朱紅兵/上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司

葉佳俊/寶鋼發(fā)展有限公司

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鋼鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)改造策略研究

朱紅兵/上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司

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Abstract

對(duì)國(guó)內(nèi)最大的紅土鎳礦燒結(jié)生產(chǎn)線中的煙氣處理風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析，梳理了“三機(jī)一塔”濕法脫硫工藝中三臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)和一臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī)在運(yùn)行、操作、調(diào)節(jié)和控制過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，即原脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)小于現(xiàn)場(chǎng)煙氣參數(shù)?；诖?，提出了4種解決問(wèn)題的工藝方案，進(jìn)行了對(duì)比分析，明確了對(duì)主抽風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)采用“引增合一”進(jìn)行改造是解決存在問(wèn)題的首選方案。

燒結(jié)煙氣；引增合一；脫硫；增壓風(fēng)機(jī)；主抽風(fēng)機(jī)；性能測(cè)試

1 概述

目前鋼鐵廠燒結(jié)煙氣處理系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)置有兩種模式：一種是分設(shè)模式，即分別設(shè)置主抽風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)，形成串聯(lián)形式，主抽風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)輸送的煙氣質(zhì)量流量是相等的，主抽風(fēng)機(jī)用于克服燒結(jié)系統(tǒng)的阻力，增壓風(fēng)機(jī)用于克服脫硫系統(tǒng)的阻力；另一種是合一模式，即由增壓風(fēng)機(jī)克服的脫硫系統(tǒng)阻力全部疊加到主抽風(fēng)機(jī)設(shè)備上，因減少了增壓風(fēng)機(jī)，設(shè)備可靠性提高，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)易，系統(tǒng)總體耗電量降低。這種模式不但在新建燒結(jié)機(jī)組中得到推廣，而且在分設(shè)模式的舊機(jī)組改造中也逐步得到應(yīng)用［1］。

華南地區(qū)某不銹鋼公司擁有3× 126m2紅土鎳礦燒結(jié)生產(chǎn)線，因?yàn)槊摿蛳到y(tǒng)和燒結(jié)系統(tǒng)非同步建設(shè)，主抽風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選型時(shí)沒(méi)有考慮脫硫系統(tǒng)的阻損，所以風(fēng)機(jī)設(shè)置采用分設(shè)模式，即主抽風(fēng)機(jī)系統(tǒng)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)形成串聯(lián)形式，由三臺(tái)同型號(hào)的主抽風(fēng)機(jī)并聯(lián)后再與一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)組成見(jiàn)圖1。三臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)抽吸出的燒結(jié)煙氣合并到一根總管道中，由增壓風(fēng)機(jī)加壓后送往吸收塔進(jìn)行處理。系統(tǒng)中的主抽風(fēng)機(jī)為SJ系列雙吸雙支撐離心風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)為AN系列靜葉可調(diào)式子午加速軸流風(fēng)機(jī)［2］。

圖1　燒結(jié)系統(tǒng)煙道示意圖

在脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行兩年的過(guò)程中，多次出現(xiàn)脫硫增壓風(fēng)機(jī)因煙氣量變化而振動(dòng)超標(biāo)導(dǎo)致停機(jī)的故障，環(huán)保指標(biāo)無(wú)法達(dá)到排放要求，受到環(huán)保部門的多次通報(bào)警告，嚴(yán)重影響了燒結(jié)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，必須對(duì)脫硫系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行診斷，采取措施進(jìn)行設(shè)備改善或改造。

2 主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)

三條燒結(jié)生產(chǎn)線分別配備一臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)，主抽風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)口流量13 500m3/min，進(jìn)口壓力-16 500Pa，出口壓力500Pa，濕燒結(jié)煙氣密度1.27kg/Nm3，風(fēng)機(jī)壓升17kPa。三條生產(chǎn)線的燒結(jié)煙氣脫硫處理由一臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī)來(lái)完成，該風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量2 440 000m3/h，風(fēng)機(jī)全壓2 160Pa，煙氣密度0.824kg/m3。生產(chǎn)時(shí)，燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)處于不斷調(diào)節(jié)狀態(tài)，實(shí)際風(fēng)量在額定能力的20%～80%變化，溫度在120℃～200℃變化。

