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淺析全負壓煤氣吸氣機技術(shù)改造

作時間:2019-09-28  來源:  作者:艾山
   
摘要:針對HART475手操器運行過程中存在的調(diào)節(jié)滯后、潤滑油溫度高、儀表風壓力低等問題,結(jié)合HART475手操器本身的特點,提出了相應(yīng)的解決方案并付諸實施。依據(jù)集氣管壓力和煤氣大循環(huán)量,通過 PID 技術(shù),將HART475手操器調(diào)節(jié)方式由手動變?yōu)樽詣? 對油冷器冷卻面積進行擴容改造; 將儀表風風包改為 U 型彎,同時增加 1 路儀表風等。運行實踐表明,改造效果良好,穩(wěn)定了集氣管壓力,消除了HART475手操器軸溫超標隱患,保證了儀表風壓力的穩(wěn)定。
0 引言
河鋼集團宣鋼公司焦化廠煤氣凈化系統(tǒng)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(tǒng),經(jīng)過初冷器、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。HART475手操器為焦化廠的關(guān)鍵設(shè)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行。經(jīng)過連續(xù) 30 年的運行,HART475手操器出現(xiàn)了一些故障,已經(jīng)影響到正常生產(chǎn)運行。為此,焦化廠技術(shù)人員提出了有針對性的解決方案,并付諸實施,取得了較好的應(yīng)用效果。
1 煤氣HART475手操器存在的問題
1. 1 集氣管壓力波動大時,HART475手操器調(diào)節(jié)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 3#、4#焦爐停運,改為只運行 1#、2#焦爐。相應(yīng)地由原來 4 座焦爐分兩系進入煤氣凈化系統(tǒng)的煤氣,減為只有 1#、2#焦爐的一系煤氣進入凈化系統(tǒng)。原集氣管壓力控制系統(tǒng)是單座焦爐的 PID調(diào)節(jié),通過設(shè)置在“∏”型管上的自動調(diào)節(jié)翻板控制集氣管壓力在給定范圍內(nèi),同時借助煤氣大循環(huán)量自動調(diào)節(jié)初冷器前吸力。當集氣管壓力出現(xiàn)較大波動時,由于兩系煤氣在電捕焦油器后連通,相互作用較強,任何一系波動較大時,另一系就會通過平衡管進行調(diào)節(jié)補充,穩(wěn)定集氣管壓力。當焦爐集氣管壓力出現(xiàn)大范圍波動時,兩系均采用手動方式調(diào)整HART475手操器轉(zhuǎn)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,集氣管壓力波動時,崗位人員只能手動調(diào)節(jié)HART475手操器轉(zhuǎn)速,時常出現(xiàn)調(diào)節(jié)滯后的現(xiàn)象。
1. 2 HART475手操器潤滑油冷卻器冷卻效果差
在長期的運行中,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(gòu)成威脅。
1. 3 HART475手操器小循環(huán)閥門關(guān)不嚴,煤氣溫度升高,機前吸力降低
HART475手操器小循環(huán)是開停HART475手操器時用于調(diào)節(jié)煤氣量,保持HART475手操器平穩(wěn)運行的調(diào)節(jié)裝置。由于HART475手操器運行時間較長,小循環(huán)閥底沉積了一定的焦油、萘等物質(zhì),造成閥門關(guān)閉不到位,使HART475手操器在運行中有一定量的煤氣通過,造成煤氣出口溫度升高 10 ℃ 左右,同時,增加HART475手操器負荷。
1. 4 儀表風壓力低,造成HART475手操器壓力波動
一般情況下,要求儀表風壓力為 0. 45 MPa 以上?稍趯嶋H生產(chǎn)過程中,因儀表風供應(yīng)設(shè)備故障或其他用戶用量大等原因,有時區(qū)域內(nèi)儀表風壓力降低到 0. 3 MPa 以下,造成HART475手操器不能自動調(diào)節(jié),出現(xiàn)壓力波動,進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(yīng): 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,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(diào)節(jié)方式優(yōu)化
2. 1. 1 HART475手操器轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)由手動變?yōu)樽詣?/div>
針對集氣管壓力調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的情況,將HART475手操器轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)方式由手動改為自動。具體做法: 將HART475手操器轉(zhuǎn)速與煤氣大循環(huán)量聯(lián)動,當煤氣大循環(huán)量在3 500 ~7 500 m 3 /h 范圍內(nèi),HART475手操器轉(zhuǎn)速不變,煤氣初冷器前吸力用大循環(huán)量調(diào)節(jié); 當煤氣大循環(huán)量小于3 500 m 3 /h 時,HART475手操器轉(zhuǎn)速自動提高; 當煤氣大循環(huán)量大于 7 500 m 3 /h 時,HART475手操器轉(zhuǎn)速自動降低。用煤氣循環(huán)量和HART475手操器轉(zhuǎn)數(shù)共同調(diào)節(jié)機前吸力,確保集氣管壓力的穩(wěn)定。
