某钢厂焦炉煤气鼓风机调试及改进方案

缪小军，王 艺

（南通大通宝富风机有限公司压缩机研究所，江苏 南通226000）

1 煤气鼓风机系统介绍

某钢厂煤精项目共设置4座65孔焦炉，配套6台焦炉煤气鼓风机，由4台工频（编号为A、C、D、F）和2台变频（编号为B、E）组成。该系统煤气输送流程如下：从焦炭室出来的煤气经横冷却器冷却后，通过电捕焦油器送入煤气鼓风机，经鼓风机加压送入中冷洗萘脱萘并降温，之后经过硫氨装置酸洗，出来后通过轻油捕集单元去脱硫塔脱硫，最终送其余工段用气点。煤气鼓风机流量调节方式为出口阀门加大回流方式。

2 机组基本参数

鼓风机型号为D1000-1.25/0.95，额定进口温度为25℃，额定进口压力为-5 kPa，额定出口压力为+25 kPa，体积流量52 000 Nm3/h，换算成工况流量为66 000 m3/h，额定转速为11 000 r/min。

变频鼓风机采用900 kW电机，额定电流为62.9 A，额定转速为1 490 r/min，增速箱速比为6.9；工频鼓风机采用900 kW电机，额定电流为62.9 A，额定转速为1 490 r/min，增速箱速比为6.9。

3 鼓风机调试问题

煤气鼓风机在调试阶段，若开1台变频鼓风机加1台工频鼓风机，实际操作时，为保证鼓风机进口表压在-5 kPa左右，需要打开大回流阀，用来补充鼓风机进口过大的吸力。同时为保证电机不超负荷，又需降低鼓风机出口阀门的开度，该系统调节方式会导致鼓风机出口压力上升、出口温度升高，影响后续工艺系统稳定性。

因此在实际操作中，受鼓风机运行电流、鼓风机出口温度等影响，导致焦炉系统运行效率低、系统可调范围窄、操作难度大、鼓风机易结焦等现象。若鼓风机系统为2台工频鼓风机并联运行，也同样存在以上问题，而2台变频鼓风机运行不存在此问题。

4 原因分析

2座焦炉工作时，正常工况下焦炉煤气总发生量在7万～8万Nm3/min，单台煤气鼓风机额定流量为5.1万Nm3/min，煤气鼓风机实际流量需求为额定值的68.6%～78.4%。同时查阅煤气鼓风机出厂时的性能测试报告，额定工况流量下压升为30 kPa，性能为正偏差20%，因此煤气鼓风机实际运行工况点是小于设计点的68.6%～78.4%。系统存在“大马拉小车”的情况。流量-压比曲线和流量-出口压力曲线如图1所示。

图1 流量-压比曲线和流量-出口压力曲线

5 调节目标

因2台变频鼓风机并联运行不存在问题，因此拟采用缓慢调节变频电机频率的方式，模拟工频鼓风机并联运行工况。

实施步骤如下：①B、E号鼓风机并联运行，通过降低电机频率，使鼓风机满足工艺运行需求，各控制点参数能够达到理想状态。②通过降低B、E进口闸阀的开度，同时提高电机频率至50 Hz，屏蔽鼓风机进口压力值P3，使其余各工艺参数尽量接近理想状态值，为工频鼓风机并联做准备。③根据变频鼓风机的进口闸阀的开度值设定工频鼓风机进口闸阀的初始开度。其余按照正常开机操作，判断是否可以通过进口阀开度的调整使之满足工艺需求。

6 各控制点理想状态参数

鼓风机的进口表压P3控制在-7～-2.5 kPa之间，-4.5 kPa为最佳；鼓风机出口压力维持在15～25 kPa之间，（17±1）kPa为试验过程实际操作压力，鼓风机的出口温度维持在50℃以下。

7 调节方法

目标一调节方法：01-07T09：00，鼓风机B、C、F并联运行，鼓风机E做待机准备，盘车开启。准备工作就绪后，将鼓风机E的电机频率设定为48 Hz，与鼓风机B频率一致，开鼓风机E，当出口压力为10 kPa时，开出口阀门，待电机升至48 Hz时，通过调整出口阀门开度，使出口压力维持在先前3台鼓风机B、C、F并联运行时的出口压力值17 kPa附近。

关停鼓风机F，关闭鼓风机F出口闸阀。待各工艺参数稳定一段时间后，准备关闭鼓风机C，逐步关闭鼓风机C的出口阀和大回流阀，动作需交错进行，保证各段工艺参数稳定，待鼓风机C出现喘振现象时，可切断鼓风机C电机电源，同时关闭鼓风机C的出口闸阀。此时，只剩下鼓风机B、E并联运行，逐步通过降低电机转速，使各工艺段参数达到理想状态。

目标二调节方法：鼓风机B、E并联运行稳定后，逐步关闭鼓风机进口闸阀，提升鼓风机电机频率，在不超电机额定电流的情况下，升至50 Hz，记录各运行工艺参数。

目标三调节方法：切制2工频鼓风机并联运行，通过缓慢关闭进口闸阀开度至50%，使各工艺参数稳定在变频鼓风机50 Hz情况下的各参数值，运转稳定后，对比并记录各工艺数值。在不超电流的情况下适当开出口阀门至压力15 kPa，记录各工艺参数。

调试中各运行数据如下。

01-06，B、C、F检测数据运行数据如表1所示。

表1 01-06，B、C、F检测数据

01-07早上调整之前B、C、F的数据未记录，与01-06基本一致。关F、开E后三台鼓风机并联数据如下，E的出口温度未达平衡。01-07，B、C、F检测数据如表2所示。

表2 01-07，B、C、F检测数据

目标一试验：关C鼓风机，降低B、E转速后，记录各段工艺参数值如表3所示。目标二调整实验数据记录如表4所示，15：30出口温度未达到平衡。01-08早C、D鼓风机并联运行，记录运行数据（未调试鼓风机）如表5所示。目标三试验各段工艺参数值如表6所示。将C、D鼓风机的出口压力降低至15 kPa附近，同时将进口闸阀关闭至40%，记录数据如表7所示。

表3 目标一试验各段工艺参数值

表4 目标二试验各段工艺参数值

表5 工频鼓风机并联运行参数

表6 目标三试验各段工艺参数值

表7 C、D鼓风机运行记录数据

表7（续）

8 数据总结与计算

目标一为关于变频鼓风机的降转速调试试验，鼓风机B在40.5 Hz、鼓风机E在41 Hz运转下，从数据可以看出，各工艺参数数值均在理想状态中，效果理想。

目标二为关于变频鼓风机的升速和降低进口闸阀开度试验，从试验数据可以定性分析出电机电流和出口煤气的温度逐步上升。

目标三为关于工频鼓风机的降阀门开度试验，从试验数据可以定性分析出进口闸阀开度的降低会降低电机电流1～2 A，效果微弱；在出口压力降低至15 kPa时，鼓风机的出口煤气温度仍偏高，与试验前基本无异，不能满足工艺需求，效果不理想。

9 改造方案

待后续2台焦炉投入后，为保证工艺运行安全可靠，结合本次的调试结果，提出以下两种改造方案：将工频鼓风机采用变频控制的方式，根据实际煤气负荷调整运行频率，可满足工艺需求。该种运行方式，可以有效降低后期的运行成本，达到节能环保低碳的要求。降低鼓风机增速箱的速比，使之满足工艺运行需求。但是在未来运行中，煤气负荷会有所变化，一旦煤气负荷增大，则鼓风机的能力会相对偏弱。