3 系統(tǒng)運(yùn)行存在問(wèn)題分析［3-6］

根據(jù)環(huán)保部門要求，該脫硫設(shè)施旁路門必須關(guān)閉，即脫硫系統(tǒng)不能旁路。在實(shí)際操作運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)旁路門關(guān)閉后，系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定運(yùn)行現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為：增壓風(fēng)機(jī)因煙氣變化而振動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致停機(jī)。

該燒結(jié)采用的燒結(jié)原料為紅土鎳礦，不同于常見(jiàn)的精礦粉燒結(jié)工藝，燒結(jié)過(guò)程中煙氣量變化較大，波動(dòng)頻繁，需要增壓風(fēng)機(jī)能夠快速地同步調(diào)節(jié)風(fēng)量，與燒結(jié)主抽風(fēng)量匹配。

根據(jù)對(duì)五種運(yùn)行狀態(tài)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可見(jiàn)在目前增壓風(fēng)機(jī)和主抽風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行的情況下，很難做到增壓風(fēng)機(jī)和主抽風(fēng)機(jī)的快速協(xié)調(diào)控制。如果響應(yīng)不能及時(shí)同步，就會(huì)引起管道振動(dòng)和增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)域等問(wèn)題。特別是增壓風(fēng)機(jī)為靜葉可調(diào)式子午加速風(fēng)機(jī)，比轉(zhuǎn)速較高，流量-壓力曲線呈駝峰狀，當(dāng)燒結(jié)煙氣量增大時(shí)，如增壓風(fēng)機(jī)靜葉不能及時(shí)調(diào)大，會(huì)導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)憋氣，對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)生影響；當(dāng)燒結(jié)煙氣量減小時(shí)，如增壓風(fēng)機(jī)靜葉不能及時(shí)調(diào)小，會(huì)導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入失速區(qū)。同時(shí)通過(guò)下文述及的風(fēng)機(jī)性能測(cè)試，可以看出，由于燒結(jié)煙氣的實(shí)際發(fā)生量超過(guò)原設(shè)計(jì)值較多，導(dǎo)致主抽風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)存在性能不匹配等問(wèn)題。

4 現(xiàn)場(chǎng)性能測(cè)試和計(jì)算分析

針對(duì)燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的煙氣不平衡問(wèn)題，業(yè)主方組織專業(yè)測(cè)試單位對(duì)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了煙氣系統(tǒng)性能檢測(cè)和計(jì)算。測(cè)試時(shí)將燒結(jié)系統(tǒng)調(diào)到滿負(fù)荷狀態(tài)，根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)能，大部分時(shí)間只有兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，因此只對(duì)其中的兩臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)的流量、進(jìn)出口靜壓、介質(zhì)溫度和電機(jī)耗功等進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)測(cè)量了增壓風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口壓力、電動(dòng)機(jī)耗功。

4.1 試驗(yàn)結(jié)果

主抽風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

在提供的增壓風(fēng)機(jī)原始測(cè)試數(shù)據(jù)中，測(cè)點(diǎn)流速相差較大，部分偏高，部分偏低，甚至為0m/s，因此需對(duì)流速數(shù)據(jù)修正。篩除其中的不正常數(shù)據(jù)后，修正后平均流速約12.6m/s，修正后增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口總風(fēng)量（工況）約1 905 120m3/h，折合標(biāo)況風(fēng)量約1 185 028Nm3/h，與1#、2#主抽風(fēng)機(jī)總風(fēng)量1 157 706Nm3/h相比，增加約2.3%。1#、2#主抽風(fēng)機(jī)出口至增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口處皆為負(fù)壓，因此存在漏風(fēng)的可能，同時(shí)溫度由163℃降低至160℃，說(shuō)明確有少量空氣漏風(fēng)進(jìn)入，引起溫度略降低，綜合以上因素分析，修正后的風(fēng)量是可信的，后續(xù)分析皆以修正后的風(fēng)量為依據(jù)。

表1　1#、2#主抽風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表1　1#、2#主抽風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表 （續(xù)表）

表2　增壓風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1）根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果，1#、2#主抽風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況與原設(shè)計(jì)值相比，風(fēng)機(jī)平均流量約1 006 676m3/h（16 778m3/min），流量增加24.3%，平均壓頭約11 891Pa，減少約30%，因此抽風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行與原設(shè)計(jì)存在較大偏差，見(jiàn)圖2。

圖2　主抽風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)與運(yùn)行點(diǎn)對(duì)比圖

