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捣固焦炉干熄焦循环风机磨损原因的探讨
&我厂JND55-07型2×62孔5.5m大容积捣固焦炉配套170t/h干熄焦装置尚属国内第1套，其运行情况受全国焦化行业瞩目。自2009年底投产后运行不足半年，循环风机频繁出现风机出口管道底部及风机壳体等部位磨损漏气，风机叶轮耐磨层剥蚀、产生裂纹等问题，严重威胁干熄焦系统的正常运行。1&循环风机磨损的原因分析5.5m捣固焦炉干熄焦循环风机为德国TLT-Turbo GmbH公司产品，其制造技术、材质及耐磨性等达到世界一流水平，但在运行后短时间内便出现严重磨损问题，而我厂6m顶装焦炉配套干熄焦循环风机也属此公司产品，投产至今已运行5年，尚未出现上述问题。为了寻找5.5m捣固焦炉干熄焦循环风机的磨损原因，对5.5m捣固焦炉与6m顶装焦炉配套干熄焦系统进行比较分析。表1列出了 6m顶装与5.5m捣固焦炉干熄焦装置的主要设计参数。表1 6m顶装与5.5m捣固焦炉干熄焦装置的主要设计参数工艺参数6m顶装焦炉5.5m捣固焦炉焦炭的处理能力，t/h145170进入干熄炉的吨焦气料比， m3/t12501350循环气体最大流量， m3/h210000255000干熄焦后焦炭的平均温度，℃≤200≤200预存室直径，mmФ8040Ф7800冷却室直径，mmФ9000Ф9300冷却室总容积，m3580657斜道口数量， 个3020（双斜道）一次除尘器型式挡墙的重力沉降式挡墙的重力沉降式一次除尘器内侧尺寸（宽度×拱高），m6.1×4.1366.1×5.306一次除尘器型式单级多管旋风除尘轴流式多管旋风除尘单体旋风器的数量， 个约510约5301.1&捣固焦炉生产工艺特点的影响由于5.5m捣固焦炉使用的弱粘结煤较多，因而焦炭中所含的焦粉量较6m顶装焦炉多，见表2。表2&顶装焦炉与捣固焦炉粉尘量的比较项目6m顶装焦炉5.5m捣固焦炉201004201005201004201005除尘排灰量，t85888314391308排焦量， t87684892759704597527吨焦平均除尘灰量，kg/t9.8414.12由表2可看出，5.5m捣固焦炉干熄焦的吨焦平均除尘灰量较6m顶装焦炉多4.28kg/t，高43.5% 。为了进一步验证捣固焦炉焦炭产生粉焦量是否比顶装焦炉大，分别做了两种焦炭的全焦筛分试验，标定小于5mm的焦炭所占比例，结果见表3。表3&焦炭粒度的标定结果（％）项目＞8080～6060～4040～2525～1010～55～33～1＜1取样点6m顶装14.723.643.911.53.31.40.60.70.3C4皮带5.5m捣固8.716.650.913.95.02.31.11.20.3302皮带由表3可看出，5.5m捣固焦炉全焦中粒度小于5mm的焦粉比例为2.6%，是6m顶装焦炉的1.63倍。另外，5.5m捣固焦炉干熄焦预存室和冷却室落差比6m顶装焦炉高1.7m，且焦炭处理量大，焦炭下落过程中碰撞和磨损严重，产生的粉尘量相应增加，一、二次除尘器处理负荷增大，导致循环风机进口粉尘量远高于设计值（& 1 g/m3&)，加剧风机的磨损。表4&干熄焦系统各点的气体流速部位参数设计值5.5m捣固焦炉6m顶装焦炉斜道设计风量，m3/h255000210000斜道口数量， 个2030斜道口断面积，m224.7622.76速度，m/s11.4510.26冷却室直径，m9.39冷却室断面积，m227.5032.02速度，m/s4.463.16一次除尘入口高度，m5.3064.136宽度，m6.16.1断面积，m232.425.2速度，m/s9.299.84一次除尘挡墙下部挡墙下部断面积，m27.37.3速度，m/s41.2433.96二次除尘入口速度，m/s13.411.431.2&干熄焦主要部位循环气体流速偏高计算两套干熄焦装置各部位的风速，结果见表4。对各点风速分析如下。（1）冷却段。5.5m捣固焦炉的干熄炉冷却段设计最大风速为4.46m/s，比6m顶装焦炉高41%，风速增加，导致从冷却段带入斜道口的粉焦量加大。（2）斜道。5.5m捣固焦炉的斜道口比6m顶装焦炉风速高1.2m/s，加速了斜道口粉尘的流动，从而使斜道口带入一次除尘的粉尘量增加。（3） 一次除尘入口。5.5m捣固焦炉的一次除尘器入口最大风速较6m顶装焦炉低6%，理论上除尘效果应该更好，但捣固焦炉粉焦中细小片状焦粉较顶装焦炉多，单位重量的表面积大，单靠重力作用，运行距离会更长，则要求更低的气体流速，才能确保尘粒分离，这有可能导致5.5m捣固焦炉干熄焦的一次除尘效果变差。（4）一次除尘挡墙下部。5.5m捣固焦炉的一次除尘器挡墙下部设计风速比6m顶装焦炉高21%，且实际运行中捣固焦炉干熄焦粉尘量大（表2），挡墙底部易被灰封住，挡墙底部气流通道减小，气流速度提高，沉降灰有可能被再次带出。（5）二次除尘入口。5.5m捣固焦炉干熄焦的二次除尘入口设计流速和工况流速都比6m顶装焦炉高17%，理论上此速度越大，越有利于二次除尘效率，但实际却相反，可能是5.5m捣固焦炉干熄焦进入二次除尘的粉尘量太大，二次除尘超负荷运行。2&解决措施（1）在锅炉与二次除尘器之间增加1套卧式除尘器，以降低进入二次除尘器的粉尘浓度。（2）调整干熄炉斜道口的调节砖，以增大气流通过面积，降低气流流速，从而减少从斜道口带出的粉尘量。（3）提高风机叶轮、外壳等耐磨性能，保证风机不被磨穿。（4）及时排出一、二次除尘器灰斗中的除尘灰，杜绝除尘灰的二次循环。（5）优化捣固焦炉热工制度及操作，保证焦炭的成熟性，减少片焦和粉焦量。3&结语针对我厂5.5m捣固焦炉配套干熄焦循环风机严重磨损的问题，通过新增卧式除尘器、优化调整各部位风速及加强操作等措施，目前干熄焦循环风机入口粉尘含量基本可控制在1 g/m3以下，有效避免了风机磨穿事故的发生，确保了干熄焦系统的正常运行。
责任编辑 : 马成香
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> 高压变频器在干熄焦循环风机上的应用
