干熄焦風(fēng)機(jī)參數(shù)及磨損保護(hù)優(yōu)化研究

張春才

摘?要：在干熄焦裝置中，采用低溫惰性氣體閉路循環(huán)冷卻紅焦，氣體循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心設(shè)備是循環(huán)風(fēng)機(jī)。然而部分干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況不盡如人意，究其原因，是由于干熄爐本體、一、二次除塵器尺寸及循環(huán)風(fēng)機(jī)存在某些參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的。循環(huán)氣體中粉塵濃度不達(dá)標(biāo)，對(duì)風(fēng)機(jī)的使用壽命也造成了不可逆的影響。本文對(duì)干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)參數(shù)選擇、循環(huán)氣體中有害粉塵去除方案進(jìn)行了優(yōu)化研究。

關(guān)鍵詞：干熄焦;循環(huán)風(fēng)機(jī);參數(shù)優(yōu)化;磨損保護(hù)

一、研究的背景和問題

某廠7、8#搗固焦?fàn)t配套干熄焦投產(chǎn)后，運(yùn)行3個(gè)月左右時(shí)間，就因循環(huán)風(fēng)機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)故障停車而停產(chǎn)，經(jīng)檢修發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)內(nèi)部已被嚴(yán)重磨損，尤其風(fēng)機(jī)葉輪耐磨層已出現(xiàn)剝蝕、裂紋。上述原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡失穩(wěn)，軸承振動(dòng)值超出允許范圍而停車[1]。而5、6#頂裝焦?fàn)t配套干熄焦，在投產(chǎn)后的6年時(shí)間里，除計(jì)劃檢修時(shí)干熄焦停產(chǎn)外，未出現(xiàn)因循環(huán)風(fēng)機(jī)的故障而停產(chǎn)的情況。為了解決上述問題，查明造成7、8#焦?fàn)t循環(huán)風(fēng)機(jī)磨損的原因，對(duì)5、6#焦?fàn)t與7、8#焦?fàn)t配套干熄焦系統(tǒng)，從工程設(shè)計(jì)、操作運(yùn)行等方面進(jìn)行全面比對(duì)，找到解決方案，以便為后續(xù)工程提供有益經(jīng)驗(yàn)。

（一）循環(huán)風(fēng)機(jī)磨損的原因分析

1.干熄焦工藝流程[23]

冷卻焦炭的低溫（130℃～170℃）惰性氣體，在干熄爐冷卻段與1000℃紅焦進(jìn)行熱交換，溫度升高至880℃～950℃，惰性氣體在干熄爐環(huán)形氣道匯合后，在環(huán)形氣道出口進(jìn)入一次除塵器。高溫循環(huán)氣體在經(jīng)過一次除塵器時(shí)，氣體中大的粗顆粒焦粉被捕集下來，然后進(jìn)入干熄焦余熱鍋爐。進(jìn)入干熄焦余熱鍋爐的氣體，與鍋爐水冷壁進(jìn)行熱交換，氣體溫度降至約160℃。低溫循環(huán)氣體出鍋爐后，進(jìn)入二次除塵器，進(jìn)一步分離細(xì)小顆粒焦粉。去除大量比例粉塵后的循環(huán)氣體，在循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)給水預(yù)熱器被冷卻至約130℃后，送入干熄爐循環(huán)使用，再次冷卻焦炭。

2.兩個(gè)干熄焦各區(qū)域氣體流速設(shè)計(jì)值

從上表中可以得出，干熄焦各個(gè)區(qū)域循環(huán)氣體的流速是不同的，這主要取決于循環(huán)風(fēng)機(jī)的總壓頭和干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)各個(gè)部位的阻力，合適的風(fēng)機(jī)壓頭，不僅能使干熄焦操作順暢，還能節(jié)約運(yùn)行成本。

3.兩個(gè)干熄除塵灰量對(duì)比分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，7、8#搗固焦?fàn)t干熄焦平均除塵灰量，較5、6#頂裝焦?fàn)t多3～5kg/t焦。其原因有以下方面：

（1）搗固焦?fàn)t焦炭的特性

與頂裝焦?fàn)t相比，搗固焦?fàn)t的特點(diǎn)是煤餅從側(cè)面裝入焦?fàn)t，煤餅與炭化室爐墻之間有一定的縫隙。因此，在結(jié)焦過程中，會(huì)產(chǎn)生過多的片焦;與此同時(shí)，搗固焦?fàn)t的煤餅高度高，上部煤量大，煤餅密度上下不均勻，在焦?fàn)t加熱的爐頂空間溫度較低時(shí)，煤餅頂部結(jié)焦過程中，易形成泡焦或成熟度不夠，這些都會(huì)造成粉焦的增多。

