焦化廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)偏流的調(diào)節(jié)及預(yù)防

王目海 龔若凡

（山東兗礦國(guó)際焦化有限公司，山東 兗州 272100）

0 概述

在焦化生產(chǎn)企業(yè)中，煤氣鼓風(fēng)機(jī)被認(rèn)為是煤氣輸送系統(tǒng)的心臟，擔(dān)負(fù)著將焦?fàn)t產(chǎn)生的荒煤氣從負(fù)壓區(qū)域加壓輸送到煤氣處理系統(tǒng)、使凈煤氣保持一定的壓力到達(dá)需要的用戶(hù)的作用，其穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。我公司現(xiàn)有兩座7.63m焦?fàn)t，焦炭設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力200萬(wàn)t，每小時(shí)產(chǎn)生煤氣量約118000m3，后續(xù)配套的是焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝，荒煤氣從焦?fàn)t匯集過(guò)來(lái)依次經(jīng)過(guò)初冷器、電捕焦油器、煤氣鼓風(fēng)機(jī)、硫化氫洗滌塔、氨洗滌塔和洗苯塔，用戶(hù)是焦?fàn)t回爐加熱、放散和甲醇工區(qū)。與焦?fàn)t配套的煤氣輸送設(shè)備是三臺(tái)并聯(lián)的離心式煤氣鼓風(fēng)機(jī)：電動(dòng)離心式鼓風(fēng)機(jī)兩臺(tái)、蒸汽透平鼓風(fēng)機(jī)一臺(tái)，單臺(tái)打氣量70000m3/h，轉(zhuǎn)速3500～4300r/min，前后壓差不大于18kPa，運(yùn)行方式為兩開(kāi)一備，調(diào)節(jié)方式為：電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)為變頻器調(diào)速，蒸汽透平鼓風(fēng)機(jī)為505調(diào)速，單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)具有小循環(huán)系統(tǒng)，煤氣總管道有大循環(huán)作為輔助調(diào)節(jié)手段，鼓風(fēng)機(jī)處的位置具體流程見(jiàn)圖1所示。在實(shí)際生產(chǎn)中鼓風(fēng)機(jī)的打氣量統(tǒng)一由頻率調(diào)節(jié)或者用大循環(huán)調(diào)節(jié)，由于鼓風(fēng)機(jī)前后系統(tǒng)操作的影響及鼓風(fēng)機(jī)自身參數(shù)的細(xì)微差別，多次出現(xiàn)過(guò)偏流的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員和操作人員的共同努力，現(xiàn)在偏流現(xiàn)象已基本消除，現(xiàn)將出現(xiàn)偏流的情況、處理方式及預(yù)防辦法加以總結(jié)，以供大家參考。

圖1 煤氣輸送工藝流程示意圖

1 煤氣鼓風(fēng)機(jī)偏流的定義

兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的煤氣鼓風(fēng)機(jī)在正常并聯(lián)運(yùn)行中，由于進(jìn)出口壓差大或氣量不足、波動(dòng)，導(dǎo)致其中一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)煤氣流量迅速下降甚至短時(shí)不做功，風(fēng)機(jī)發(fā)出異常聲音，形成僅單機(jī)做功且煤氣輸送量急劇下降，經(jīng)過(guò)調(diào)整可在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行的現(xiàn)象，我們稱(chēng)之為煤氣鼓風(fēng)機(jī)偏流，這也是離心式風(fēng)機(jī)特有的現(xiàn)象。

2 偏流的現(xiàn)象

2.1 外觀現(xiàn)象

當(dāng)煤氣鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)偏流現(xiàn)象時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)會(huì)聽(tīng)到正常運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)聲音突然減弱，繼而其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行聲音增大，前后煤氣管道內(nèi)出現(xiàn)氣流的轟鳴聲，焦?fàn)t爐門(mén)也出現(xiàn)大面積冒煙冒火現(xiàn)象。當(dāng)調(diào)整為雙機(jī)同時(shí)做功后，風(fēng)機(jī)又恢復(fù)都正常運(yùn)行狀態(tài)，焦?fàn)t冒煙冒火現(xiàn)象消失。

