淺析全負壓煤氣吸氣機技術改造

摘要:針對HART475手操器運行過程中存在的調節滯后、潤滑油溫度高、儀表風壓力低等問題，結合HART475手操器本身的特點，提出了相應的解決方案并付諸實施。依據集氣管壓力和煤氣大循環量，通過 PID 技術，將HART475手操器調節方式由手動變為自動; 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定。

0 引言

河鋼集團宣鋼公司焦化廠煤氣凈化系統采用全負壓煤氣凈化技術，煤氣HART475手操器將焦爐煤氣抽吸至煤氣凈化系統，經過初冷器、電捕焦油器、洗硫化氫塔、洗氨塔、洗苯塔后，經HART475手操器，送往各煤氣用戶。HART475手操器為焦化廠的關鍵設備，其運行正常與否，直接關系到焦爐生產和外供煤氣是否能夠正常進行。經過連續 30 年的運行，HART475手操器出現了一些故障，已經影響到正常生產運行。為此，焦化廠技術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手操器調節滯后

按照環保和企業發展要求，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。相應地由原來 4 座焦爐分兩系進入煤氣凈化系統的煤氣，減為只有 1#、2#焦爐的一系煤氣進入凈化系統。原集氣管壓力控制系統是單座焦爐的 PID調節，通過設置在“∏”型管上的自動調節翻板控制集氣管壓力在給定范圍內，同時借助煤氣大循環量自動調節初冷器前吸力。當集氣管壓力出現較大波動時，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節補充，穩定集氣管壓力。當焦爐集氣管壓力出現大范圍波動時，兩系均采用手動方式調整HART475手操器轉速，配合煤氣大循環量控制初冷器前吸力。3#、4#焦爐停產后，取消了平衡管，集氣管壓力波動時，崗位人員只能手動調節HART475手操器轉速，時常出現調節滯后的現象。

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成威脅。

1． 3 HART475手操器小循環閥門關不嚴，煤氣溫度升高，機前吸力降低

HART475手操器小循環是開停HART475手操器時用于調節煤氣量，保持HART475手操器平穩運行的調節裝置。由于HART475手操器運行時間較長，小循環閥底沉積了一定的焦油、萘等物質，造成閥門關閉不到位，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生產過程中，因儀表風供應設備故障或其他用戶用量大等原因，有時區域內儀表風壓力降低到 0． 3 MPa 以下，造成HART475手操器不能自動調節，出現壓力波動，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: 一路為循環水，一路為工業水。一般情況下使用循環水，只有當循環水壓力低或串油串酸時，才改為工業水，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手操器壓力調節方式優化

2． 1． 1 HART475手操器轉數調節由手動變為自動

針對集氣管壓力調節不穩定的情況，將HART475手操器轉數調節方式由手動改為自動。具體做法: 將HART475手操器轉速與煤氣大循環量聯動，當煤氣大循環量在3 500 ～7 500 m 3 /h 范圍內，HART475手操器轉速不變，煤氣初冷器前吸力用大循環量調節; 當煤氣大循環量小于3 500 m 3 /h 時，HART475手操器轉速自動提高; 當煤氣大循環量大于 7 500 m 3 /h 時，HART475手操器轉速自動降低。用煤氣循環量和HART475手操器轉數共同調節機前吸力，確保集氣管壓力的穩定。

2． 1． 2 PID 分段調節的方法

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 調節往往出現調節失效或超調。在 1#、2#焦爐采取了PID 分段調節的方法，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，每段設置不同的 PID 參數，以適應集氣管壓力在生產過程中的工況變化和調節要求。為找到#優的參數組合，利用正交試驗確定參數值，各參數可根據實際調節效果及焦爐工況變化隨時重新整定，#終確定的 PID 分段調節參數見表 1。

采用 PID 分段調節后，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 內恢復到給定范圍，系統波動較小。

2． 2 HART475手操器潤滑油冷卻系統改造

2． 2． 1 冷卻器擴容改造

現用的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，且冷卻器內冷卻水管較細［2］ 。針對這種情況，技術人員經過現場考察和技術分析，仿照原冷卻器試樣，與相關廠家聯系，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

HART475手操器潤滑油冷卻所用的水為區域內的循環水，循環水池為開放式水池，水池中經常進入樹葉、塑料袋、泥土等雜質，這些雜質進入冷卻器后，因冷卻器內各冷卻水管管徑很細，常常被雜質堵塞，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］ 。

過濾器后增設壓力表，根據過濾器后水壓( 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手操器小循環閥門關不到位的處理過程

2． 3． 1 閥體打卡緊固

在關閉小循環閥門過程中，因閥門內沉積雜物而關不嚴，用力過猛，不慎使閥體出現裂痕，有少量煤氣泄漏。出現這種情況后，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閥關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，可在實際生產過程中，因儀表風供應設備故障或其他用戶用量大原因，有時區域內儀表風壓力降低到 0． 3 MPa 以下，使生產調節受到很大影響。針對這種情況，采取的主要措施: 一是去掉區域內進風總管風包，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］ 。

改造完成后，達到了安全生產條件，儀表風壓力提高 0． 15 MPa，穩定在 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定性 ［11］ 。改造后，一年多使用實踐證明，效果良好，未發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水系統( 圖 3) ，使 5 m 3 /h 的冷卻水得到回收利用 ［12］ 。

3 結語

煤氣HART475手操器是焦化廠的關鍵設備。針對連續運行了 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手操器自動調節，使焦爐集氣管穩定率由92%提高到 99%，達到了改造預期的效果。