焦化廠(chǎng)用羅茨風(fēng)機抽煤氣的吸力控制：求羅茨風(fēng)機在煤氣輸送環(huán)節上如何經(jīng)濟適用？？

　　羅茨風(fēng)機在煤氣輸送環(huán)節上如何經(jīng)濟適用

　　焦化廠(chǎng)冷鼓系統煤氣輸送環(huán)節上的羅茨風(fēng)機實(shí)行變頻調速及自動(dòng)控制改造以后，有效地改善了原有的落后運行方式，使風(fēng)機的轉速可以隨著(zhù)煤氣量的變化而變化，節約了大量的能源，保證了煤氣收集系統的安全和穩定運行，提高了供氣質(zhì)量的可靠性。

　　這個(gè)廠(chǎng)改造以后的新系統具有以下功能：

　?、費T-140E-132kW變頻器內置PI控制功能非常適用于對流量或者壓力的自動(dòng)控制，是專(zhuān)門(mén)為適應風(fēng)機、泵類(lèi)等平方力矩特性負載設計的變頻器，可以在極低的變頻下啟動(dòng)電機，能夠避免過(guò)大的啟動(dòng)電流。

　?、谕ㄟ^(guò)安裝在羅茨風(fēng)機之前的煤氣管道上的壓力傳感器測得的壓力信號，控制變頻器的輸出頻率，使得電動(dòng)機的轉速隨著(zhù)集氣管壓力的變化而變化。因為軸功率與轉速的立方成正比，而有功功率的輸出呈立方下降，所以極錦工降低了電動(dòng)機的能耗，而且提高了煤氣輸送環(huán)節的自動(dòng)化程度。

　?、圩冾l器具有過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱、過(guò)頻等十幾種故障自動(dòng)保護功能。

　?、茏冾l器可以在自動(dòng)（即通過(guò)壓力信號來(lái)調節輸出頻率）和手動(dòng)（由人工來(lái)設定工作頻率）兩種狀態(tài)下工作，并且具有自耦減壓?jiǎn)?dòng)與變頻器啟動(dòng)的互相切換功能，當其中的一種工作方式處于檢修或者發(fā)生故障的時(shí)候，能夠由人工切換到另外一種工作方式上去，而不會(huì )影響到正常的生產(chǎn)。

　?、葑择顪p壓?jiǎn)?dòng)柜與變頻調速控制系統的啟停及二者的功能切換均可以就地操作。

　　這個(gè)廠(chǎng)的運行實(shí)踐表明：利用限定變頻器頻率的方法來(lái)降低電動(dòng)機的轉速，可以使風(fēng)量正好符合工藝的需要，實(shí)現風(fēng)機的經(jīng)濟運行。

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　?、葑择顪p壓?jiǎn)?dòng)柜與變頻調速控制系統的啟停及二者的功能切換均可以就地操作。

　　這個(gè)廠(chǎng)的運行實(shí)踐表明：利用限定變頻器頻率的方法來(lái)降低電動(dòng)機的轉速，可以使風(fēng)量正好符合工藝的需要，實(shí)現風(fēng)機的經(jīng)濟運行。

焦化廠(chǎng)用羅茨風(fēng)機抽煤氣的吸力控制：煉焦化產(chǎn)回收教案

　　原標題：煉焦化產(chǎn)回收教案

　　第一章 緒論

　　第一節 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述

　　一、煉焦化學(xué)

　　煉焦化學(xué)是研究以煤為原料，經(jīng)高溫干餾獲得焦炭和荒煤氣，并用經(jīng)濟合理的方法將荒煤氣分離和精制成化學(xué)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝原理的學(xué)科。以煤為原料，經(jīng)過(guò)高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時(shí)獲得煤氣、煤焦油、并回收其他化工產(chǎn)品的工業(yè)是煉焦化學(xué)工業(yè)。

　　二、煉焦化學(xué)產(chǎn)品

　　煤是一種結構復雜的由很多苯環(huán)縮合起來(lái)的多環(huán)結構物質(zhì)，煤中的價(jià)鍵以碳原子結合為主，氫、氧、氮、硫等原子鑲嵌在苯環(huán)之間。

　　在加熱時(shí)能黏結成塊的煤種，通常稱(chēng)之為煉焦煤。煉焦煤于煉焦爐內在隔絕空氣高溫加熱條件下，煤質(zhì)發(fā)生一系列的變化，除生成固態(tài)焦炭外，還裂解生成揮發(fā)性產(chǎn)物簡(jiǎn)稱(chēng)為荒煤氣?；拿簹庵泻性S多各種化合物，包括常溫下的氣態(tài)物質(zhì)如氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；C1～C 6直鏈烴類(lèi)和氫等裂解成焦爐煤氣的主要成分。

　　第二節 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率

　　一、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成

　　煤料在焦爐炭化室內進(jìn)行高溫干餾時(shí)，煤質(zhì)發(fā)生了一系列的物理化學(xué)變化。

　　裝入煤在200℃以下蒸出表面水分，同時(shí)析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等氣體；隨溫度升高至250~300℃，煤的大分子端部含氧化合物開(kāi)始分解，生成二氧化碳、水和酚類(lèi)，這些酚主要是高級酚；至約500℃時(shí)，煤的大分子芳香族稠環(huán)化合物側鏈斷裂和分解，產(chǎn)生氣體和液體，煤質(zhì)軟化熔融，形成氣、固、液三相共存黏稠狀的膠質(zhì)體、并生成脂肪烴，同時(shí)釋放出氫。

　　在600℃前從膠質(zhì)層析出的和部分從半焦中析出的蒸汽和氣體稱(chēng)為初次分解產(chǎn)物主要含有甲烷，二氧化碳、—氧化碳、化合水及初焦油，氫含量很低。

　　通過(guò)赤熱焦炭和沿炭化室爐墻向上流動(dòng)的氣體和蒸汽，因受高溫而發(fā)生環(huán)烷烴和烷烴的芳構化過(guò)程(生成芳香烴)并析出氫氣，從而生成二次熱裂解產(chǎn)物。

　　當發(fā)生二次熱裂解時(shí)，碳氫化合物分子結構會(huì )發(fā)生以下幾種變化：

　　(a)C-C鍵斷裂引起結構縮小反應。

　　(b)C-H鍵裂解引起脫氫反應。

　　(c)按異構化進(jìn)行的重排反應。

　　(d) 聚合、歧化、縮合引起的結構增大反應。

　　通過(guò)上述許多復雜反應和其他反應，煤氣中的甲烷和重烴(主要為乙烯)的含量降低，氫的含量增高，煤氣的密度變小，并形成一定量的氨，苯族烴、萘和蒽等，在炭化室頂部空間最終形成一定組成的焦爐煤氣。

　　二、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的組成

　　煉焦配煤在炭化室內經(jīng)過(guò)一系列的物理變化和化學(xué)變化最終形成焦炭，排放出一定組成的荒煤氣。

　　荒煤氣中除凈焦爐煤氣外的主要組成（g/m3）：

　　經(jīng)回收化學(xué)產(chǎn)品和凈化后的煤氣，稱(chēng)為凈焦爐煤氣，也稱(chēng)回爐煤氣。

　　三、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率

　　煉焦化學(xué)產(chǎn)品的數量和組成隨煉焦溫度和原料煤質(zhì)量的不同而波動(dòng)。在工業(yè)生產(chǎn)條件下，煤料高溫干餾時(shí)各種產(chǎn)物的產(chǎn)率，% (對干煤的質(zhì)量)：

　　四、影響化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率和組成的因素

　　煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率取決于煉焦配煤的性質(zhì)和煉焦過(guò)程的技術(shù)操作條件。

　　1．配煤性質(zhì)和組成的影響

　　2．焦爐操作條件的影響

　　煉焦溫度、操作壓力、揮發(fā)物在爐頂空間停留時(shí)間、焦爐內生成的石墨、焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化作用都影響煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率及組成，最主要的影響因素是爐墻溫度(與結焦時(shí)間相關(guān))和炭化室頂部空間溫度（也稱(chēng)爐頂空間溫度）。

　　第三節 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程

　　從焦爐炭化室生成的荒煤氣需在化產(chǎn)回收車(chē)間進(jìn)行冷卻、輸送，回收焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品，同時(shí)凈化煤氣。這一方面是為得到有用的化學(xué)產(chǎn)品，另一方面是為了便于煤氣順利地輸送、儲存和用戶(hù)的使用。

