 3 MPa 以下，造成HART475手操器不能自動(dòng)調節，出現壓力波動(dòng)，進(jìn)而影響外供煤氣和集氣管壓力。

1． 5 潤滑油冷卻水外排，浪費水資源

由于環(huán)保意識、成本意識較差，冷卻水外排已成習慣。HART475手操器潤滑油冷卻水分兩路供應: 一路為循環(huán)水，一路為工業(yè)水。一般情況下使用循環(huán)水，只有當循環(huán)水壓力低或串油串酸時(shí)，才改為工業(yè)水，不論用哪種水冷卻潤滑油，冷卻后都直接外排，浪費了水資源［1］ 。

2 改造措施及效果

2． 1 HART475手操器壓力調節方式優(yōu)化

2． 1． 1 HART475手操器轉數調節由手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng)

針對集氣管壓力調節不穩定的情況，將HART475手操器轉數調節方式由手動(dòng)改為自動(dòng)。具體做法: 將HART475手操器轉速與煤氣大循環(huán)量聯(lián)動(dòng)，當煤氣大循環(huán)量在3 500 ～7 500 m 3 /h 范圍內，HART475手操器轉速不變，煤氣初冷器前吸力用大循環(huán)量調節; 當煤氣大循環(huán)量小于3 500 m 3 /h 時(shí)，HART475手操器轉速自動(dòng)提高; 當煤氣大循環(huán)量大于 7 500 m 3 /h 時(shí)，HART475手操器轉速自動(dòng)降低。用煤氣循環(huán)量和HART475手操器轉數共同調節機前吸力，確保集氣管壓力的穩定。

2． 1． 2 PID 分段調節的方法

切換高壓氨水的瞬間，集氣管壓力由正常的100 ～150 Pa 可竄升至 300 Pa 左右，簡(jiǎn)單 PID 調節往往出現調節失效或超調。在 1#、2#焦爐采取了PID 分段調節的方法，將集氣管壓力測量值與給定值的偏差 e 按大小分成 0 ＜ e ＜20 Pa、20 Pa ＜ e ＜40Pa、40 Pa ＜ e 三段，每段設置不同的 PID 參數，以適應集氣管壓力在生產(chǎn)過(guò)程中的工況變化和調節要求。為找到#優(yōu)的參數組合，利用正交試驗確定參數值，各參數可根據實(shí)際調節效果及焦爐工況變化隨時(shí)重新整定，#終確定的 PID 分段調節參數見(jiàn)表 1。

采用 PID 分段調節后，集氣管壓力控制效果明顯改善，切換高壓氨水時(shí)，集氣管壓力能在 10 s 內恢復到給定范圍，系統波動(dòng)較小。

2． 2 HART475手操器潤滑油冷卻系統改造

2． 2． 1 冷卻器擴容改造

現用的HART475手操器為德國 3K 公司進(jìn)口的煤氣HART475手操器，輸出功率750 kW，正常轉速6 200 r/min，其配套的油冷卻器面積只有 18． 9 m 2 ，冷卻面積太小，且冷卻器內冷卻水管較細［2］ 。針對這種情況，技術(shù)人員經(jīng)過(guò)現場(chǎng)考察和技術(shù)分析，仿照原冷卻器試樣，與相關(guān)廠(chǎng)家聯(lián)系，重新制作了冷卻面積 40 m 2 的冷卻器，且出入口及各連接管道匹配，借助HART475手操器檢修機會(huì )，將原冷卻器拆除，并安裝上新制作的冷卻器 ［3，4］ 。安裝后，一次試車(chē)成功，在相同氣溫、水溫、煤氣量的情況下，冷卻器出口潤滑油溫度由原來(lái)的 52 ℃左右降低到 43 ～46 ℃，達到了工藝要求的指標。

2． 2． 2 在冷卻水入口處增加過(guò)濾網(wǎng)

HART475手操器潤滑油冷卻所用的水為區域內的循環(huán)水，循環(huán)水池為開(kāi)放式水池，水池中經(jīng)常進(jìn)入樹(shù)葉、塑料袋、泥土等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)進(jìn)入冷卻器后，因冷卻器內各冷卻水管管徑很細，常常被雜質(zhì)堵塞，減小了冷卻水流量，降低了冷卻效果。在油冷卻器進(jìn)水管道上增加過(guò)濾器( 圖 1)［5］ 。