2）在兩臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行條件下，增壓風(fēng)機(jī)流量1 905 120m3/h，壓頭為1 260Pa，折算至設(shè)計(jì)流量2 440 000m3/h條件下，壓頭則修正為2 066Pa，與原設(shè)計(jì)2 160Pa相比，相差不到5%，因此在設(shè)計(jì)條件下，風(fēng)機(jī)選型是合理的，壓頭上還有少量余量，增壓風(fēng)機(jī)流量及壓力符合運(yùn)行要求。但當(dāng)考慮三臺(tái)抽風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，煙氣量按兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的1.5倍計(jì)算，風(fēng)量為2 857 680m3/h，流量超出原設(shè)計(jì)值17%，壓頭折算后為2 835Pa，超出原設(shè)計(jì)值31%，見(jiàn)圖3。因此當(dāng)三臺(tái)抽風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)流量和壓頭均超出原設(shè)計(jì)值較多，所需軸功率3 215kW，現(xiàn)有增壓風(fēng)機(jī)將不能滿足要求。

5 改造方案比較與分析［7-9］

5.1 改造要求

因原有脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)小于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的燒結(jié)煙氣參數(shù)，造成原有脫硫煙氣系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定?；诖?，確定本次脫硫系統(tǒng)改造的核心要求，是改造現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)的煙氣系統(tǒng)，確保處理能力能夠與實(shí)際的燒結(jié)煙氣量匹配，保證脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠。

圖3　增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)與運(yùn)行點(diǎn)對(duì)比圖

5.2 工藝方案比較和選擇

為適應(yīng)實(shí)際的煙氣量變化，提高脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定性，尤其是提高煙氣系統(tǒng)的可靠性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，擬選的工藝改造方案如下：

方案一：提升增壓風(fēng)機(jī)性能，適應(yīng)實(shí)際煙氣量要求；

方案二：新建備用脫硫設(shè)施，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；

方案三：停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)，利用主抽風(fēng)機(jī)余壓實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行；

方案四：取消增壓風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)“引增合一”。

5.2.1方案一存在的主要問(wèn)題

1）由于增壓風(fēng)機(jī)性能提升，電機(jī)容量達(dá)到3 550kW，與原來(lái)的2 100kW相比，約為原有的兩倍，因此改造范圍較多，包括電機(jī)基礎(chǔ)、供電電纜、高壓供電系統(tǒng)均要進(jìn)行改造，改造的難度較大。

2）增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)改造施工時(shí)，會(huì)造成脫硫系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，影響企業(yè)減排指標(biāo)的完成。

根據(jù)以上分析，通過(guò)改造增壓風(fēng)機(jī)，電機(jī)提高性能解決煙氣系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，存在風(fēng)險(xiǎn)和較多問(wèn)題，不建議采用。

5.2.2 方案二存在的問(wèn)題

1）現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)場(chǎng)地比較緊張，就現(xiàn)有場(chǎng)地條件排布觀察，工程設(shè)計(jì)和施工難度極大，設(shè)備布置無(wú)法達(dá)到工藝和安全要求。

2）原有兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣需要通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)入原脫硫系統(tǒng)，這會(huì)因煙氣波動(dòng)較大，增壓風(fēng)機(jī)存在不能穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，不能達(dá)到徹底解決實(shí)際問(wèn)題的目的。

3）此方案改造后，系統(tǒng)電耗比原來(lái)有所增加，企業(yè)脫硫成本仍會(huì)提高。

4）改造施工時(shí)，會(huì)造成脫硫系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，影響企業(yè)減排指標(biāo)的完成。

根據(jù)以上分析，通過(guò)新建備用脫硫設(shè)施，解決煙氣系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，存在風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題較多，不建議采用。

5.2.3 方案三在具體實(shí)現(xiàn)中存在的問(wèn)題

因?yàn)樵鰤猴L(fēng)機(jī)是靜葉可調(diào)子午加速風(fēng)機(jī)，其葉輪葉片安裝角度是固定不可調(diào)節(jié)的，與電廠脫硫系統(tǒng)中通常配置的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)是不同的。因此在進(jìn)口靜葉調(diào)至全開(kāi)的位置時(shí)，由于葉輪葉片的原因，整個(gè)增壓風(fēng)機(jī)本體的阻損是很大的，僅靠主抽風(fēng)機(jī)的余壓是無(wú)法克服從主抽風(fēng)機(jī)出口至脫硫塔之間的阻力損失的。

5.2.4 方案四的改造思路及分析

燒結(jié)機(jī)配置三臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)主要用于克服燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的阻力，脫硫系統(tǒng)配置一臺(tái)靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)主要用于克服脫硫系統(tǒng)的阻力。