　　焦化廠(chǎng)一般采用冷卻、冷凝的方法除去煤氣中的焦油和水；利用鼓風(fēng)機抽吸和加壓輸送煤氣；用電捕方法除少量的焦油霧；煤氣中其他成分的脫除大多采用吸收法；對于凈化程度要求高的場(chǎng)合，可采用吸附法或冷凍法。

　　一、在正壓下操作的焦爐煤氣處理系統

　　1.正壓操作系統

　　焦爐煤氣凈化精制處理系統中鼓風(fēng)機設在初冷器的后面。

　　2 . 半負壓操作系統

　　焦爐煤氣凈化精制處理系統中鼓風(fēng)機設在電捕焦油器的后面。

　　二、在負壓下操作的焦爐煤氣處理系統

　　在采用水洗氨的系統中，因洗氨塔操作溫度盡可能低些（22～25℃）為宜，故鼓風(fēng)機可設在煤氣凈化系統的最后面，這就是全負壓工藝流程。

　　三、粗苯加工生產(chǎn)流程系統

　　粗苯工段生產(chǎn)的粗苯，經(jīng)兩苯塔分餾為輕苯和重苯。苯、甲苯、二甲苯的絕大部分和硫化物的大部分及50%的不飽和化合物聚集與輕苯中，苯乙烯、古馬隆和茚等高沸點(diǎn)不飽和化合物聚集于重苯中。輕苯和重苯分別加工。

　　四、焦油加工生產(chǎn)流程系統

　　冷凝工段生產(chǎn)的煤焦油是具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠狀液體，其中含有上萬(wàn)種的物質(zhì)，須經(jīng)過(guò)予處理蒸餾切取組分集中的各種餾分，再對各種餾分用酸堿洗滌、蒸餾、聚合、結晶等方法進(jìn)行處理提取純產(chǎn)品。

　　第二章 煤氣的初冷和焦油氨水的分離

　　焦爐煤氣從炭化室經(jīng)上升管逸出時(shí)的溫度為650－750℃此時(shí)煤氣中含有焦油氣，苯族烴、水汽，氨、硫化氫、氰化氫，萘及其他化合物，為回收和處理這些化合物，首先應將煤氣冷卻，這是因為:

　　1. 從煤氣中回收化學(xué)產(chǎn)品和凈化煤氣時(shí)，多采用比較簡(jiǎn)單易行的冷凝，冷卻法和吸收法，在較低的溫度下(25~　35℃)才能保證較高的回收率;

　　2. 含有大量水汽的高溫煤氣體積大(例如由附表2查得0℃時(shí)lm3干煤氣，在80℃經(jīng)水蒸汽飽和后的體積2.429m3，而在25℃經(jīng)水汽飽和的體積為1.126m。，前者比后者大1.16倍)，顯然所需輸送煤氣管道直徑、鼓風(fēng)機的輸送能力和功率均增大，這是不經(jīng)濟的;

　　3. 在煤氣冷卻過(guò)程中，不但有水汽冷凝，且大部分焦油和萘也被分離出來(lái)，部分硫化物，氰化物等腐蝕性介質(zhì)溶于冷凝液中，從而可減少回收設備及管道的堵塞和腐蝕。

　　煤氣的初步冷卻分兩步進(jìn)行：

　　第一步是在集氣管及橋管中用大量循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷卻到80~90℃；

　　第二步再在煤氣初冷器中冷卻。在初冷器將煤氣冷卻到何種程度，隨化學(xué)產(chǎn)品回收與煤氣凈化選用的工藝方法而異，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定，例如若以硫酸或磷酸作為吸收劑，用化學(xué)吸收法除去煤氣中的氨，初冷器后煤氣溫度可以高一些，一般為25~35℃；若以水作吸收劑，用物理吸收法除去煤氣中的氨初冷后煤氣溫度要低些，一般為25℃以下。

　　一、煤氣在集氣管內的冷卻

　　1. 煤氣在集氣管內冷卻的機理

　　煤氣在橋管和集氣管內冷卻，是用表壓為150~200kPa的循環(huán)氨水通過(guò)噴頭強烈噴灑進(jìn)行的

　　當細霧狀的氨水與煤氣充分接觸時(shí)，由于煤氣溫度很高而濕度又很低，故煤氣放出大量顯熱，氨水大量蒸發(fā)，快速進(jìn)行著(zhù)傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。傳熱過(guò)程推動(dòng)力是煤氣與氨水的溫度差，所傳遞的熱量為顯熱，是高溫的煤氣將熱量傳熱傳給低溫的循環(huán)氨水。

　　傳熱過(guò)程推動(dòng)力是煤氣與氨水的溫度差，所傳遞的熱量為顯熱，是高溫的煤氣將熱量傳熱傳給低溫的循環(huán)氨水。傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力是循環(huán)氨水液面上的水汽分壓與煤氣中水汽分壓之差，氨水部分蒸發(fā)，煤氣溫度急劇降低，以供給氨水蒸發(fā)所需的潛熱，此部分熱量約占煤氣冷卻所放出總熱量的75％~80％。另有約占所放出總熱量10％的熱量由集氣管表面散失。

　　通過(guò)上述冷卻過(guò)程，煤氣溫度由650~750℃降至80 ~85 ℃，同時(shí)有60％左右的焦油氣冷凝下來(lái)，含在煤氣中的粉塵也被沖洗下來(lái)，有焦油渣產(chǎn)生。在集氣管冷卻煤氣主要是靠氨水蒸發(fā)吸收需要的相變熱使煤氣顯熱減少溫度降低，所以煤氣溫度可冷卻至高于其最后達到的露點(diǎn)溫度1~3℃。煤氣的露點(diǎn)溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度，以是煤氣在集氣管中冷卻的極限。

　　2、煤氣露點(diǎn)與煤氣中水汽含量的關(guān)系

　　煤氣的冷卻及所達到的露點(diǎn)溫度同下列因素有關(guān)；在一般生產(chǎn)條件下，煤料水分每降低1％，露點(diǎn)溫度可降低0.6 ~0.7 ℃。顯然，降低煤料水分，對煤氣的冷卻很重要。

　　二、煤氣在集氣管內冷卻的技術(shù)要求

　　1. 集氣管技術(shù)操作指標

　?。?）集氣管在正常操作過(guò)程中用氨水而不用冷水噴灑，因冷水溫度低不易蒸發(fā)，使煤氣冷卻效果不好，所帶入的礦物雜質(zhì)會(huì )增加瀝青的灰分。此外，由于水溫很低，使集氣管底部劇烈冷卻、冷凝的焦油黏度增大，易使集氣管堵塞。氨水又有潤滑性，便于焦油流動(dòng)，可以防止煤氣冷卻過(guò)程中煤粉、焦粒、焦油混合形成的焦油渣因積聚，而堵塞煤氣管道。

　?。?）進(jìn)入集氣管前的煤氣露點(diǎn)溫度主要與裝入煤的水分含量有關(guān)

　?。?）對不同形式的焦爐所需的循環(huán)氨水量也有所不同，生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗確定的定額數據為：對單集氣管的焦爐，每噸干煤需5m3循環(huán)氨水，對雙集氣管焦爐需6m3的循環(huán)氨水。

　?。?）集氣管冷卻操作中，應經(jīng)常對設備進(jìn)行清掃，保持循環(huán)氨水噴灑系統暢通，氨水壓力、溫度、循環(huán)量力求穩定。

　　三、集氣管的物料平衡與熱平衡

　　通過(guò)集氣管的物料平衡和熱平衡的計算，可以了解集氣管內物料轉移的情況以及求得冷卻后的煤氣溫度。若冷卻后的煤氣溫度已確定，就可以求得必需的循環(huán)氨水用量及其蒸發(fā)量。也可用以評定集氣管操作好壞。

　　第二節 煤氣在初冷器的冷卻

　　煤氣冷卻和焦油蒸汽、水蒸汽的冷凝，可以采用不同形式的冷卻器。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)直接接觸的冷卻器，稱(chēng)為直接混合式冷卻器，簡(jiǎn)稱(chēng)為直接冷卻器或直接冷卻；被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩側流過(guò)，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面傳給冷卻介質(zhì)的冷卻器，稱(chēng)為間壁式冷卻器，簡(jiǎn)稱(chēng)為間接冷卻器或間接冷卻。由于冷卻器的形式不同，煤氣冷卻所采取的流程也不同。