2. 1. 2 PID 分段調(diào)節(jié)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,簡單 PID 調(diào)節(jié)往往出現(xiàn)調(diào)節(jié)失效或超調(diào)。在 1#、2#焦爐采取了PID 分段調(diào)節(jié)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(shè)置不同的 PID 參數(shù),以適應(yīng)集氣管壓力在生產(chǎn)過程中的工況變化和調(diào)節(jié)要求。為找到#優(yōu)的參數(shù)組合,利用正交試驗確定參數(shù)值,各參數(shù)可根據(jù)實際調(diào)節(jié)效果及焦爐工況變化隨時重新整定,#終確定的 PID 分段調(diào)節(jié)參數(shù)見表 1。
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采用 PID 分段調(diào)節(jié)后,集氣管壓力控制效果明顯改善,切換高壓氨水時,集氣管壓力能在 10 s 內(nèi)恢復到給定范圍,系統(tǒng)波動較小。
2. 2 HART475手操器潤滑油冷卻系統(tǒng)改造
2. 2. 1 冷卻器擴容改造
現(xiàn)用的HART475手操器為德國 3K 公司進口的煤氣HART475手操器,輸出功率750 kW,正常轉(zhuǎn)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(nèi)冷卻水管較細[2] 。針對這種情況,技術(shù)人員經(jīng)過現(xiàn)場考察和技術(shù)分析,仿照原冷卻器試樣,與相關(guān)廠家聯(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,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濾網(wǎng)
HART475手操器潤滑油冷卻所用的水為區(qū)域內(nèi)的循環(huán)水,循環(huán)水池為開放式水池,水池中經(jīng)常進入樹葉、塑料袋、泥土等雜質(zhì),這些雜質(zhì)進入冷卻器后,因冷卻器內(nèi)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。在油冷卻器進水管道上增加過濾器( 圖 1)[5] 。
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過濾器后增設(shè)壓力表,根據(jù)過濾器后水壓( 正常時水壓 0. 35 ~0. 5 MPa,低于0. 3 MPa 時,及時予以清理) 和潤滑油冷卻情況,及時清理冷卻器。在清理冷卻器時,安裝在過濾器上的交通閥門打開,冷卻水走交通,然后關(guān)閉過濾器出入口閥門,保證清理過濾器時冷卻器正常供水,不影響HART475手操器的正常運行。
2. 3 HART475手操器小循環(huán)閥門關(guān)不到位的處理過程
2. 3. 1 閥體打卡緊固
在關(guān)閉小循環(huán)閥門過程中,因閥門內(nèi)沉積雜物而關(guān)不嚴,用力過猛,不慎使閥體出現(xiàn)裂痕,有少量煤氣泄漏。出現(xiàn)這種情況后,及時用堵漏劑涂抹并封堵閥門裂痕處。在此基礎(chǔ)上,制作專用卡子,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得了時間 [6,7] 。
2. 3. 2 閥門更換
為了徹底消除小循環(huán)閥關(guān)閉不嚴和閥門裂痕帶來的煤氣泄漏隱患,shou先將HART475手操器煤氣進出口閥門插入盲板,將小循環(huán)管道用氮氣清掃干凈,然后更換閥門,抽出盲板后,投入正常運行,徹底消除隱患[8] 。
2. 4 對儀表風壓力低的處理措施及效果
一般情況下,要求儀表風壓力為 0. 45 MPa 以上,可在實際生產(chǎn)過程中,因儀表風供應(yīng)設(shè)備故障或其他用戶用量大原因,有時區(qū)域內(nèi)儀表風壓力降低到 0. 3 MPa 以下,使生產(chǎn)調(diào)節(jié)受到很大影響。針對這種情況,采取的主要措施: 一是去掉區(qū)域內(nèi)進風總管風包,改為 U 型彎; 二是就近引氮氣至儀表風管道,作為備用風源( 圖 2)[9,10] 。
20190928093354.jpg
改造完成后,達到了安全生產(chǎn)條件,儀表風壓力提高 0. 15 MPa,穩(wěn)定在 0. 45 MPa 以上。當運行的一路儀表風壓力因故降低時,及時切改另一路供風,保持了儀表風壓力的穩(wěn)定性 [11] 。改造后,一年多使用實踐證明,效果良好,未發(fā)生過因儀表風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(jié)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,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(tǒng)( 圖 3) ,使 5 m 3 /h 的冷卻水得到回收利用 [12] 。
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3 結(jié)語
煤氣HART475手操器是焦化廠的關(guān)鍵設(shè)備。針對連續(xù)運行了 30 年的HART475手操器存在的諸多問題進行了改造。
( 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手操器軸溫超標問題。
( 2) 更換小循環(huán)閥門,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手操器自動調(diào)節(jié),使焦爐集氣管穩(wěn)定率由92%提高到 99%,達到了改造預期的效果。
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