改造思路為：采用目前國(guó)內(nèi)電力行業(yè)推行的“引增合一”技術(shù)，取消現(xiàn)有脫硫增壓風(fēng)機(jī)，將增壓風(fēng)機(jī)的壓力疊加到每臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)上。燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)、脫硫增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、脫硫系統(tǒng)總阻力等數(shù)據(jù)是確定“引增合一”改造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具體分析如下：

1）從主抽風(fēng)機(jī)的測(cè)試結(jié)果可以看出，主抽風(fēng)機(jī)常用工況下，主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)門最大開(kāi)度為80%，主抽風(fēng)機(jī)平均流量約 1 006 676m3/h （16 778m3/min），此時(shí)主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口負(fù)壓穩(wěn)定在-13 000Pa左右（此時(shí)燒結(jié)礦料層的透氣性較好），出口壓力在-500～-700Pa。與設(shè)計(jì)值主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口負(fù)壓-16 500Pa相比，主抽風(fēng)機(jī)升壓有3 500Pa的余量。而在主抽風(fēng)機(jī)非常用工況下，主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門開(kāi)度在45%～50%，主抽風(fēng)機(jī)流量只有額定值的80%左右（13 500m3/min），此時(shí)進(jìn)口負(fù)壓最高-15 000Pa（此時(shí)燒結(jié)礦料層的透氣性較差），升壓還有1 500Pa的余量。

2）通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)有主抽風(fēng)機(jī)最低還有1 500Pa的余量。而脫硫系統(tǒng)阻力主要包括煙道阻力、吸收塔噴淋阻力、除霧器阻力三方面。根據(jù)廠家資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，吸收塔和除霧器兩部分的阻力最高為1 000Pa，而煙道管網(wǎng)部分的阻力最高不會(huì)超過(guò)1 500Pa（其中三個(gè)直角彎的阻力占了絕大部分）。這樣主抽風(fēng)機(jī)出口需克服的脫硫系統(tǒng)阻力約2 500Pa。即主抽風(fēng)機(jī)所處的管道特性曲線發(fā)生了變化，由此看出，主抽風(fēng)機(jī)的最低余壓還是有些欠缺的。在進(jìn)行引增合一改造時(shí)，該部分壓力疊加到現(xiàn)有的主抽風(fēng)機(jī)上，壓力提升幅度約5%（考慮一定的安全系數(shù)）。因?yàn)橹鞒轱L(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，提高壓力的技術(shù)比較成熟，只需對(duì)主抽風(fēng)機(jī)的葉輪進(jìn)行局部改造即可以滿足要求。當(dāng)燒結(jié)煙氣波動(dòng)時(shí)，只需對(duì)合并后的主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和有效控制，就可以同時(shí)滿足燒結(jié)生產(chǎn)和脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)顫振問(wèn)題。

3）在將增壓風(fēng)機(jī)與主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行合并后，即將增壓風(fēng)機(jī)整體拆除或用煙道將增壓風(fēng)機(jī)整體短接后，主抽風(fēng)機(jī)的出口壓力由原來(lái)的微量負(fù)壓變成了正壓，該部分管道的耐壓（即安全性）應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但該部分的管道法蘭和圍帶密封則成了問(wèn)題，需對(duì)該部分的密封進(jìn)行加強(qiáng)，防止燒結(jié)煙氣的泄漏現(xiàn)象。

4）另外需要注意的方面

①燒結(jié)煙氣濕法脫硫的控制邏輯均是按照正常運(yùn)行時(shí)增壓風(fēng)機(jī)投入的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)組態(tài)的，增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行作為代表脫硫裝置運(yùn)行的主要判據(jù)被設(shè)計(jì)組態(tài)進(jìn)入了旁路煙氣擋板、凈煙氣擋板等設(shè)備的聯(lián)鎖和保護(hù)。這樣在進(jìn)行引增合一改造的同時(shí)必須對(duì)脫硫部分的操作畫面和控制邏輯進(jìn)行修改，在脫硫控制系統(tǒng)中取消對(duì)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的相關(guān)保護(hù)程序。

②由于脫硫系統(tǒng)中取消了增壓風(fēng)機(jī)，僅依靠主抽風(fēng)機(jī)提供相應(yīng)動(dòng)力，因此當(dāng)脫硫系統(tǒng)煙氣阻力發(fā)生變化時(shí)，主抽風(fēng)機(jī)需做出一定調(diào)整，并滿足燒結(jié)生產(chǎn)。