　　煤氣冷卻的流程可分為間接冷卻、直接冷卻和間直混合冷卻三種。

　　一、煤氣的間接初冷

　　1. 立管式冷卻器間接初冷工藝流程

　　經(jīng)氣液分離后的煤氣進(jìn)入數臺并聯(lián)立管式間接冷卻器，用水間接冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內。從各臺初冷器出來(lái)的煤氣溫度是有差別的，匯集在一起后的煤氣溫度稱(chēng)為集合溫度，這個(gè)溫度依生產(chǎn)工藝的不同而有不同的要求：在生產(chǎn)硫銨系統中，要求集合溫度低于35℃，在水洗氨生產(chǎn)系統中，則要求集合溫度低于25℃。隨著(zhù)煤氣的冷卻，煤氣中絕大部分焦油氣、大部分水汽和萘在初冷器中被冷凝下來(lái)，萘溶解于焦油中。煤氣中一定數量的氨，二氧化碳，硫化氫，氰化氫和其他組分溶解于冷凝水中，形成了冷凝氨水。

　　焦油和冷凝氨水的混合液稱(chēng)為冷凝液。冷凝氨水中含有較多的揮發(fā)銨鹽（NH3與H2S、HCH、H2CO3形成的銨鹽，如 (NH4)S、NH4CN、(NH4)2CO3等），固定銨鹽（如NH4C1、NH4CNS、(NH4)SO4和(NH4)S2O3等）的含量較少。當其溶液加熱至100℃即分解的銨鹽為揮發(fā)銨鹽，需加熱到220~250℃或有堿存在的情況下才能分解的銨鹽叫固定銨鹽。

　　2.橫管式冷卻器間接初冷工藝流程

　　橫管式煤氣初冷器冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內。水通道分上下兩段，上段用循環(huán)水冷卻，下段用制冷水冷卻，將煤氣溫度冷卻到22℃以下。橫管式初冷器煤氣通道，—般分上中下三段，上段用循環(huán)氨水噴灑，中段和下段用冷凝液噴灑，根據上、中、下段冷凝液量和熱負荷的計算可知：上段和中段冷凝液量約占總量的95％，而下段冷凝液量?jì)H占總量的5％；從上段和中段流至下段的冷凝液由45℃降至30℃的顯熱及噴灑的冷凝液冷卻顯熱，約占總熱負荷的60％；下段冷凝液的冷凝圖2-5-1 橫管式煤氣初冷工藝流程潛熱及冷卻至30℃的顯熱，約占總熱負荷20%；下段噴灑冷凝液的冷卻顯熱，約占總熱負荷20%。

　　3.剩余氨水量的計算

　　在氨水循環(huán)系統中，由于加入配煤水分和煉焦時(shí)產(chǎn)生的化合水，使氨水量增多而形成所謂的剩余氨水。這部分氨水從循環(huán)氨水泵出口管路上引出，送去蒸氨。

　　顯然，剩余氨水量取決于配煤水分和化合水的數量以及煤氣初冷后集合溫度的高低．

　　煤氣初冷的集合溫度不宜偏高，否則會(huì )帶來(lái)下列問(wèn)題：

　?、倜簹庵兴吭龆?，體積變大，致使鼓風(fēng)機能力不足，影響煤氣正常輸送。

　?、诮褂蜌饫淠式档?，初冷后煤氣中焦油含量增多，影響后續工序生產(chǎn)操作。

　?、墼诔趵淦鲀?，煤氣冷卻到一定程度（一般認為55℃）以下，萘蒸汽凝華呈細小薄片晶體析出，可溶入焦油中，溫度愈低，煤氣中萘蒸汽含量也愈少，當集合溫度高時(shí)，煤氣中含萘量將更顯著(zhù)增大。

　　由上述可見(jiàn)，在煤氣初冷操作中，必須保證初冷器后集合溫度不高于規定值，并盡可能地脫除煤氣中的萘。

　　二、煤氣的直接初冷

　　煤氣的直接初步冷卻，是在直接冷卻塔內由煤氣和冷卻水直接接觸傳熱完成的。

　　由吸氣主管來(lái)的80～85℃的煤氣，經(jīng)過(guò)氣液分離器進(jìn)入并聯(lián)的直接式初冷塔，用氨水噴灑冷卻到25～28℃，然后由鼓風(fēng)機送至捕焦油器，捕除焦油霧后，將煤氣送往回收氨工段。

　　由氣液分離器分離出的氨水、焦油和焦油渣，經(jīng)焦油盒分出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，從澄清池出來(lái)的氨水用泵送回集氣管?chē)姙⒗鋮s煤氣。澄清池底部的焦油流入焦油池，然后用泵抽送到焦油槽，再送往焦油車(chē)間加工處理。焦油盒底部的焦油渣由人工撈出。

　　初冷塔底部流出的氨水和冷凝液經(jīng)水封槽進(jìn)入初冷循環(huán)氨水澄清池，與洗氨塔來(lái)的氨水混合并在澄清池與焦油進(jìn)行分離。分離出來(lái)的焦油與上述焦油混合。澄清后的氨水則用泵送入冷卻器冷卻后，送至初冷塔循環(huán)使用。剩余氨水則送去蒸氨或脫酚。

　　煤氣直接初冷，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。某廠(chǎng)實(shí)測生產(chǎn)數據表明，在直接初冷塔內，可以洗去90％以上的焦油，80％左右的氨，60%以上的萘，以及約50%的硫化氫和氰化氫。這對后面洗氨洗苯過(guò)程及減少設備腐蝕都有好處。

　　同煤氣間接初冷相比，直接初冷還具有冷卻效率較高， 煤氣壓力損失小，基建投資較少等優(yōu)點(diǎn)。但也具有工藝流程較復雜。動(dòng)力消耗較大，循環(huán)氨水冷卻器易腐蝕易堵塞、各澄清池污染嚴重，大氣環(huán)境惡劣等缺點(diǎn)。因此目前大型焦化廠(chǎng)還很少單獨采用這種煤氣直接冷卻流程

　　三、間冷和直冷結合的煤氣初冷

　　如前所述煤氣的直接初冷，是在直接冷卻塔內，由煤氣和冷卻水(經(jīng)冷卻后的氨水焦油混合液)直接觸傳熱而完成的。此法不僅冷卻了煤氣，且具有凈化煤氣效果良好、設備結構簡(jiǎn)單造價(jià)低及煤氣阻力小等優(yōu)點(diǎn)。間冷直冷結合的煤氣初冷工藝即是將二者優(yōu)點(diǎn)結合的方法，在國內外大型焦化已得到采用。

　　自集氣管來(lái)的荒煤氣幾乎為水蒸汽所飽和，水蒸汽熱焓約占煤氣總熱焓的94%，所以煤氣 在高溫階段冷卻所放出的熱量絕大部分為水蒸汽冷凝熱，因而傳熱系數較高；而且在溫度較高時(shí)(高于52℃)，萘不會(huì )凝結造成設備堵塞。所以，煤氣高溫冷卻階段宜采用間接冷卻。而在低溫冷卻階段，由于煤氣中水汽含量已大為減少，氣體對壁面間的對流傳熱系數低，同時(shí)萘的凝結也易于造成堵塞。所以，此階段宜采用直接冷卻。

　　第三節 焦油氨水的分離

　　一、焦油氨水混合物的性質(zhì)及分離要求

　　在用循環(huán)氨水于集氣管內噴灑荒煤氣時(shí)，約60%的焦油冷凝下來(lái)，這種集氣管焦油是重質(zhì)焦油，其相對密度(20℃) 1.22左右，黏度較大，其中混有一定數量的焦油渣。

　　煤氣再初冷器中冷卻，冷凝下來(lái)的焦油為輕質(zhì)焦油。其輕組分含量較多。在兩種氨水混合分離流程中，上述輕質(zhì)焦油和重質(zhì)焦油的混合物稱(chēng)之為混合焦油?；旌辖褂?0℃密度可降至1.15~1.19kg/1，黏度比重質(zhì)焦油減少20％~45％，焦油渣易于沉淀下來(lái)，混合焦油質(zhì)量明顯改善。但在焦油中仍存在一些浮焦油渣，給焦油分離帶來(lái)一定困難。

