大型SO2鼓风机高效节能运行实践

张鹏云，马莹，王辉，马俊

(金川集团股份有限公司化工厂，甘肃金昌 737100)

大型SO2鼓风机高效节能运行实践

张鹏云，马莹，王辉，马俊

(金川集团股份有限公司化工厂，甘肃金昌 737100)

冶炼烟气制酸装置SO2鼓风机电耗占总电耗的40%以上，采取电机变频器调节、液力耦合器调节、风机进口导叶调节等方式可实现风机节电。介绍了金川集团股份有限公司化工厂在工艺改造、生产操作方面的节能措施和经验，如减少补气阀操作、冷激阀门缓开缓关、清理烟道烟灰等，实现了大型SO2鼓风机高效节能运行。

硫酸生产 冶炼烟气 鼓风机 节能技术 运行措施

金川集团股份有限公司(以下简称金川集团)配套铜熔炼合成炉、转炉烟气环保处理建成530，330 kt/a 2套制酸装置，利用熔炼合成炉产生的高浓度SO2烟气与历史遗留的一、二期转炉低浓度SO2烟气进行匹配，达到冶炼烟气综合治理的目的。这两套装置核心设备SO2鼓风机为德国KK＆K公司(现并入西门子)产品［1］。

制酸系统中SO2鼓风机是最大用电设备，其电耗约占系统总电耗的40%以上。因此，要想实现制酸电耗的有效控制，必须从风机节电方法入手;鼓风机节电大致可分为工艺改造节电、生产操作节电和设备改进节电3种［2］。一般SO2鼓风机设计选型负荷远大于系统实际生产负荷，风机常处于“大马拉小车”的状态，设备低效率运行。生产操作方面，冶炼烟气制酸中烟气波动频繁，操作中需不停的调整生产系统，SO2鼓风机不经济的操作会造成系统运行成本增加。另外，SO2鼓风机长期运行会出现诸多问题，如:风机启动大电流延时、风机润滑油冷却器油温增加、液力耦合器调速范围下降。金川集团在生产过程中逐步完善系统生产匹配化改造，生产中更加注重能源管控、经济操作和设备效率三方面管理;通过日常操作总结、冶炼生产格局调整，金川集团实现了SO2鼓风机优化节能运行。

1 工艺设备节电

1.1 液力耦合器调节

目前制酸系统中风机节电最常用的方法有2种:①变频调速技术，即通过电机安装变频器调节风机转速;②液力耦合器调节技术，即电机与风机使用液力耦合器连接调节风机转速［3］。

考虑大型SO2鼓风机节能效果，在满足工艺要求的情况下尽量减小轴功率是降低能耗的重点。金川集团530 kt/a硫酸装置2006年建成运行时，SO2鼓风机即采用液力耦合器调节方式，其特征表现为:①无级调速，在恒定的输入转速下，可在输入转速的30%～100%连续无级的调节输出转速，设备节电效果明显;②轻载启动，电机空载起步然后轻载启动载荷，可降低启动均值电流和缩短启动时间，减少电网大幅波动;③软启动、软停车，可以和缓的启动、加速、减速和停止。

1.2 进口导叶调节

大型冶炼烟气制酸装置大多采用进口离心风机。由于风机稳定工况点较少，在生产操作中风量调节范围又较大，为便于风量调节，最好的调节方式就是采用进口导叶，对风机入口流量进行调节(见图1)。

图1 SO2鼓风机入口安装前导向

进口导叶安装于风机入口处，导叶对进口气流有预旋作用，既有利于保护风机叶轮，又有利于减少风机轴震动，降低设备损耗。在系统SO2浓度下降时，通过操作前导向，减少风机过多功率损失，对于系统节电具有很大意义。

在长期实践过程中，当进口导叶开度为θ(0°～90°)时，进口导叶将使气流进口的绝对速度沿圆周速度方向偏转θ角，同时对气流进口的速度有一定的节流作用，这种预旋和节流作用将改善风机运行工况，减少设备功率损耗。当进口导叶开度为90°时，此时进口导叶全开，导叶对进口气流基本上无作用，气流将以径向流入叶轮叶片;当进口导叶开度为0°时，进口导叶关闭，此时系统处于孤立状态。

金川集团制酸装置SO2鼓风机安装进口导叶后，系统孤立运行时风机最小风量由原来1.2×105m3/h将至6.5×104m3/h;系统低效运行时可最大程度降低空耗［4］。

2 生产操作节电

2.1 制酸系统满负荷运行，减少风机空耗

在冶炼烟气制酸装置运行过程中，多套系统共同平衡烟气;首先协调冶炼高投料量，在保证大系统满负荷生产的同时，兼顾小系统。经过数据统计，发现只有当制酸系统满负荷生产时，系统电单耗下降，风机使用效率提高，风机故障率下降，系统电单耗处于最佳状态。金川集团冶炼不同生产负荷下SO2鼓风机的月耗电量见表1。

