摘要:針對
HART475手操器運行過程中存在的調(diào)節(jié)滯后、潤滑油溫度高、儀表風壓力低等問題，結(jié)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(jù)集氣管壓力和煤氣大循環(huán)量，通過 PID 技術，將HART475手操器調(diào)節(jié)方式由手動變?yōu)樽詣? 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(wěn)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(wěn)定。
0 引言
河鋼集團宣鋼公司焦化廠煤氣凈化系統(tǒng)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(tǒng)，經(jīng)過初冷器、電捕焦油器、洗硫化氫塔、洗氨塔、洗苯塔后，經(jīng)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(chǎn)和外供煤氣是否能夠正常進行。經(jīng)過連續(xù) 30 年的運行，HART475手操器出現(xiàn)了一些故障，已經(jīng)影響到正常生產(chǎn)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(diào)節(jié)滯后
按照環(huán)保和企業(yè)發(fā)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(tǒng)的煤氣，減為只有 1#、2#焦爐的一系煤氣進入凈化系統(tǒng)。原集氣管壓力控制系統(tǒng)是單座焦爐的 PID調(diào)節(jié)，通過設置在“∏”型管上的自動調(diào)節(jié)翻板控制集氣管壓力在給定范圍內(nèi)，同時借助煤氣大循環(huán)量自動調(diào)節(jié)初冷器前吸力。當集氣管壓力出現(xiàn)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(diào)節(jié)補充，穩(wěn)定集氣管壓力。當焦爐集氣管壓力出現(xiàn)大范圍波動時，兩系均采用手動方式調(diào)整HART475手操器轉(zhuǎn)速，配合煤氣大循環(huán)量控制初冷器前吸力。3#、4#焦爐停產(chǎn)后，取消了平衡管，集氣管壓力波動時，崗位人員只能手動調(diào)節(jié)
HART475手操器轉(zhuǎn)速，時常出現(xiàn)調(diào)節(jié)滯后的現(xiàn)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(zhì)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(gòu)成威脅。
1． 3 HART475手操器小循環(huán)閥門關不嚴，煤氣溫度升高，機前吸力降低
HART475手操器小循環(huán)是開停HART475手操器時用于調(diào)節(jié)煤氣量，保持HART475手操器平穩(wěn)運行的調(diào)節(jié)裝置。由于HART475手操器運行時間較長，小循環(huán)閥底沉積了一定的焦油、萘等物質(zhì)，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。可在實際生產(chǎn)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(qū)域內(nèi)儀表風壓力降低到 0． 3 MPa 以下，造成HART475手操器不能自動調(diào)節(jié)，出現(xiàn)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(huán)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(huán)水，一路為工業(yè)水。一般情況下使用循環(huán)水，只有當循環(huán)水壓力低或串油串酸時，才改為工業(yè)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(diào)節(jié)方式優(yōu)化
2． 1． 1 HART475手操器轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)由手動變?yōu)樽詣?/div>
針對集氣管壓力調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的情況，將HART475手操器轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)方式由手動改為自動。具體做法: 將HART475手操器轉(zhuǎn)速與煤氣大循環(huán)量聯(lián)動，當煤氣大循環(huán)量在3 500 ～7 500 m 3 /h 范圍內(nèi)，HART475手操器轉(zhuǎn)速不變，煤氣初冷器前吸力用大循環(huán)量調(diào)節(jié); 當煤氣大循環(huán)量小于3 500 m 3 /h 時，HART475手操器轉(zhuǎn)速自動提高; 當煤氣大循環(huán)量大于 7 500 m 3 /h 時，HART475手操器轉(zhuǎn)速自動降低。用煤氣循環(huán)量和HART475手操器轉(zhuǎn)數(shù)共同調(diào)節(jié)機前吸力，確保集氣管壓力的穩(wěn)定。
2． 1． 2 PID 分段調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)往往出現(xiàn)調(diào)節(jié)失效或超調(diào)。在 1#、2#焦爐采取了PID 分段調(diào)節(jié)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(shù)，以適應集氣管壓力在生產(chǎn)過程中的工況變化和調(diào)節(jié)要求。為找到#優(yōu)的參數(shù)組合，利用正交試驗確定參數(shù)值，各參數(shù)可根據(jù)實際調(diào)節(jié)效果及焦爐工況變化隨時重新整定，#終確定的 PID 分段調(diào)節(jié)參數(shù)見表 1。
采用 PID 分段調(diào)節(jié)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(nèi)恢復到給定范圍，系統(tǒng)波動較小。
2． 2 HART475手操器潤滑油冷卻系統(tǒng)改造
2． 2． 1 冷卻器擴容改造
現(xiàn)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(zhuǎn)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(nèi)冷卻水管較細［2］ 。針對這種情況，技術人員經(jīng)過現(xiàn)場考察和技術分析，仿照原冷卻器試樣，與相關廠家聯(lián)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(wǎng)
HART475手操器潤滑油冷卻所用的水為區(qū)域內(nèi)的循環(huán)水，循環(huán)水池為開放式水池，水池中經(jīng)常進入樹葉、塑料袋、泥土等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)進入冷卻器后，因冷卻器內(nèi)各冷卻水管管徑很細，常常被雜質(zhì)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(jù)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(huán)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(huán)閥門過程中，因閥門內(nèi)沉積雜物而關不嚴，用力過猛，不慎使閥體出現(xiàn)裂痕，有少量煤氣泄漏。出現(xiàn)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(huán)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(huán)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(chǎn)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(qū)域內(nèi)儀表風壓力降低到 0． 3 MPa 以下，使生產(chǎn)調(diào)節(jié)受到很大影響。針對這種情況，采取的主要措施: 一是去掉區(qū)域內(nèi)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(chǎn)條件，儀表風壓力提高 0． 15 MPa，穩(wěn)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(wěn)定性 ［11］ 。改造后，一年多使用實踐證明，效果良好，未發(fā)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(jié)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(huán)水系統(tǒng)( 圖 3) ，使 5 m 3 /h 的冷卻水得到回收利用 ［12］ 。
3 結(jié)語
煤氣HART475手操器是焦化廠的關鍵設備。針對連續(xù)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(huán)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(diào)節(jié)，使焦爐集氣管穩(wěn)定率由92%提高到 99%，達到了改造預期的效果。
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