　　焦油的脫水直接受溫度和循環(huán)氨水中固定銨鹽含量的影響，在80~90℃和固定銨鹽濃度較低情況下，焦油與氨水較易分離。因此，在獨立的氨水分離系統中，集氣管焦油脫水程度較差，而在采用混合氨水分離流程時(shí)，混合焦油的脫水程度較好，但只進(jìn)行一步澄清分離仍不能達到要求的脫水程度，還須在焦油貯槽內保持80~90℃條件下進(jìn)一步脫水。

　　二、焦油氨水混合物的分離方法和流程

　　三、焦油質(zhì)量的控制

　　焦油中水分、灰分、甲苯不溶物是焦油質(zhì)量的重要指標，它主要取決于冷凝工序的生產(chǎn)操作。操作中應注意如下幾點(diǎn)：

　　(1)焦油氨水澄清槽內應保持—定的焦油層厚度，—般為1.5～2m，排出焦油時(shí)應連續均勻，不宜過(guò)快，要求夾帶的氨水和焦油渣盡可能少，最好應裝有自動(dòng)控制裝置。

　　(2)嚴禁在焦油澄清槽內隨意排入生產(chǎn)中的雜油、雜水，以利于焦油、氨水、焦油渣分層，便于分離。

　　(３)靜置脫水的焦油儲槽，嚴格控制溫度在80~90℃，保證靜置時(shí)間在兩晝夜以上。同時(shí)應按時(shí)放水，向精制車(chē)間送油時(shí)應均勻進(jìn)行，且保持槽內有一定的庫存量。

　　(４)嚴格控制初冷器后的集合溫度符合工藝要求，避免因增錦工機吸力而增加煤粉和焦粉的帶入量。另外，焦爐操作應力求穩定，嚴格執行各項技術(shù)操作規定，盡量減少因煤粉、焦粉帶入煤氣而形成焦油渣，防止焦油氨水分離困難。

　?。ǎ担C械化氨水澄清槽氨水滿(mǎn)流情況、焦油壓油情況、油水界面升降，減速機、刮渣機運行情況保持正常。

　　第四節 煤氣冷卻和冷凝的主要設備

　　一、煤氣冷卻設備

　　1. 立管式間接冷卻器

　　2．橫管式間接冷卻器

　　二、澄清分離設備

　　焦油、氨水和焦油渣組成的液體混合物是一種懸浮液和乳濁液的混合物，焦油和氨水的密度差較大，容易分離。因此所采用的焦油氨水澄清分離設備多是根據分離粗懸浮液的沉降原理制作的。主要有臥式機械化氨水澄清槽、立式焦油氨水分離器、雙錐形氨水分離器等。廣泛應用的是臥式機械化氨水澄清槽。

　　第三章 煤氣的輸送和焦油霧的清除

　　第一節 煤氣輸送系統

　　煤氣由炭化室出來(lái)經(jīng)集氣管、吸氣管、冷卻及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品回收設備直到煤氣貯罐或送回焦爐或到下游用戶(hù)，要通過(guò)很長(cháng)的管路及各種設備。為了克服這些設備和管道阻力及保持足夠的煤氣剩余壓力，需設置煤氣鼓風(fēng)機。同時(shí)，在確定化產(chǎn)回收工藝流程及選用設備時(shí)，除考慮工藝要求外，還應該使整個(gè)系統煤氣輸送阻力盡可能小，以減少鼓風(fēng)機的動(dòng)力消耗。

　　一、煤氣輸送系統及阻力

　　煤氣輸送系統的阻力，因回收工藝流程及所用設備的不同而有較大差異，同時(shí)也因煤氣凈化程度的不同及是否有堵塞情況而有較大波動(dòng)。

　　鼓風(fēng)機一般設置在初冷器后面。這樣，鼓風(fēng)機吸入的煤氣體積小，負壓下操作的設備和煤氣管道少。有的焦化廠(chǎng)將油洗萘塔及電捕焦油器設在鼓風(fēng)機前，進(jìn)入鼓風(fēng)機的煤氣中焦油、萘含量少，可減輕鼓風(fēng)機及以后設備堵塞，有利于化學(xué)產(chǎn)品回收和煤氣凈化。

　　二、煤氣輸送管路

　　煤氣管道管徑的選用和管件設置是否合理及操作是否正常，對焦化廠(chǎng)生產(chǎn)具有重要意義。煤氣輸送管路一般分為出爐煤氣管路（煉焦車(chē)間吸氣管至煤氣凈化的最后設備）和回爐煤氣管路；若焦爐用高爐煤氣加熱，還有自煉鐵廠(chǎng)至煉焦焦爐的高爐煤氣管路。這些管路的合理設置與維護都是至關(guān)重要的。

　　1.煤氣管道的管徑選擇

　　選用的煤氣流速大時(shí)，管道直徑可減小，鋼材耗量也相應降低，節省基建投資，但這會(huì )使管路阻力增大，因而鼓風(fēng)機的動(dòng)力消耗也隨之增大；當流速小時(shí)，情況則相反。所以，所選用的適宜流速應該是折舊費、維修費和操作費構成的總費用最低

　?。? 煤氣管道應有一定的傾斜度，以保證冷凝液按預定方向自流。吸氣主管順煤氣流向傾斜度10‰，鼓風(fēng)機前后煤氣管道順煤氣流向傾斜度為5‰，逆煤氣流向為7‰，飽和器后至粗苯工序前煤氣管道逆煤氣流向傾斜度為7～15‰。

　?。? 管路的熱延伸和補償

　　管路隨季節的變化以及管內介質(zhì)和保溫情況的不同，都有溫度的變化。當溫度升高和降低時(shí)，管路必然發(fā)生膨脹或收縮變化，變化的數值可由計算得出。

　　在焦爐煤氣管道上一般采用填料函式補償器，在高爐煤氣管道上一般采用鼓式補償器。直徑較小的煤氣管道可用U管自動(dòng)補償，對于小型焦化廠(chǎng)的煤氣管道，由于直徑較小、轉彎較多等特點(diǎn)，則可以充分利用彎管的自動(dòng)補償。

　　4.安裝自動(dòng)放散裝置

　　5.其他輔助設施

　　第二節　鼓風(fēng)機及其操作性能

　　一、離心式鼓風(fēng)機

　　1.離心式鼓風(fēng)機的構造及工作原理

　　離心式鼓風(fēng)機又稱(chēng)渦輪式或透平式鼓風(fēng)機，由電動(dòng)機或汽輪機驅動(dòng)。其構造如圖3—2所示，離心式鼓風(fēng)機由導葉輪，外殼和安裝在軸上的兩個(gè)工作葉輪組成。

　　煤氣由吸入口進(jìn)入高速旋轉的第一工作葉輪，在離心力的作用下，增加了動(dòng)能并被甩向葉輪外面的環(huán)形空隙，于是在葉輪中心處形成負壓，煤氣即被不斷吸入。由葉輪甩出的煤氣速度很高，當進(jìn)入環(huán)形空隙后速度減小，其部分動(dòng)能變成靜壓能，并沿導葉輪通道進(jìn)入第二葉輪，產(chǎn)生與第一葉輪及環(huán)隙相同的作用，煤氣的靜壓能再次得到提高，經(jīng)出口連接管被送入管路中。煤氣的壓力是在轉子的各個(gè)葉輪作用下．并經(jīng)過(guò)能量轉換而得到提高。

　　顯然，葉輪的轉速越高，煤氣的密度越大，作用于煤氣的離心力即越大，則出口煤氣的壓力也就越高。

　　2.鼓風(fēng)機輸氣能力及軸功率的計算

　　3.煤氣在鼓風(fēng)機中的溫升

　　在離心式鼓風(fēng)機內，煤氣被壓縮所產(chǎn)生的熱量，絕大部分被煤氣吸收，只有小部分熱量散失。因此，煤氣在鼓風(fēng)機內的壓縮過(guò)程可以近似地視為絕熱過(guò)程。

　　二. 離心式鼓風(fēng)機的性能與調節

　　焦化廠(chǎng)中鼓風(fēng)機操作非常重要，既要輸送煤氣，，又要保持炭化室和集氣管的壓力穩定。在正常生產(chǎn)情況下，集氣管壓力用壓力自動(dòng)調節機調節，但當調節范圍不能滿(mǎn)足生產(chǎn)變化的要求時(shí)，即須對鼓風(fēng)機操作進(jìn)行必要的調整鼓風(fēng)機在一定轉速下的生產(chǎn)能力與總壓頭之間有一定的關(guān)系，可用圖3-3所示鼓風(fēng)機Q—H特性曲線(xiàn)來(lái)表示。