由表1可见:冶炼投料量稳定在120～133 t/h时，SO2鼓风机月耗电量为最佳水平。

2.2 根据烟气波动情况随时调节风机气量

冶炼烟气制酸的特点是炉窑吹送周期短，烟气气量波动大。在日常操作中，需根据冶炼炉窑吹送情况，随时对系统风机进行调整。当冶炼转炉停炉送料时，系统应根据净化入口负压增加情况，减少风机前导向开度，将净化入口压力控制在－200～350 kPa。当冶炼转炉正常吹炼时，制酸系统应根据系统SO2浓度对风机进行调整。SO2浓度低时，应尽量减少大系统风量，增加小系统风量;SO2浓度高时，应减少小系统风量，将高浓度SO2烟气尽量引入大系统，平稳气量，充分维持大系统高效率生产。因此，在生产过程中要及时监测冶炼炉窑停吹情况，长时间停料，要及时孤立系统;短时间停料，要及时缩小风机前导向开度，避免风机用电空耗。另外，系统控制应明确关键指标节点及冶炼生产操作规律，并根据系统生产成本进行有效控制，使制酸系统运行更合理、更经济。

2.3 尽量减少补气阀的操作

制酸系统在生产过程中，遇到系统SO2浓度升高时，不应立即开大补气阀进行补气，而应时刻根据转化器一段出口温度进行适度调节。正常生产中转化器一段催化剂底层温度最高可控制在630℃以内，出口温度控制在600℃。在此范围内，转化器因烟气瞬时SO2浓度增高，导致一段催化剂底层温度增加，是合理的温升;相反，由于冶炼烟气制酸特点，烟气SO2浓度频繁波动。以金川集团530 kt/a制酸系统为例，系统设计烟气量1.7×105m3/h，φ(SO2) 8%～10%;烟气实际SO2浓度与转化器一段催化剂底层及一段出口烟气温度趋势变化见表2。

表2 转化器一段操作工况

由表2可见:烟气SO2浓度瞬时升高，造成催化剂温度随之升高，此时的温度在催化剂耐温范围内;并且在此温度下耐高温催化剂转化率较高。若对φ(SO2)9%烟气进行补气，过大的气量不仅造成转化工序SO2浓度波动，同时会造成大型风机电流值增加2～5 A，设备运行很不经济。

在风机开、关补气阀时，气体密度近似为相同值。若风机入口流量增加，其配套高压电机输出功率上升，风机运行电流值也随之增加。而频繁的调整补气阀势必造成风机耗电量上升。因此，冶炼烟气制酸生产过程中，考虑风机尽可能接近设计参数运行，是系统稳定生产、高效节电最有效的措施。

2.4 冷激阀调节需缓开、缓关

制酸系统设置冷激烟道时，若冷激烟道1 600 mm以上，在调节冷激阀时，快开或快关阀门，会造成转化工序烟气量波动;冷激烟道管径过大，对风机流量影响也较大。因此，在系统生产中，特别是冷激烟道管径较大的转化工序，在开、关冷激阀时，要注意降低风机前导向，再对冷激阀进行调整，以免造成风机运行效率下降，电耗增加。

2.5 强化检修开、停车管理，减少风机空耗

在制酸系统停产检修内容确定以后，需要制定完善的系统开、停车方案，不仅可以明确时间节点及全程检修施工操作顺序，而且可以对检修任务量及检修成本进行有效控制。通过细化检修开、停车方案，以最经济的方案开、停风机，避免风机空耗，使制酸系统检修更合理、更经济。

2.6 及时清理烟道烟灰，降低风机电耗

一般制酸系统应每年申请一次年度检修，检修时要及时对制酸系统烟道烟灰进行清理。若制酸系统净化工序前烟道积灰较厚，会减少烟道流通面积，增加风机入口管损，制酸产量下降，用电单耗上升。烟道积灰情况见图2。

图2 制酸系统净化工序入口烟道积灰情况

3 结语

基于冶炼烟气制酸系统运行特点，要想实现系统用电消耗有效控制，就要根据实际运行需要，积极摸索生产、工艺、操作、设备运行等过程中用电规律。同时，考虑到制酸生产中大型SO2鼓风机耗电在整个系统中用电比重，立足制酸系统生产管理实际，结合制酸系统大型设备运行特点，总结生产经验，通过减少风机电耗，最终达到控制整个制酸系统用电消耗，实现系统高效节电的目的。

［1］孙治忠，彭国华，张曦文.金川硫酸生产技术进展综述［J］.硫磷设计与粉体工程，2016(2):1－8.

［2］张龙银.我国硫酸工业入世十年嬗变［J］.硫酸工业，2012(6):1－4.

［3］刘虎.浅析变频调速技术在风机上的应用［J］.石化技术，2016，23(8):36－37.

［4］孙治忠.现代硫酸生产操作与技术指南［M］.北京:化学工业出版社，2016:264.

Operation practice of high efficiency energy saving of large SO2blower

ZHANG Pengyun，MA Ying，WANG Hui，MA Jun
(Chemical Plant，Jinchuan Group Go.，Ltd.，Jinchang，Gansu，737100，China)

The power consumption of SO2blower power in smelter acid plant accounted for more than 40%of the total consumption.The blower power saving can be realized by electric machine inverter adjustment，hydraulic coupler adjustment，blower inlet guide vane adjustment.The energy-saving measures and experience in the process transformation and production operation of Jinchuan Group are introduced，such as reducing valve operation，cold shock valve slow open off，and cleaning flue ash.The high efficiency and energy saving operation of large SO2blower are realized.

sulphuric acid production;smelting off-gas;blower;energy saving technology;operation practice

TQ111.16

B

1002－1507(2017)02－0030－03

2016－10－02。

张鹏云，男，金川集团股份有限公司化工厂工程师，现从事设备管理工作。E-mail:hgzpy@jnmc.com。