淺析全負(fù)壓煤氣吸氣機(jī)技術(shù)改造

摘要:針對(duì)HART475手操器運(yùn)行過(guò)程中存在的調(diào)節(jié)滯后、潤(rùn)滑油溫度高、儀表風(fēng)壓力低等問(wèn)題，結(jié)合HART475手操器本身的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的解決方案并付諸實(shí)施。依據(jù)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(diào)節(jié)方式由手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng); 對(duì)油冷器冷卻面積進(jìn)行擴(kuò)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(yùn)行實(shí)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(biāo)隱患，保證了儀表風(fēng)壓力的穩(wěn)定。

0 引言

河鋼集團(tuán)宣鋼公司焦化廠煤氣凈化系統(tǒng)采用全負(fù)壓煤氣凈化技術(shù)，煤氣HART475手操器將焦?fàn)t煤氣抽吸至煤氣凈化系統(tǒng)，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。HART475手操器為焦化廠的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行正常與否，直接關(guān)系到焦?fàn)t生產(chǎn)和外供煤氣是否能夠正常進(jìn)行。經(jīng)過(guò)連續(xù) 30 年的運(yùn)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(yùn)行。為此，焦化廠技術(shù)人員提出了有針對(duì)性的解決方案，并付諸實(shí)施，取得了較好的應(yīng)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(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?fàn)t停運(yùn)，改為只運(yùn)行 1#、2#焦?fàn)t。相應(yīng)地由原來(lái) 4 座焦?fàn)t分兩系進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)的煤氣，減為只有 1#、2#焦?fàn)t的一系煤氣進(jìn)入凈化系統(tǒng)。原集氣管壓力控制系統(tǒng)是單座焦?fàn)t的 PID調(diào)節(jié)，通過(guò)設(shè)置在“∏”型管上的自動(dòng)調(diào)節(jié)翻板控制集氣管壓力在給定范圍內(nèi)，同時(shí)借助煤氣大循環(huán)量自動(dòng)調(diào)節(jié)初冷器前吸力。當(dāng)集氣管壓力出現(xiàn)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(qiáng)，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(diào)節(jié)補(bǔ)充，穩(wěn)定集氣管壓力。當(dāng)焦?fàn)t集氣管壓力出現(xiàn)大范圍波動(dòng)時(shí)，兩系均采用手動(dòng)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?fàn)t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(diào)節(jié)HART475手操器轉(zhuǎn)速，時(shí)常出現(xiàn)調(diào)節(jié)滯后的現(xiàn)象。

1． 2 HART475手操器潤(rùn)滑油冷卻器冷卻效果差

在長(zhǎng)期的運(yùn)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(rùn)滑油溫度高，造成HART475手操器軸承、軸瓦、變速箱等潤(rùn)滑部件溫度高，對(duì)HART475手操器的正常運(yùn)行構(gòu)成威脅。

1． 3 HART475手操器小循環(huán)閥門關(guān)不嚴(yán)，煤氣溫度升高，機(jī)前吸力降低

HART475手操器小循環(huán)是開停HART475手操器時(shí)用于調(diào)節(jié)煤氣量，保持HART475手操器平穩(wěn)運(yùn)行的調(diào)節(jié)裝置。由于HART475手操器運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，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(yùn)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(fù)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(yīng)設(shè)備故障或其他用戶用量大等原因，有時(shí)區(qū)域內(nèi)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(diào)節(jié)，出現(xiàn)壓力波動(dòng)，進(jìn)而影響外供煤氣和集氣管壓力。

1． 5 潤(rùn)滑油冷卻水外排，浪費(fèi)水資源

由于環(huán)保意識(shí)、成本意識(shí)較差，冷卻水外排已成習(xí)慣。HART475手操器潤(rùn)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(dāng)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(rùn)滑油，冷卻后都直接外排，浪費(fèi)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(dòng)變?yōu)樽詣?dòng)