　　曲線(xiàn)有一最高點(diǎn)B，相應于B點(diǎn)壓頭(最高壓頭)的輸送量稱(chēng)為臨界輸送量。鼓風(fēng)機不允許在B點(diǎn)的左側范圍內操作，因在此范圍內鼓風(fēng)機輸送量波動(dòng)，并會(huì )發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生“飛動(dòng)”現象。只有在B點(diǎn)右側延伸的特性曲線(xiàn)范圍內操作才是穩定的。所以，B點(diǎn)右側的特性曲線(xiàn)范圍是鼓風(fēng)機的穩定工作區，B點(diǎn)的左側為鼓風(fēng)機的不穩定工作區。

　　當鼓風(fēng)機的運行工況改變時(shí)，要用調節的手段使鼓風(fēng)機處于穩定工作區，維護其穩定運行。常用的調節方法有以下幾種：

　?。?）改變轉速。當改變鼓風(fēng)機轉速時(shí)，流量與性能曲線(xiàn)相應改變。此法調節范圍寬，經(jīng)濟性好，是離心式鼓風(fēng)機的最佳調節手段。

　?。?）進(jìn)口節流。調節鼓風(fēng)機吸入口的閥門(mén)開(kāi)度時(shí)，鼓風(fēng)機的特性曲線(xiàn)隨之改變。如圖3-5所示 ，當吸入開(kāi)閉器的開(kāi)度變小時(shí)，鼓風(fēng)機的不穩定工作范圍隨之變小，鼓風(fēng)機的輸送能力及總壓頭也均相應減小。此調節方法簡(jiǎn)單，適用于固定轉速機組的調節，但由于鼓風(fēng)機前吸力增大，會(huì )使壓縮比(P2/P1)變大，則鼓風(fēng)機軸功率消耗及煤氣溫升增高，故較少采用此法。

　?。?）出口節流。調節鼓風(fēng)機出口的閥門(mén)開(kāi)度，調節方法簡(jiǎn)單，但經(jīng)濟性差，適用于小功率機組的調節。

　　電動(dòng)鼓風(fēng)機如果用出入口開(kāi)閉器進(jìn)行調節時(shí)，應特別注意鼓風(fēng)機電機電流的變化，一般操作電流不應小于電機額定電流的60%，以防止發(fā)生“飛動(dòng)”現象。

　?。?） 交通管調節。當煤氣流量減少時(shí)，調節交通管的閥門(mén)開(kāi)閉度，使一部分出口煤氣返回吸入口，以維持鼓風(fēng)機的正常運行。交通管調節有“大循環(huán)”和“小循環(huán)”兩種方式。

　　當鼓風(fēng)機能力較大，而輸送的煤氣量較小時(shí)，為保證鼓風(fēng)機工作穩定，可用如圖3-6所示的小循環(huán)管來(lái)調節鼓風(fēng)機的操作，按調節閥門(mén)的開(kāi)度大小，使由鼓風(fēng)機壓出的煤氣部分重新回到吸入管，這種方法稱(chēng)為“小循環(huán)”調節。

　　當焦爐剛開(kāi)工投產(chǎn)或因故大幅度延長(cháng)結焦時(shí)間時(shí)煤氣發(fā)生量過(guò)少，低于“小循環(huán)”調的限度時(shí)，則易采用“大循環(huán)”調節方法。

　　如圖3-7所示，“大循環(huán)”調節就是通過(guò)“大循環(huán)”調節閥門(mén)將鼓風(fēng)機壓出的部分煤氣經(jīng)煤氣大循環(huán)管送到初冷器前的煤氣管道中，經(jīng)過(guò)冷卻后，再回到鼓風(fēng)機去。根據實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗獲知，當煤氣量為鼓風(fēng)機額定能力的1/4~1/3時(shí)，就需采用煤氣“大循環(huán)”調節措施。顯然“大循環(huán)”調節方法可較好地解決煤氣溫升過(guò)高的問(wèn)題，但同樣要增加鼓風(fēng)機能量的消耗，同時(shí)會(huì )增加初冷器的負荷及冷卻水的用量。如果進(jìn)入鼓風(fēng)機的煤氣量過(guò)小時(shí)，經(jīng)過(guò)風(fēng)機多次循環(huán)后，鼓風(fēng)機后煤氣溫度仍會(huì )發(fā)生升溫過(guò)高，這時(shí)應適當調整鼓風(fēng)機煤氣出口開(kāi)閉器開(kāi)度，以防軸瓦損壞。

　　三、 羅茨式鼓風(fēng)機

　　羅茨鼓風(fēng)機有一鑄鐵外殼，殼內裝有兩個(gè)“8”字形的用鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉子，并將氣缸分成兩個(gè)工作室。兩個(gè)轉子裝在兩個(gè)互相平行的軸上，在這兩個(gè)軸上又各裝有一個(gè)互相咬合、大小相同的齒輪，當電動(dòng)機經(jīng)由皮帶輪帶動(dòng)主軸轉子時(shí)，主軸上的齒輪又帶動(dòng)了從動(dòng)軸上的齒輪，所以?xún)蓚€(gè)轉子做相對反向轉動(dòng)，此時(shí)一個(gè)工作室吸入氣體，由轉子推入另一個(gè)工作室而將氣體壓出。每個(gè)轉子與機殼內壁及與另一個(gè)轉子表面均需緊密配合，其間隙一般為0.25~0.40mm。

　　第四節 煤氣中焦油霧的清除

　　一、煤氣中焦油霧的形成和清除目的

　　煤氣中的焦油霧是在煤氣冷卻過(guò)程中形成的?；拿簹庵兴褂驼魵?0~120g/m3，在初冷過(guò)程中，除有絕大部分冷凝下來(lái)形成焦油液體外，還會(huì )形成焦油霧，以?xún)瘸涿簹獾慕褂蜌馀轄顟B(tài)或極細小的焦油滴(φ1~17μm)存在于煤氣中。由于焦油霧滴又輕又小，其沉降速度小于煤氣運行速度，因而懸浮于煤氣中并被煤氣帶走。

　　初冷器后煤氣中焦油霧的含量一般為2~5g/m3(立管初冷器后)或1.0~2.5g/m3(橫管冷卻器后或直接冷卻塔后)。煤氣中焦油霧需較徹底地清除，否則對化產(chǎn)回收操作產(chǎn)生嚴重影響。

　　焦油霧在飽和器凝結下來(lái)，會(huì )使硫銨質(zhì)量變壞，酸焦油增多，并可能使母液起泡沫，降低母液密度，而使煤氣有從飽和器滿(mǎn)流槽中沖出的危險；．焦油霧進(jìn)入洗苯塔內，會(huì )使洗油質(zhì)量變壞，影響粗苯的回收；當煤氣進(jìn)行脫除硫化氫時(shí)，焦油霧會(huì )使脫硫塔脫硫效率降低，對水洗氨系統，焦油霧會(huì )造成煤氣脫萘效果差和洗氨塔的堵塞。因此，必須采用專(zhuān)門(mén)的設備予以清除，化產(chǎn)回收工藝要求煤氣中所含焦油量最好低于0.02g/m3。從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程度來(lái)看，采用電捕焦油器最為經(jīng)濟可靠。

　　二、電捕焦油器

　　1. 電捕焦油器的工作原理 根據板狀電容的物理原理，如在兩金屬板間維持很強的電場(chǎng)，使含有塵灰或霧滴的氣體通過(guò)其間，氣體分子發(fā)生電離，生成帶有正電荷或負電荷的離子，于是正離子向陰極移動(dòng)，負離子向陽(yáng)極移動(dòng)。當電位差很高時(shí)，具有很大速度(超過(guò)臨界速度)和動(dòng)能的離子和電子與中性分子碰撞而產(chǎn)生新的離子(即發(fā)生碰撞電離)，使兩極間大量氣體分子均發(fā)生電離作用。離子與霧滴的質(zhì)點(diǎn)相遇而附于其上，使質(zhì)點(diǎn)帶有電荷，即可被電極吸引而從氣體中除去。但金屬平板形成的是均勻電場(chǎng)，當電壓增大到超過(guò)絕緣電阻時(shí)，兩極之間便會(huì )產(chǎn)生火花放電，這不僅會(huì )引致電能損失，且能破壞凈化操作。