③為減少脫硫系統(tǒng)投入和切除對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)和主設(shè)備正常運(yùn)行的影響，在控制策略上旁路擋板采用脈沖慢開(kāi)方式，每個(gè)脈沖信號(hào)間隔25s，擋板全開(kāi)或全閉時(shí)間不少于6min，既防止了燒結(jié)生產(chǎn)異常情況的發(fā)生，又保護(hù)了脫硫設(shè)備。

5.3 具體改造方案

經(jīng)過(guò)分析，采用方案四取消增壓風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)“引增合一”，可避免其它方案存在的問(wèn)題。在實(shí)際改造時(shí)，可在現(xiàn)有主抽風(fēng)機(jī)余壓不足的前提下，對(duì)主抽風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)主抽風(fēng)系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)的無(wú)縫銜接，適應(yīng)燒結(jié)的實(shí)際工作特性，是解決脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的最有效方法。

根據(jù)5.2中的分析，可對(duì)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)引增合一后的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)明確如下：

工況一：燒結(jié)礦料層透氣性較差時(shí)，主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量13 500m3/min，進(jìn)口壓力-15 000Pa，出口壓力2 500Pa，煙氣密度0.732kg/m3

工況二：燒結(jié)礦料層透氣性較好時(shí)，主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量16 778m3/min，進(jìn)口負(fù)壓-13 000Pa，出口壓力2 835Pa，煙氣密度0.732kg/m3。

可見(jiàn)在上述兩種運(yùn)行工況下，改造后主抽風(fēng)機(jī)的最大壓升由原來(lái)的17kPa提升到17.5kPa，提升幅度僅3%，考慮到一定的安全余量取5%，則完全可以通過(guò)僅改變風(fēng)機(jī)葉輪直徑的方法來(lái)提升風(fēng)機(jī)性能，而風(fēng)機(jī)內(nèi)效率基本不變。查閱陜鼓的風(fēng)機(jī)圖紙，發(fā)現(xiàn)原風(fēng)機(jī)葉輪前盤為錐形，則可認(rèn)為葉片加長(zhǎng)后的出口過(guò)流面積不變，據(jù)此加長(zhǎng)后的對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的流量與直徑的一次方成正比，壓力與直徑的平方成正比。則改造后的葉輪直徑為原始葉輪的1.025倍，為3 872×1.025≈3 970mm。經(jīng)過(guò)換算，改造后的主抽風(fēng)機(jī)性能見(jiàn)表4。

表4　改造后主抽風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表

根據(jù)上述計(jì)算分析，確定出初步改造方案為：在原葉輪的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)新葉輪（實(shí)際制作時(shí)，主軸按備件進(jìn)行測(cè)繪制作，整體組裝好進(jìn)行動(dòng)平衡校正后發(fā)到用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝），其余部件均利舊，這樣可最大程度地減少項(xiàng)目改造成本。

6 引增合一改造效益分析

當(dāng)采用方案四進(jìn)行“引增合一”改造后，效益分析如下。

6.1 改造前用能數(shù)據(jù)計(jì)算

1）主抽風(fēng)機(jī)用能情況（分成兩種情況）

單臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)（額定功率5 400kW）高負(fù)荷下的輸入功率。

（閥門接近全開(kāi)，實(shí)測(cè)電流324A）

按照幾種負(fù)荷下的年度運(yùn)行時(shí)間比例，計(jì)算單臺(tái)電機(jī)平均輸入功率：4 995×80%+4 995× 71%×10%+4 995×63%×10%=4 666kW

（燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)常年的運(yùn)行工況是存在變化的，對(duì)應(yīng)的閥門開(kāi)度和運(yùn)行時(shí)間為：100%：50%：35%，其對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間比例分別為80%：10%：10%）

三臺(tái)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)年耗電：

3×4 666×8 000=11 198.4萬(wàn)kW·h

兩臺(tái)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)年耗電：

2×4 666×8 000=7 465.6萬(wàn)kW·h

2）脫硫增壓風(fēng)機(jī)用能情況（分成兩種情況）

增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率2 100kW，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，脫硫增壓風(fēng)機(jī)輸入功率：