2.2 監(jiān)控參數(shù)的變化

針對(duì)每次出現(xiàn)的煤氣鼓風(fēng)機(jī)偏流，我們進(jìn)行了分析比較，從DCS系統(tǒng)中的歷史事件和相關(guān)參數(shù)的歷史趨勢(shì)（表1）可以看出，2#、3#鼓風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速、機(jī)前溫度穩(wěn)定，總吸力也能穩(wěn)定在適當(dāng)?shù)乃剑?dāng)要出現(xiàn)偏流時(shí)，機(jī)前總吸力略有下降，繼而出現(xiàn)偏流現(xiàn)象，2#鼓風(fēng)機(jī)由于過(guò)氣量急劇減少，出口處溫度較高的高壓氣體倒流沖擊機(jī)體及管道造成風(fēng)機(jī)進(jìn)口溫度上升，3#鼓風(fēng)機(jī)正常過(guò)氣，進(jìn)口溫度不變，同時(shí)由于單臺(tái)風(fēng)機(jī)做功效能降低，機(jī)前總吸力也有明顯下降，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)都因負(fù)荷降低而轉(zhuǎn)速有所增加。當(dāng)調(diào)整到雙機(jī)做功后，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)各參數(shù)均恢復(fù)正常狀態(tài)。

表1 風(fēng)機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

從表2反映的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)出現(xiàn)偏流時(shí)，輸送總煤氣量降低，煉焦焦?fàn)t集氣管壓力升高，應(yīng)急打開(kāi)焦?fàn)t爐頂放散仍不能有效降低集氣管壓力。

表2 焦?fàn)t監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

3 偏流的危害

3.1 對(duì)煉焦焦?fàn)t操作的危害

鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)偏流時(shí)，由于輸送煤氣的能力下降，焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣無(wú)法及時(shí)送出，即使臨時(shí)打開(kāi)爐頂事故放散也難以及時(shí)解決，勢(shì)必會(huì)造成焦?fàn)t碳化室壓力上升，影響推焦和裝煤操作，造成焦?fàn)t冒煙冒火，對(duì)爐門(mén)密封影響更大，特別是對(duì)刀邊變形的問(wèn)題爐門(mén)，壓力短時(shí)急劇上升會(huì)將爐門(mén)封堵材料吹掉，使?fàn)t門(mén)冒煙冒火嚴(yán)重，加重變形，壓力恢復(fù)后來(lái)不及封堵的爐門(mén)處會(huì)造成爐體密封差負(fù)壓運(yùn)行，負(fù)壓運(yùn)行對(duì)焦?fàn)t的危害十分巨大，由于經(jīng)濟(jì)的原因又不能短時(shí)間內(nèi)根治，煤氣在爐門(mén)內(nèi)燃燒造成局部高溫，對(duì)爐體損害嚴(yán)重。長(zhǎng)期反復(fù)出現(xiàn)偏流現(xiàn)象還會(huì)加重爐墻串漏的危險(xiǎn)，爐門(mén)冒火會(huì)燒蝕護(hù)爐鐵件，嚴(yán)重影響焦?fàn)t使用壽命，增加煤氣中氮?dú)獾暮?，給后續(xù)用戶(hù)帶來(lái)惡劣影響。

3.2 對(duì)電捕焦油系統(tǒng)的危害

鼓風(fēng)機(jī)偏流會(huì)造成煤氣量的大幅波動(dòng)，會(huì)使運(yùn)行的電捕焦油器內(nèi)極絲產(chǎn)生晃動(dòng)，造成電捕內(nèi)部放電擊斷極絲，增加安全管理難度和維護(hù)檢修成本。

3.3 對(duì)煤氣用戶(hù)的危害

我公司的焦?fàn)t煤氣主要有兩大用戶(hù)：一部分用于焦?fàn)t回爐加熱，一部分用于生產(chǎn)甲醇。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)偏流時(shí)，機(jī)后壓力會(huì)降低，使得回爐煤氣壓力、流量波動(dòng)，如連續(xù)出現(xiàn)偏流，會(huì)影響焦?fàn)t的加熱制度。同時(shí)，后送氣量的減少會(huì)造成甲醇生產(chǎn)減量甚至停車(chē)。

4 產(chǎn)生偏流的原因

造成煤氣鼓風(fēng)機(jī)偏流的原因有很多，總結(jié)起來(lái)大體可以分為鼓風(fēng)機(jī)自身和前、后系統(tǒng)變化3個(gè)方面的原因。

4.1 鼓風(fēng)機(jī)自身的原因

煤氣輸送系統(tǒng)中的煤氣是從總管分路流向各臺(tái)風(fēng)機(jī)的，并聯(lián)的風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中是否會(huì)出現(xiàn)偏流取決于各臺(tái)風(fēng)機(jī)在煤氣總管處產(chǎn)生的有效吸力是否相同，如果不同，煤氣會(huì)優(yōu)先流向有效吸力大的風(fēng)機(jī)，就容易產(chǎn)生偏流。