　　為了避免火花放電或發(fā)生電弧，應采用如圖3-9(a ) 、(b)、(c)所示的不均勻電場(chǎng)。圖中(a)為均勻電場(chǎng);(b)為管式電捕焦油器所采用的不均勻電場(chǎng)，用金屬圓管和沿管中心安裝的拉緊導線(xiàn)作為正、負電極; (c)為環(huán)板式電捕焦油器采用的不均勻電場(chǎng)，是以同心圓環(huán)形金屬板和設置其間的金屬導線(xiàn)作為正負電極。

　　在不均勻電場(chǎng)中，當兩極間電位差增高時(shí)，電流強度并不發(fā)，生急劇的變化。這是因在導線(xiàn)附近的電場(chǎng)強度很大，導線(xiàn)附近的離子能以較大的速度運動(dòng)，使被碰撞的煤氣分子離子化，而離導線(xiàn)中心較遠處，電場(chǎng)強度小，離子的速度和動(dòng)能不能使相遇的分子離子化，因而絕緣電阻只在—導線(xiàn)附近電場(chǎng)強度最大處發(fā)生擊穿,即形成局部電離放電現象,這種現象稱(chēng)為電暈現象,導線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生電暈現象的空間稱(chēng)為電暈區,導線(xiàn)既成為電暈極。

　　由于在電暈區內發(fā)生急劇的碰撞電離，形成了大量正、負離子。負離子的速度比正離子大(為正離子的1.37倍)，所以電暈極常取為負極，圓管或環(huán)形金屬板則取為正極，因而速度大的負離子即向管壁或金屬板移動(dòng)，正離子則移向電暈極。在電暈區內存在兩種離子，而電暈區外只有負離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內，焦油霧滴只能成為帶有負電荷的質(zhì)點(diǎn)而向管壁或板壁移動(dòng)。由于圓管或金屬板是接地的，荷電焦油質(zhì)點(diǎn)到達管壁或板壁時(shí)，既放電而沉淀于板壁上，故正極也稱(chēng)為沉淀極。

　　由于存在正離子的電暈區很小，且電暈區內正負離子有中和作用，所以電暈極上沉積的焦油量很少，絕大部分焦油霧均在沉淀極沉積下來(lái)。煤氣離子經(jīng)在兩極放電后，則重新轉變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸出。

　　初冷器后煤氣中絕大部分焦油是以焦油霧的狀態(tài)存在的，所以在電捕焦油器正常操作情況下，煤氣中焦油霧可被除去99％左右。

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焦化廠(chǎng)用羅茨風(fēng)機抽煤氣的吸力控制：煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工 第一講 煤氣輸送系統和鼓風(fēng)機 模塊三 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機.ppt

　　在額定轉速的50—125%范圍內，離心鼓風(fēng)機的Q—H特性曲線(xiàn)如圖3-4。由圖可見(jiàn)，隨轉速的降低，鼓風(fēng)機的不穩定工作區范圍縮小，即使在煤氣輸送量很小情況下也不易產(chǎn)生“飛動(dòng)”現象。 　　鼓風(fēng)機允許的最大轉速值稱(chēng)為額定轉速，鼓風(fēng)機的運轉速度在一定范圍內，會(huì )出現工作不均衡，輸氣量波動(dòng)，并發(fā)生振動(dòng)等現象，該轉速稱(chēng)為臨界轉速。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 圖3-4　轉速變更時(shí)鼓風(fēng)機的Q—H特性曲線(xiàn) 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 　　改變轉速適用于汽輪機和變速電動(dòng)機驅動(dòng)的鼓風(fēng)機或安裝有液力偶合器的鼓風(fēng)機。當用蒸汽透平機帶動(dòng)鼓風(fēng)機時(shí)，只要改變進(jìn)入透平機的蒸汽量，即可改變透平機的轉速，亦即改變鼓風(fēng)機的轉速；當用變頻電動(dòng)機作原動(dòng)機時(shí)，通過(guò)改變電動(dòng)機的轉速，即可改變鼓風(fēng)機轉速；液力偶合器是以液體為介質(zhì)來(lái)傳遞功率的傳動(dòng)裝置，通過(guò)改變液力偶合器工作腔內液體的充滿(mǎn)度，使原動(dòng)機轉速不變的條件下，實(shí)現鼓風(fēng)機的無(wú)級變速。調速液力偶合器功能：無(wú)級調速、過(guò)載保護、減緩沖擊、隔離振動(dòng)、空載啟動(dòng)、緩慢加速、高效傳動(dòng)。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 　?。?）進(jìn)口節流。調節鼓風(fēng)機吸入口的閥門(mén)開(kāi)度時(shí)，鼓風(fēng)機的特性曲線(xiàn)隨之改變。如圖3-5所示 ，當吸入開(kāi)閉器的開(kāi)度變小時(shí)，鼓風(fēng)機的不穩定工作范圍隨之變小，鼓風(fēng)機的輸送能力及總壓頭也均相應減小。此調節方法簡(jiǎn)單，適用于固定轉速機組的調節，但由于鼓風(fēng)機前吸力增大，會(huì )使壓縮比(P2/P1)變大，則鼓風(fēng)機軸功率消耗及煤氣溫升增高，故較少采用此法。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 圖3-5 　以吸力管開(kāi)閉器調節時(shí)鼓風(fēng)機的特性曲線(xiàn) 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 　?。?）出口節流。調節鼓風(fēng)機出口的閥門(mén)開(kāi)度，調節方法簡(jiǎn)單，但經(jīng)濟性差，適用 于小功率機組的調節。 電動(dòng)鼓風(fēng)機如果用出入口開(kāi)閉器進(jìn)行調節時(shí)，應特別注意鼓風(fēng)機電機電流的變化，一般操作電流不應小于電機額定電流的60%，以防止發(fā)生“飛動(dòng)”現象。 　?。?） 交通管調節。當煤氣流量減少時(shí)，調節交通管的閥門(mén)開(kāi)閉度，使一部分出口煤氣返回吸入口，以維持鼓風(fēng)機的正常運行。交通管調節有“大循環(huán)”和“小循環(huán)”兩種方式。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 　　當鼓風(fēng)機能力較大，而輸送的煤氣量較小時(shí)，為保證鼓風(fēng)機工作穩定，可用如圖3-6所示的小循環(huán)管來(lái)調節鼓風(fēng)機的操作，按調節閥門(mén)的開(kāi)度大小，使由鼓風(fēng)機壓出的煤氣部分重新回到吸入管，這種方法稱(chēng)為“小循環(huán)”調節。 　　“小循環(huán)”調節方法很方便，但顯然鼓風(fēng)機能量有一部分白白浪費在循環(huán)煤氣上。此外，因為有部分已被加熱升溫的煤氣返回鼓風(fēng)機并經(jīng)再次壓縮，因而煤氣溫升會(huì )更高。如：某廠(chǎng)用能力為1200m3/min的鼓風(fēng)機抽送一座焦爐的煤氣發(fā)生量為28000m3/h時(shí)，采用鼓風(fēng)機“小循環(huán)”調節，曾使煤氣升溫接近90℃，鼓風(fēng)機軸瓦溫度近70℃，發(fā)生了軸瓦損壞事故。所以，“小循環(huán)”調節是很有限的。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 　　當焦爐剛開(kāi)工投產(chǎn)或因故大幅度延長(cháng)結焦時(shí)間時(shí)煤氣發(fā)生量過(guò)少，低于“小循環(huán)”調的限度時(shí)，則易采用“大循環(huán)”調節方法。 　　如圖3-7所示，“大循環(huán)”調節就是通過(guò)“大循環(huán)”調節閥門(mén)將鼓風(fēng)機壓出的部分煤氣經(jīng)煤氣大循環(huán)管送到初冷器前的煤氣管道中，經(jīng)過(guò)冷卻后，再回到鼓風(fēng)機去。根據實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗獲知，當煤氣量為鼓風(fēng)機額定能力的1/4~1/3時(shí)，就需采用煤氣“大循環(huán)”調節措施。顯然“大循環(huán)”調節方法可較好地解決煤氣溫升過(guò)高的問(wèn)題，但同樣要增加鼓風(fēng)機能量的消耗，同時(shí)會(huì )增加初冷器的負荷及冷卻水的用量。如果進(jìn)入鼓風(fēng)機的煤氣量過(guò)小時(shí)，經(jīng)過(guò)風(fēng)機多次循環(huán)后，鼓風(fēng)機后煤氣溫度仍會(huì )發(fā)生升溫過(guò)高，這時(shí)應適當調整鼓風(fēng)機煤氣出口開(kāi)閉器開(kāi)度，以防軸瓦損壞。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 　　為了擴大離心式鼓風(fēng)機的穩定工況范圍，上述調節方法可聯(lián)合使用。 　　為保證鼓風(fēng)機的正常運轉，對冷凝液排出管應按時(shí)用蒸汽清掃，保證冷凝液及焦油及時(shí)排出。 　　 三、 羅茨式鼓風(fēng)機 　　1.羅茨鼓風(fēng)機的構造 　　羅茨鼓風(fēng)機是利用轉子轉動(dòng)時(shí)的容積變化來(lái)吸入和排出煤氣，用電動(dòng)機驅動(dòng)。其構造見(jiàn)圖3-8。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 　　羅茨鼓風(fēng)機有一鑄鐵外殼，殼內裝有兩個(gè)“8”字形的用鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉子，并將氣缸分成兩個(gè)工作室。兩個(gè)轉子裝在兩個(gè)互相平行的軸上，在這兩個(gè)軸上又各裝有一個(gè)互相咬合、大小相同的齒輪，當電動(dòng)機經(jīng)由皮帶輪帶動(dòng)主軸轉子時(shí)，主軸上的齒輪又帶動(dòng)了從動(dòng)軸上的齒輪，所以?xún)蓚€(gè)轉子做相對反向轉動(dòng)，此時(shí)一個(gè)工作室吸入氣體，由轉子推入另一個(gè)工作室而將氣體壓出。每個(gè)轉子與機殼內壁及與另一個(gè)轉子表面均需緊密配合，其間隙一般為0.25~0.40mm。 第一講 煤氣輸送和鼓風(fēng)機 間隙過(guò)大即有一定數量的