（實(shí)測(cè)電流145A）

按照幾種負(fù)荷下的年度運(yùn)行時(shí)間比例，計(jì)算電機(jī)平均輸入功率：

1 507÷80%×90%×80%+1 507×10%+ 1 507÷80%×70%×10%≈1 639kW

增壓風(fēng)機(jī)年耗電：1 639×8 000=1 311.2萬(wàn)kW·h

三臺(tái)燒結(jié)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，脫硫增壓風(fēng)機(jī)輸入功率超出額定功率，造成風(fēng)機(jī)跳機(jī)，無(wú)法采集到實(shí)際運(yùn)行電流，因此按照增壓風(fēng)機(jī)額定功率計(jì)算。

增壓風(fēng)機(jī)年耗電：2 100×8 000=1 680萬(wàn)kW·h

6.2 改造后用能數(shù)據(jù)計(jì)算

節(jié)能改造后直接取消了脫硫增壓風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)耗電為零。改造后主抽風(fēng)機(jī)耗電略有上升，但其增加值仍大大低于原來(lái)增壓風(fēng)機(jī)的耗電。

1）節(jié)能效果

①改造后主抽風(fēng)機(jī)功率（新葉輪安裝后，電機(jī)額定輸入功率計(jì)算值為5 166kW）：

5 166×80%+5 166×71%×10%+5 166× 63%×10%=4 825kW

三臺(tái)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)年耗電

3×4 825×8 000=11 580萬(wàn)kW·h

兩臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)年耗電

2×4 825×8 000=7 720萬(wàn)kW·h

由于取消了脫硫增壓風(fēng)機(jī)，故其功率為零；

②節(jié)能量計(jì)算（分成兩種情況）

三臺(tái)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行情況下：

年節(jié)電量=改造前年耗電-改造后年耗電

=（11 198.4+1 680）-11 580

=1 298.4萬(wàn)kW·h

兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行情況下：

年節(jié)電量=改造前年耗電 -改造后年耗電

=（7 465.6+1 311.2）-7 720

=1 056.8萬(wàn)kW·h

考慮到實(shí)際燒結(jié)生產(chǎn)中，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)和三臺(tái)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行時(shí)間帶有一定的隨機(jī)性，可以按照兩者的平均值計(jì)算節(jié)能量，并考慮測(cè)算過(guò)程的誤差，年節(jié)電量為1 000萬(wàn)kW·h是有保證的。

2）經(jīng)濟(jì)效益分析

按電費(fèi)0.54元/kW·h（不含稅）計(jì)算，年節(jié)電費(fèi)1 000×0.54=540萬(wàn)元

項(xiàng)目回報(bào)期=項(xiàng)目靜態(tài)投資/項(xiàng)目年效益= 800/540≈1.5年。

可見(jiàn)，采用方案三進(jìn)行“引增合一”改造后的經(jīng)濟(jì)效益還是比較明顯的。

7 結(jié)論

通過(guò)“引增合一”改造后，取消了增壓風(fēng)機(jī)和煙氣的穩(wěn)定平衡控制環(huán)節(jié)，提高了燒結(jié)和脫硫系統(tǒng)的適應(yīng)性，大大減少脫硫系統(tǒng)故障對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響。更重要的在于，隨著環(huán)保政策和要求的不斷提高，當(dāng)鋼鐵行業(yè)也強(qiáng)制要求取消燒結(jié)煙氣旁路，甚至拆除現(xiàn)有混凝土煙囪時(shí)，穩(wěn)定的“引增合一”脫硫煙氣系統(tǒng)，能夠保證燒結(jié)和脫硫系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，使企業(yè)適應(yīng)日益嚴(yán)格的環(huán)保政策要求。

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Method Research for Transformation of the Booster Fan of Sintering Flne Gas Desulphurization Sytem in Iron& SteelPlant

Zhu Hong-bing/Shang hai Bao Steel Energy Service Co.，Ltd
Ye Jia-jun/Bao SteelDevelopmentCo.，ltd

The running condition of the gas draft fans of the largest production-line in laterite nickel has been tested.The main problems in these fans running，operation，production and control show design parameters in the desulphurization system is less than the flue gas parameters in operation. 4 kinds of technological transformation methods are put forward. After studying and comparing these methods，the preferred result is an incorporation of induced draft blower and the booster fan.

sintering fuel；incorporation of induced draft fan and booster fan；desulphurization；booster fan；main draft fan；testperformance

TH432.1；TK05

A

1006-8155（2016）01-0065-07

10.16492/j.fjjs.2016.01.0013

2015-09-05 上海 201900