高压变频器在干熄焦循环风机上的应用
9:43:32 来源:中国电力电子产业网 |
　　摘要：河北钢铁集团唐钢制气厂干熄焦车间上循环风机应用的为北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT系列高压变频器，设备自投运以来运行稳定，可靠性高，对生产和节能效果非常明显，完全满足了干熄焦循环风机系统的生产和工艺要求。
　　一、干熄焦循环风机的工艺流程
　　河北钢铁集团唐钢炼焦制气厂1,2号干熄焦工程于2006年6月投产，干熄焦工程主要包括1座150吨/小时干熄焦装置本体，干熄焦锅炉系统，汽轮发电系统，除盐水站，干熄焦除尘系统等。干熄焦循环风机是干熄焦气体循环系统中的关键核心部分，循环风机为干熄焦各系统气体循环提供动力并根据工艺情况调节循环风机风量，控制排焦温度和锅炉入口温度。在干熄焦气体循环系统的设计中，循环风机的控制方式一般采用两种方式：一是通过调节循环风机的风门来调节风量，二是采用液力耦合器或变频器来调节风量。目前，国内的大部分新上的干熄焦系统循环风机都是采用变频调速的方式来控制风量。循环风机采用变频调速方式，可以更精确的调节循环风机的风量，更有利于锅炉系统的稳定运行。
　　二、循环风机高压变频器技术要求及设计方案：
　　循环风机是干熄焦系统的动力中枢，一旦循环风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全;另外，循环风机系统工作的环境比较恶劣，因此和循环风机配套的高压变频器调速系统，要求具有极高的可靠性和稳定。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：
　　(1)中文操作界面。
　　(2)具有高可靠性，长期运行无故障。
　　(3)具有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行。
　　(4)调速范围大，精度高。
　　(5)具有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘振。
　　(6)具有远程上位机监控功能。
　　变频器设计如下：
　　设备配置
　　系统旁路开关柜为一拖一手动旁路系统(用于变频/工频切换)
　　原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成(见下图)。要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开;工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。
　　为了实现变频器故障的保护，变频器对用户开关QF进行连锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，要求用户对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。
　　三、设备运行情况
　　循环风机为2240kW,采用北京利德华福电机技术有限公司生产的高压变频器，设备型号为HARSVERT-A06/270，2009年7月正式投入使用，投入使用后与原来的风门调节有以下优点：
　　(1)运行稳定，安全可靠。自正式投产以来至今，连续无故障运行一年多，1,2号干熄焦系统的安全可靠生产提供了强有力的保障。HARSVERT-A变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。
　　(2)节能效果显著，大大降低了电耗。
　　(3)电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机长期在共振点运行，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机、风机的使用寿命和维修周期，提高了风机的利用时率。
　　(4)变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。
　　(5)变频器同现场信号无缝接口，满足生产的需要。变频器内置PLC，现场信号接入灵活。变频器自带转速和电流测定，可以为现场直接提供电机转速及电流指示。
　　(6)适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.6kV，变频器仍能正常运行。
　　四、节能分析
　　4.1节能原理
　　当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变风机的性能曲线，使风机的额定参数满足工艺要求，根据风机的相似定律，变速前后流量、压力、功率与转速之间关系为：
　　Q1/Q2=n1/n2
　　H1/H2=(n1/n2)2
　　P1/P2=(n1/n2)3
　　Q1、H1、P1――风机在n1转速时的流量、压力、功率;
　　Q2、H2、P2――风机在n2转速时相似工况条件下的流量、压力、功率。
　　假如转速降低一半，即：n2/n1=1/2，则P2/P1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。
　　4.2实际测量比较
　　以下为至日三个月内没上变频与上变频后各参数的比较表：
　　1#干熄焦
　　五、总结
　　用高压变频器控制循环风机，提高了干熄焦系统自动化控制水平，大大改善了循环风机生产及现场环境，完全达到了生产工艺要求。PLC控制技术、远房上位机操作，使得集成自动化程度高，运行稳定，操作简单，节能高效明显等优点。循环风机高压变频器控制系统的成功应用，对于改善环境、减少干熄焦的吨焦耗电量，都具有很高的经济价值，值得推广。
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