針對(duì)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(dòng)改為自動(dòng)。具體做法: 將HART475手操器轉(zhuǎn)速與煤氣大循環(huán)量聯(lián)動(dòng)，當(dāng)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(dāng)煤氣大循環(huán)量小于3 500 m 3 /h 時(shí)，HART475手操器轉(zhuǎn)速自動(dòng)提高; 當(dāng)煤氣大循環(huán)量大于 7 500 m 3 /h 時(shí)，HART475手操器轉(zhuǎn)速自動(dòng)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(jī)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(jiǎn)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?fàn)t采取了PID 分段調(diào)節(jié)的方法，將集氣管壓力測(cè)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(guò)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(yàn)確定參數(shù)值，各參數(shù)可根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)效果及焦?fàn)t工況變化隨時(shí)重新整定，#終確定的 PID 分段調(diào)節(jié)參數(shù)見表 1。

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(shí)，集氣管壓力能在 10 s 內(nèi)恢復(fù)到給定范圍，系統(tǒng)波動(dòng)較小。

2． 2 HART475手操器潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)改造

2． 2． 1 冷卻器擴(kuò)容改造

現(xiàn)用的HART475手操器為德國(guó) 3K 公司進(jìn)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(xì)［2］ 。針對(duì)這種情況，技術(shù)人員經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(jī)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，一次試車成功，在相同氣溫、水溫、煤氣量的情況下，冷卻器出口潤(rùn)滑油溫度由原來(lái)的 52 ℃左右降低到 43 ～46 ℃，達(dá)到了工藝要求的指標(biāo)。

2． 2． 2 在冷卻水入口處增加過(guò)濾網(wǎng)

HART475手操器潤(rùn)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(jìn)入樹葉、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(nèi)各冷卻水管管徑很細(xì)，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(shè)壓力表，根據(jù)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(rùn)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)濾器上的交通閥門打開，冷卻水走交通，然后關(guān)閉過(guò)濾器出入口閥門，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(yùn)行。

2． 3 HART475手操器小循環(huán)閥門關(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)閥門過(guò)程中，因閥門內(nèi)沉積雜物而關(guān)不嚴(yán)，用力過(guò)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(shí)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(yùn)行和徹底處理安全隱患贏得了時(shí)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(yán)和閥門裂痕帶來(lái)的煤氣泄漏隱患，shou先將HART475手操器煤氣進(jìn)出口閥門插入盲板，將小循環(huán)管道用氮?dú)馇鍜吒蓛簦�然后更換閥門，抽出盲板后，投入正常運(yùn)行，徹底消除隱患［8］ 。

2． 4 對(duì)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(yīng)設(shè)備故障或其他用戶用量大原因，有時(shí)區(qū)域內(nèi)儀表風(fēng)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(duì)這種情況，采取的主要措施: 一是去掉區(qū)域內(nèi)進(jìn)風(fēng)總管風(fēng)包，改為 U 型彎; 二是就近引氮?dú)庵羶x表風(fēng)管道，作為備用風(fēng)源( 圖 2)［9，10］ 。

改造完成后，達(dá)到了安全生產(chǎn)條件，儀表風(fēng)壓力提高 0． 15 MPa，穩(wěn)定在 0． 45 MPa 以上。當(dāng)運(yùn)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(wěn)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(duì)潤(rùn)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(rùn)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(tǒng)( 圖 3) ，使 5 m 3 /h 的冷卻水得到回收利用 ［12］ 。

3 結(jié)語(yǔ)

煤氣HART475手操器是焦化廠的關(guān)鍵設(shè)備。針對(duì)連續(xù)運(yùn)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(kuò)容改造。在相同條件下，潤(rùn)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(biāo)問(wèn)題。

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

( 3) HART475手操器自動(dòng)調(diào)節(jié)，使焦?fàn)t集氣管穩(wěn)定率由92%提高到 99%，達(dá)到了改造預(yù)期的效果。