單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)都是由風(fēng)機(jī)本體、拖動(dòng)系統(tǒng)及進(jìn)出口管道組成，雖然基本參數(shù)相同，但不同的風(fēng)機(jī)本體及拖動(dòng)系統(tǒng)間存在一定的差別，長(zhǎng)期運(yùn)行的風(fēng)機(jī)其內(nèi)部積存的焦油量也不同，而且受安裝場(chǎng)地的限制，風(fēng)機(jī)進(jìn)口管道的長(zhǎng)度不同，煤氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)的有效路徑也不同，這就使得同樣轉(zhuǎn)速下，不同的風(fēng)機(jī)在煤氣總管處產(chǎn)生的吸力不同，當(dāng)煤氣總量減少時(shí)，有效吸力小的風(fēng)機(jī)容易先達(dá)到偏流的臨界值，繼而出現(xiàn)偏流現(xiàn)象。

即使風(fēng)機(jī)本體參數(shù)完全一致，不同轉(zhuǎn)速下，不同的風(fēng)機(jī)在煤氣總管處產(chǎn)生的有效吸力變化也不同，我們可以用以下公式簡(jiǎn)單表示：

F總=F1+F2

其中F總表示單臺(tái)風(fēng)機(jī)在煤氣總管處產(chǎn)生的有效吸力，F(xiàn)1表示該風(fēng)機(jī)進(jìn)口管道的阻力，F(xiàn)2表示該風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力，當(dāng)正常運(yùn)行的并聯(lián)風(fēng)機(jī)同時(shí)提高或降低相同的轉(zhuǎn)數(shù)，對(duì)于參數(shù)相同的風(fēng)機(jī)，F(xiàn)2的改變量是相同的，但由于進(jìn)口管道各不相同，所以F1的改變量不同，最終F總的改變量也就不同，原有的吸力平衡狀態(tài)將會(huì)被打破，也就容易產(chǎn)生偏流。

吸力的平衡狀態(tài)還與機(jī)后壓力的變化有關(guān)，當(dāng)后續(xù)用戶(hù)用氣量改變時(shí)，會(huì)造成機(jī)后壓力波動(dòng)，繼而反過(guò)來(lái)影響到機(jī)前吸力，改變機(jī)前的吸力平衡。這方面主要與焦?fàn)t回爐加熱的煤氣壓力變化和甲醇生產(chǎn)環(huán)節(jié)氣柜的高度變化有關(guān)，還與甲醇合成回用的合成馳放氣量的大小有關(guān)。

4.2 機(jī)前系統(tǒng)參數(shù)變化的原因

當(dāng)焦?fàn)t出現(xiàn)非正常操作、倒換初冷器、倒換電捕或者初冷器、電捕液封積液堵塞煤氣管道，這些都會(huì)造成煤氣量的波動(dòng)，會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的吸力平衡產(chǎn)生影響，都可能誘發(fā)偏流。

4.3 機(jī)后系統(tǒng)參數(shù)變化的原因

當(dāng)機(jī)后洗滌系統(tǒng)出現(xiàn)異常波動(dòng)或用戶(hù)用氣量改變也同樣會(huì)沖擊風(fēng)機(jī)吸力平衡，如果調(diào)節(jié)不及時(shí)，風(fēng)機(jī)也會(huì)發(fā)生偏流。

5 調(diào)節(jié)措施

當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)偏流時(shí)要盡快調(diào)節(jié)，恢復(fù)風(fēng)機(jī)同時(shí)做功的狀態(tài)，避免長(zhǎng)時(shí)間偏流對(duì)前后系統(tǒng)特別是焦?fàn)t造成難以恢復(fù)的傷害，具體可以從以下幾方面進(jìn)行調(diào)整：

（1）迅速告知焦?fàn)t操作人員鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生了偏流，如果焦?fàn)t壓力過(guò)高可應(yīng)急打開(kāi)部分爐頂事故放散緩解爐門(mén)冒煙冒火情況。

（2）調(diào)出煤氣流程監(jiān)控曲線查找原因，當(dāng)判斷為流程上某一設(shè)備阻力增加造成偏流時(shí)可臨時(shí)打開(kāi)該設(shè)備煤氣副線緩解阻力，同時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)操作人員排除故障，當(dāng)判斷為焦?fàn)t產(chǎn)氣量突然減少或者后續(xù)用戶(hù)用氣量突然減少造成偏流時(shí)可將大循環(huán)閥門(mén)打開(kāi)一部分以增加風(fēng)機(jī)過(guò)氣量，應(yīng)急調(diào)整完畢后將不做功的鼓風(fēng)機(jī)頻率降低2Hz左右，待鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降至該頻率下的轉(zhuǎn)速后迅速將該風(fēng)機(jī)的頻率提高3Hz左右，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高可以增加機(jī)前吸力，恢復(fù)雙機(jī)做功，如一次不成功可反復(fù)進(jìn)行幾次，待風(fēng)機(jī)雙機(jī)同時(shí)做功后，密切觀察單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的機(jī)前吸力及機(jī)后壓力，及時(shí)調(diào)節(jié)，避免不同風(fēng)機(jī)之間吸力或機(jī)后壓力偏差太大造成再次偏流。注意：調(diào)節(jié)雙機(jī)做功的過(guò)程中將不做功的鼓風(fēng)機(jī)降低或者增加的頻率值不是固定不變的，要根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，爭(zhēng)取盡量少的調(diào)節(jié)次數(shù)，避免長(zhǎng)時(shí)間偏流。