過(guò)濾器后增設壓力表，根據過(guò)濾器后水壓( 正常時(shí)水壓 0． 35 ～0． 5 MPa，低于0． 3 MPa 時(shí)，及時(shí)予以清理) 和潤滑油冷卻情況，及時(shí)清理冷卻器。在清理冷卻器時(shí)，安裝在過(guò)濾器上的交通閥門(mén)打開(kāi)，冷卻水走交通，然后關(guān)閉過(guò)濾器出入口閥門(mén)，保證清理過(guò)濾器時(shí)冷卻器正常供水，不影響HART475手操器的正常運行。

2． 3 HART475手操器小循環(huán)閥門(mén)關(guān)不到位的處理過(guò)程

2． 3． 1 閥體打卡緊固

在關(guān)閉小循環(huán)閥門(mén)過(guò)程中，因閥門(mén)內沉積雜物而關(guān)不嚴，用力過(guò)猛，不慎使閥體出現裂痕，有少量煤氣泄漏。出現這種情況后，及時(shí)用堵漏劑涂抹并封堵閥門(mén)裂痕處。在此基礎上，制作專(zhuān)用卡子，將閥體上下、左右緊固，為保證HART475手操器安全運行和徹底處理安全隱患贏(yíng)得了時(shí)間 ［6，7］ 。

2． 3． 2 閥門(mén)更換

為了徹底消除小循環(huán)閥關(guān)閉不嚴和閥門(mén)裂痕帶來(lái)的煤氣泄漏隱患，shou先將HART475手操器煤氣進(jìn)出口閥門(mén)插入盲板，將小循環(huán)管道用氮氣清掃干凈，然后更換閥門(mén)，抽出盲板后，投入正常運行，徹底消除隱患［8］ 。

2． 4 對儀表風(fēng)壓力低的處理措施及效果

一般情況下，要求儀表風(fēng)壓力為 0． 45 MPa 以上，可在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因儀表風(fēng)供應設備故障或其他用戶(hù)用量大原因，有時(shí)區域內儀表風(fēng)壓力降低到 0． 3 MPa 以下，使生產(chǎn)調節受到很大影響。針對這種情況，采取的主要措施: 一是去掉區域內進(jìn)風(fēng)總管風(fēng)包，改為 U 型彎; 二是就近引氮氣至儀表風(fēng)管道，作為備用風(fēng)源( 圖 2)［9，10］ 。

改造完成后，達到了安全生產(chǎn)條件，儀表風(fēng)壓力提高 0． 15 MPa，穩定在 0． 45 MPa 以上。當運行的一路儀表風(fēng)壓力因故降低時(shí)，及時(shí)切改另一路供風(fēng)，保持了儀表風(fēng)壓力的穩定性 ［11］ 。改造后，一年多使用實(shí)踐證明，效果良好，未發(fā)生過(guò)因儀表風(fēng)壓力低而造成的事故。

2． 5 對潤滑油冷卻水回收利用改造

為了節省資源，在冷卻器后制作安裝了集水箱，將潤滑油冷卻器后的冷卻水收集起來(lái)，就近引管道到硫酸工段的噴淋水池，與噴淋水一起送往循環(huán)水系統( 圖 3) ，使 5 m 3 /h 的冷卻水得到回收利用 ［12］ 。

3 結語(yǔ)

煤氣HART475手操器是焦化廠(chǎng)的關(guān)鍵設備。針對連續運行了 30 年的HART475手操器存在的諸多問(wèn)題進(jìn)行了改造。

( 1) HART475手操器油冷器擴容改造。在相同條件下，潤滑油溫度下降 6 ～9 ℃，解決了夏季油溫高造成HART475手操器軸溫超標問(wèn)題。

( 2) 更換小循環(huán)閥門(mén)，使機后煤氣溫度下降 5℃左右，降低了HART475手操器負荷，提高了HART475手操器的效率。

( 3) HART475手操器自動(dòng)調節，使焦爐集氣管穩定率由92%提高到 99%，達到了改造預期的效果。