焦化廠(chǎng)用羅茨風(fēng)機抽煤氣的吸力控制：羅茨鼓風(fēng)機

　　我司（無(wú)錫羅茨鼓風(fēng)機廠(chǎng)）是主要從事于生產(chǎn)L系列羅茨鼓風(fēng)機的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)，生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機已有30多年歷史，今天就來(lái)說(shuō)如何對高壓鼓風(fēng)機進(jìn)行變頻改造。

　　本文對焦爐煤氣加壓控制系統進(jìn)行了分析，在焦爐煤氣加壓機控制系統中運用變頻調速技術(shù)對其進(jìn)行改造，從而實(shí)現煤氣加壓機運轉的自動(dòng)調節，有效的穩定了焦爐煤氣母管壓力，保證安全運行，并且達到節約能源的效果。解決了兩臺鼓風(fēng)機并列運行，靠調節回流閥無(wú)法實(shí)現壓力恒定這個(gè)始終困擾焦爐生產(chǎn)的難題。

　　關(guān)鍵詞：焦爐煤氣鼓風(fēng)機、高壓變頻器、壓力PID閉環(huán)控制、鼓風(fēng)機無(wú)擾切換

　　一、前言

　　天鐵冶金集團有限公司焦化廠(chǎng)現有58型焦爐兩座和JN43-80型焦爐一座，以及配套的備煤、煤氣；凈化、輔助化工原料回收、污水處理等一套完善的生產(chǎn)系統，年產(chǎn)焦炭112萬(wàn)噸，焦爐煤氣5億立方米，焦油45000噸，粗苯13000噸，硫酸銨15000噸，以及日處理污水2400噸的能力。

　　隨著(zhù)焦炭產(chǎn)量提高，煤氣收集壓力增大，原抽氣鼓風(fēng)機一運兩備的運行方式在夏季高溫天氣情況下已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，主要原因是煤氣壓力增大、溫度增高，若不能及時(shí)排出將可能發(fā)生爆炸。焦爐生產(chǎn)工藝中，集氣管煤氣壓力的控制效果將直接影響焦爐的生產(chǎn)。如果爐內壓力過(guò)高，會(huì )導致焦爐冒黑煙，煤氣外泄，嚴重污染環(huán)境，給現場(chǎng)工人的工作和健康造成極大影響和危害；如果爐內壓力過(guò)低，炭化室將出現負壓操作，會(huì )吸入大量空氣，浪費大量的煤氣，嚴重影響焦炭和煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量，并且長(cháng)期負壓操作將會(huì )影響焦爐的正常生產(chǎn)及壽命。

　　如果要鼓風(fēng)機實(shí)施兩運一備運行方式，通過(guò)調整回流閥（也稱(chēng)小循環(huán)閥）的開(kāi)度來(lái)調節煤氣總管壓力，由于鼓風(fēng)機前后壓差較大，使得調節閥輕微動(dòng)作，總管壓力就會(huì )發(fā)生劇烈波動(dòng)，超過(guò)工藝容許范圍。因此會(huì )引起回爐煤氣壓力及外網(wǎng)用戶(hù)煤氣量均發(fā)生劇變，造成焦爐煤氣量不足或外網(wǎng)用戶(hù)不能正常生產(chǎn)，并且煤氣回流造成能量浪費。通過(guò)多方調研，焦化廠(chǎng)的技術(shù)人員提出使用變頻調速來(lái)改變鼓風(fēng)機轉速，從而調節集氣管的壓力方案。

　　高壓變頻器的產(chǎn)業(yè)化在80年代中期才開(kāi)始形成，但隨著(zhù)大功率電力電子器件的迅速發(fā)展和巨大的市場(chǎng)推動(dòng)力，高壓變頻器十多年來(lái)的發(fā)展非常迅速，使用器件已經(jīng)從SCR、GTR、GTO發(fā)展到IGBT、IECT、IGCT（SGCT）等，功率范圍從幾百kW到幾十MW，技術(shù)已經(jīng)成熟，可靠性得到保證，應用越來(lái)越廣。天鐵冶金集團有限公司焦化廠(chǎng)在考察對比了國內外多家高壓變頻器生產(chǎn)廠(chǎng)家后,決定選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A系列高壓變頻器。HARSVERT-A系列高壓變頻器性能穩定,可靠性高,并且已在電力、冶金、石化、市政供水、水泥等多個(gè)領(lǐng)域成功應用，得到了用戶(hù)的普遍認可和市場(chǎng)的長(cháng)久考驗。

　　二、系統方案設計

　　1.系統電氣設計

　　天鐵集團焦化廠(chǎng)有三臺D1350-1.237/0.887煤氣鼓風(fēng)機，平時(shí)采用一運兩備方式，夏季才用兩運一備方式。根據實(shí)際工況要求設計主回路電氣結構圖，選用HARSVERT-A型高壓變頻器一拖一和一拖二成功方案。

　　1.1電氣主回路原理

　　以1#鼓風(fēng)機為例說(shuō)明，工作原理是由3個(gè)真空接觸器KM11、KM12、KM13以及2個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS11、QS12組成（見(jiàn)圖一），其中KM11、KM12、KM13為高壓真空接觸器，用于變頻和工頻的電動(dòng)切換。QS11和QS12為高壓隔離開(kāi)關(guān)，一般情況下處于合閘狀態(tài)，僅在變頻器檢修時(shí)拉開(kāi)，用于電機工頻運行情況下對變頻器進(jìn)行安全檢修。3#、4#風(fēng)機的主回路工作原理也類(lèi)似。

　　特點(diǎn)：

　　1）可以實(shí)現工/變頻自動(dòng)切換功能。在變頻器出現嚴重故障時(shí)，系統能夠自動(dòng)切入工頻電網(wǎng)中，斷開(kāi)變頻器時(shí)，負載不用停機，滿(mǎn)足現場(chǎng)不能停機要求。

　　2）易實(shí)現一運兩備和兩運一備運行方式。即一臺變頻運行，一臺變頻備用，一臺工頻備用；兩臺變頻運行，一臺工頻備用。

　　1.2HARSVERT-A高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平電壓源型拓樸方式

　　其優(yōu)點(diǎn)是采用輸入多重化設計，高次諧波含量非常小，輸出采用單元模塊串聯(lián)，使得諧波含量極低，在無(wú)輸出濾波器的情況下，可使THD<0.3％，堪稱(chēng)“完善無(wú)諧波”高壓變頻器；極低的轉矩紋波和電機噪聲；功率因數可達0.95；對電機絕緣無(wú)損害，電纜長(cháng)度無(wú)限制；便于冗余設計。中文操作界面便于維修。