（3）為增加成功機(jī)會(huì)，可根據(jù)煤氣量的大小先將兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的頻率同時(shí)降低至比較低的狀態(tài)，在低速下調(diào)整為雙機(jī)做功，然后再同時(shí)提高頻率，以滿足生產(chǎn)需要。

（4）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)故障排除后，通知煉焦關(guān)放散，逐步調(diào)節(jié)兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的頻率，恢復(fù)之前的生產(chǎn)狀態(tài)。

6 預(yù)防措施

當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)偏流后及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)為雙機(jī)做功只是一個(gè)應(yīng)急方式，要讓并聯(lián)運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)一直穩(wěn)定運(yùn)行在滿足生產(chǎn)的狀態(tài)，避免對(duì)前后工段的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良沖擊，在平時(shí)的運(yùn)行中及時(shí)預(yù)防風(fēng)機(jī)偏流才是工作重點(diǎn)，可以從以下幾方面去做：

（1）總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。從焦?fàn)t生產(chǎn)到煤氣冷卻、凈化，再到煤氣制甲醇，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程構(gòu)成的是一個(gè)有機(jī)整體，煤氣流程長(zhǎng)，涉及設(shè)備多，任何的不正常狀態(tài)都會(huì)直接或間接的影響到鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，要確保生產(chǎn)的穩(wěn)定，保證鼓風(fēng)機(jī)不出現(xiàn)偏流，我們就要多總結(jié)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，既要掌握不同的煤氣量下，不同的外部工況下，鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)該處于怎樣的工況，又要掌握各個(gè)鼓風(fēng)機(jī)在不同工況下的狀態(tài)，還要掌握在不同工況下鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)余地有多大。充分總結(jié)、積累這方面的經(jīng)驗(yàn)，我們才能讓鼓風(fēng)機(jī)時(shí)刻維持穩(wěn)定運(yùn)行，避免偏流。

（2）運(yùn)用自動(dòng)調(diào)節(jié)與手動(dòng)調(diào)節(jié)相結(jié)合的運(yùn)行方式。盡管影響鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的因素很多，但以主要因素為參照也可以實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)踐證明，在以初冷器前的煤氣總管壓力為依據(jù)，給定鼓風(fēng)機(jī)頻率差修正風(fēng)機(jī)個(gè)體差異的前提下，可以通過(guò)同時(shí)自動(dòng)改變鼓風(fēng)機(jī)相同的頻率值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)而滿足不同工況下的煤氣輸送；當(dāng)生產(chǎn)狀態(tài)出現(xiàn)可預(yù)期的大的變動(dòng)，如某一工段需要開(kāi)停車(chē)時(shí)，再由自動(dòng)切換為手動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整，可以減少鼓風(fēng)機(jī)偏流的可能，節(jié)省人力。我公司采用這種方法運(yùn)行以來(lái)，效果明顯，為操作工的工作帶來(lái)了很大方便。

3）實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)行專(zhuān)人專(zhuān)管，指定專(zhuān)人負(fù)責(zé)鼓風(fēng)機(jī)的監(jiān)控調(diào)整，制定專(zhuān)業(yè)報(bào)表，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)狀態(tài)的變化，及時(shí)調(diào)節(jié)，也可以減少鼓風(fēng)機(jī)偏流的風(fēng)險(xiǎn)。

7 結(jié)論

鼓風(fēng)機(jī)偏流危害很大，影響偏流的因素也很多，但只要注意在平時(shí)的運(yùn)行中及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)時(shí)調(diào)整，并輔以現(xiàn)代化的技術(shù)保證，完全可以將偏流的危險(xiǎn)降到最低，甚至避免偏流，在出現(xiàn)偏流時(shí)也可以利用積累的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)迅速調(diào)整，恢復(fù)至正常狀態(tài)，更好的滿足大煤氣量的輸送要求，提高產(chǎn)量，更好的適應(yīng)生產(chǎn)需要。

［1］朱立明，柯葵.流體力學(xué)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2009.

［2］高建業(yè)，王瑞忠，王玉萍.焦?fàn)t煤氣凈化操作技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.