為了驗(yàn)證搗固焦?fàn)t焦炭產(chǎn)生粉焦量是否比頂裝焦?fàn)t大，分別做了兩種焦炭的全焦篩分試驗(yàn)，標(biāo)定小于5mm的焦炭所占比例，結(jié)果顯示全焦中粒度小于5mm的焦粉比例2.6%，是頂裝焦?fàn)t的1.63倍[4]。

（2）干熄爐內(nèi)部設(shè)計(jì)尺寸的差別

7、8#焦?fàn)t配套干熄焦與5、6#焦?fàn)t配套干熄焦相比，其預(yù)存區(qū)和冷卻區(qū)之間的高向差比5、6#焦?fàn)t干熄焦略大，同時(shí)因?yàn)楦上ń挂?guī)模也大，焦炭在干熄爐內(nèi)下降的過程中，由于相互碰撞和摩擦，產(chǎn)生的焦粉量相應(yīng)也大。

4.兩個(gè)干熄一次、二次除塵器運(yùn)行效果對(duì)比分析

（1）一次除塵器的運(yùn)行效果。對(duì)7、8#爐干熄焦除塵焦粉進(jìn)行搜集，通過焦粉篩分以后的粒度分布發(fā)現(xiàn)，干熄焦一次除塵器運(yùn)行效率并沒有達(dá)到預(yù)期的效果，進(jìn)入二次除塵器的大顆粒粉塵仍然偏高，可能有以下方面的原因：①由于從干熄爐帶入一次除塵粉塵量大，一是加大了一次除塵的處理負(fù)荷，二是在同等條件下相比，一次除塵效率即使達(dá)到要求，仍使出一次除塵器的氣體含塵量偏高;②搗固焦?fàn)t粉塵雖然顆粒大，但有可能因視密度小，易被循環(huán)氣體帶走，而一次除塵器未按此粉塵特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，未達(dá)到較好的效果。

（2）二次除塵器的運(yùn)行效果。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，7、8#爐二次除塵效率比5、6#爐低，其原因可能有以下幾方面：①與二次除塵旋風(fēng)除塵器直徑、高度、氣體進(jìn)口和排氣管形狀與大小等的設(shè)計(jì)有關(guān)，其本身除塵效率偏低;②7、8#爐二次除塵中大于1mm的粉塵比例為55%～60%，而5、6#爐大于1mm的粉塵比例5%～6%。說明大量應(yīng)在一次除塵器攔截下來大顆粒，被帶入了二次除塵器，降低了二次除塵器的效率;③進(jìn)入二次除塵器的風(fēng)速低，除塵效果未達(dá)到設(shè)計(jì)要求;④二次除塵器排灰料位計(jì)存在問題[1]，導(dǎo)致循環(huán)氣體二次揚(yáng)塵。

5.風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)入口粉塵含量的關(guān)系[4]

由圖2可以看出，不同風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)二次除塵器進(jìn)口含塵量和進(jìn)入風(fēng)機(jī)含塵量影響相當(dāng)明顯。

（1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在950r/min以下時(shí)，風(fēng)機(jī)入口粉塵濃度均在1g/m3以下，說明降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，有利于降低粉塵含量。

（2）加大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，即增加循環(huán)氣體流量，使得循環(huán)氣體帶出干熄焦和一次除塵器的粉塵濃度增加，造成進(jìn)入風(fēng)機(jī)的粉塵大。

二、產(chǎn)生上述問題的深層次原因分析

綜合上述分析，造成干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)磨損可能有以下幾方面的原因：

（1）7、8#焦?fàn)t配套干熄焦冷卻區(qū)設(shè)計(jì)氣體流速偏高，導(dǎo)致從冷卻區(qū)帶入斜道區(qū)的粉焦量增大。

（2）7、8#焦?fàn)t配套干熄焦斜道區(qū)為單斜道設(shè)計(jì)，斜道口設(shè)計(jì)尺寸與5、6#爐不同，導(dǎo)致循環(huán)氣體在此處流通速度快，氣體中攜帶走的粉塵量增加，從而進(jìn)入一次除塵的粉塵量增加。

（3）搗固焦?fàn)t干熄焦循環(huán)氣流中的粉塵特性，與頂裝焦?fàn)t有很大不同，粉塵顆粒的大小、耐磨度、堆密度、真密度均比頂裝焦?fàn)t要大，對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)的沖擊和磨損作用更大，破壞力更強(qiáng)。