　　2.自動(dòng)化網(wǎng)路設計

　　控制系統由主控PLC、旁路柜控制PLC、高壓變頻器、上位機組成。其中主控系統采用西門(mén)子S7-300PLC、旁路柜內置西門(mén)子S7-200-PLC、上位機監控選用組態(tài)王軟件。通訊網(wǎng)路在底層采用Profibus DP總線(xiàn)，主控PLC和上位機監控系統采用以太網(wǎng)通訊。西門(mén)子S7-300PLC作為整個(gè)系統的控制核心，處理人機界面對系統的各種請求，對整個(gè)系統的參數進(jìn)行監控，實(shí)現對集氣管壓力的PID調節，維持管網(wǎng)的壓力恒定。自動(dòng)旁路柜集成有S7-200PLC,完成變頻工頻切換功能。上位機系統采用用戶(hù)熟悉的組態(tài)王監控軟件，與PLC的連接采用以太網(wǎng)方式?？紤]現場(chǎng)工況，對安全性、可靠性、穩定性要求都很高，我們現場(chǎng)控制級采用Profibus DP總線(xiàn)連接，監控操作級采用Ethernet方案，接入焦化廠(chǎng)局域網(wǎng)主服務(wù)器系統，實(shí)現遠程監視。配置上：西門(mén)子S7-200配置EM277 Profibus 總線(xiàn)模塊，S7-300選用315-2 DP,并配置CP341-1T 以太網(wǎng)模塊，PLC集成的DP接口用于連接S7-200，以太網(wǎng)模塊CP343-1T用于和上位機的以太網(wǎng)連接。

　　控制網(wǎng)絡(luò )具有如下特點(diǎn)：良好的穩定性、擴展性、軟硬件的開(kāi)放性以及友好的人機界面，上位機按冗余控制配置等優(yōu)點(diǎn)。

　　系統網(wǎng)絡(luò )圖

　　3.軟件設計

　　上位機系統選用亞控公司生產(chǎn)的組態(tài)王軟件。該軟件具有友好的人機界面，支持以太網(wǎng)絡(luò )?？梢院芊奖愕膶?shí)現遠程監視等功能。報表、報警功能強大，支持OPC，支持多種型號的PLC通訊。

　　軟件設計過(guò)程中，由于上位機的程序組態(tài)王不直接支持西門(mén)子的以太網(wǎng)通訊協(xié)議，因此需要利用OPC Server來(lái)作為過(guò)渡。這樣也使得局域網(wǎng)上的機器可以方便調用該機的參數，便于遠程監視。

　　S7-300 PLC采用Step 7軟件編程。軟件采用模塊化編程方式，把系統的各個(gè)工作編成一個(gè)個(gè)功能塊，在一個(gè)OB中調用，方便易用，便于用戶(hù)理解修改。支持梯形圖、語(yǔ)句表。采用一些容錯程序設計，加強系統的穩定性。

　　4.主要控制設計

　　4.1 油路冷卻系統自啟控制

　　每次鼓風(fēng)機啟動(dòng)前先啟動(dòng)液壓油泵，讓油流入升速器中，冷卻摩擦產(chǎn)生熱量，否則鼓風(fēng)機不能啟動(dòng)。在運行中如果主油泵壓力達不到要求，輔助油泵自動(dòng)啟動(dòng)，并能根據油溫自動(dòng)加熱。并對油路的堵塞情況、不同點(diǎn)的油溫檢測。

　　4.2 鼓風(fēng)機變頻、工頻自動(dòng)切換控制

　　一臺鼓風(fēng)機變頻運行，當變頻器故障跳閘時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)切換工頻運行，同時(shí)，小循環(huán)回流閥立即打開(kāi)，機前煤氣壓力控制靠調節的小循環(huán)閥開(kāi)度來(lái)實(shí)現。為了減小機前壓力無(wú)擾動(dòng)切換，小循環(huán)開(kāi)度初始值設為50%。

　　4.3 兩臺鼓風(fēng)機無(wú)擾動(dòng)切換控制

　　當1#鼓風(fēng)機變頻運行，要停機檢修變頻器或風(fēng)機時(shí)，投入3#鼓風(fēng)機。操作先用2#變頻器啟動(dòng)3#鼓風(fēng)機，同時(shí)停 1#變頻器。由于機前壓力實(shí)現PID閉環(huán)控制，使得1#變頻按照設定的減速時(shí)間，平滑停車(chē)，進(jìn)口閥門(mén)流量緩慢減小。相反，3#鼓風(fēng)機按照設定加速時(shí)間，轉速平滑上升，進(jìn)口閥門(mén)流量緩慢增加。這樣保證機前集氣母管壓力恒定，實(shí)現兩臺鼓風(fēng)機無(wú)擾動(dòng)切換，解決原控制系統下兩臺鼓風(fēng)機切換時(shí)產(chǎn)生的系統管網(wǎng)壓力發(fā)生劇烈波動(dòng)的問(wèn)題。（詳見(jiàn)系統流程圖）

　　4.4 機前壓力PID閉環(huán)控制

　　對于壓力、流量等被調參數來(lái)說(shuō)，對象調節通道時(shí)間常數T0較小，而負荷又變化較快，這時(shí)微分作用和積分作用都要引起振蕩，對調節質(zhì)量影響很大，故不采用微分調節規律。因此，焦爐煤氣壓力自動(dòng)調節控制、小循環(huán)閥自動(dòng)調節都采用PI調節。P值越大，比例調節作用越強，I值越小，積分作用越強

　　4.5 壓力傳感器掉線(xiàn)控制

　　對于一些可靠性要求非常高的控制系統，被控對象提出多點(diǎn)采集的理論，因此在機前母管上取兩個(gè)壓力采集點(diǎn)。把這兩點(diǎn)的壓力值送入PLC S7-300中比較，如果差值大于某個(gè)值，就認為壓力值小的傳感器故障。這樣保證采集壓力值的準確性，從而保證系統可靠性。

　　4.6 緊急故障預案措施

　　鼓風(fēng)變頻控制系統在主控室設計有緊急操作箱。在控制系統癱瘓情況下，操作轉換開(kāi)關(guān)，通過(guò)硬連接線(xiàn)斷開(kāi)變頻器上下接觸器，甩開(kāi)變頻直接工頻啟動(dòng)，小循環(huán)系統自動(dòng)倒入原來(lái)老控制系統，以防止事故擴大。例如：Profibus總線(xiàn)電纜故障了，鼓風(fēng)機處于失控狀態(tài)，機前壓力靠風(fēng)機慣性緩慢減小，這時(shí)控制系統會(huì )發(fā)出聲光告警，報通訊故障，需要人工迅速干預切換為老控制方式下。

　　4.7 兩臺上位機監控系統熱冗余控制

　　兩臺上位機同時(shí)監控整個(gè)系統，當主上位機A故障退出時(shí)，從上位機B仍然能實(shí)時(shí)監控系統，這樣保證系統的安全性、可靠性。

　　三、結束語(yǔ)

　　用高壓變頻器控制鼓風(fēng)機，實(shí)現鼓風(fēng)機機前集氣母管的壓力恒定控制，大大改善了焦爐生產(chǎn)及現場(chǎng)環(huán)境，完全達到了生產(chǎn)工藝要求。PLC控制技術(shù)、PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)和高壓變頻技術(shù)的完美結合，使得集成自動(dòng)化程度高，運行穩定，操作簡(jiǎn)單，節能高效明顯等優(yōu)點(diǎn)。解決了兩臺鼓風(fēng)機并列運行靠調節回流閥無(wú)法實(shí)現壓力恒定和相互無(wú)擾動(dòng)切換，這個(gè)始終困擾焦爐生產(chǎn)的難題。

　　焦爐鼓風(fēng)機高壓變頻器控制系統的成功應用，對于改善環(huán)境、提高煤氣回收量和質(zhì)量，都具有很高的經(jīng)濟價(jià)值，值得推廣。

　　好了，今天的如何對高壓鼓風(fēng)機進(jìn)行變頻改造分析就到這里，想了解我司更多關(guān)于L系列羅茨鼓風(fēng)機的信息請聯(lián)系我們。

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