1前言
江蘇永鋼集團聯(lián)峰鋼鐵300m²燒結(jié)機使用的是丹麥Niro公司SDA法煙氣脫硫工藝，采用石灰作為脫硫劑。設(shè)置脫硫裝置前，燒結(jié)機機頭煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，由燒結(jié)主抽風(fēng)機引入主煙囪排放。設(shè)置脫硫裝置后，原煙氣由燒結(jié)主抽風(fēng)機出口煙道頂面垂直引出，經(jīng)旁路擋板門和原煙氣擋板門切換后，送入旋轉(zhuǎn)噴霧干燥(SDA)吸收塔，與被霧化的石灰漿液接觸，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，氣體中的SO²被吸收凈化。
經(jīng)吸收SO²并干燥的含粉料煙氣出吸收塔進入布袋除塵器進行氣固分離，凈煙氣由脫硫增壓風(fēng)機抽引至燒結(jié)主煙囪，排入大氣。脫硫增壓風(fēng)機采用了兩臺離心風(fēng)機，脫硫工藝流程見圖1。脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)見表1。
300m²燒結(jié)機脫硫系統(tǒng)使用兩臺離心增壓風(fēng)機，增壓風(fēng)機采用定速運行，風(fēng)量由風(fēng)門控制，正常開度約為30%，并聯(lián)運行功率分別為1270kW和1330kW，單位燒結(jié)機面積功率消耗為8.67kW/m²。該廠450m2燒結(jié)機同樣也是采用SDA法煙氣脫硫工藝，但使用一臺軸流增壓風(fēng)機，運行功率為500kW，單位燒結(jié)機面積功率消耗為5.56kW/m²。兩臺燒結(jié)機脫硫增壓風(fēng)機運行工況對比見表2。從中可見，300m²燒結(jié)煙氣脫硫增壓風(fēng)機的單位功耗要比450m²燒結(jié)系統(tǒng)高55.9%，出現(xiàn)了嚴重的功率倒掛，說明該脫硫增壓風(fēng)機有很大的節(jié)能空間。
2原因分析
由于SDA脫硫系統(tǒng)阻力比較接近，且300m²燒結(jié)比450m2燒結(jié)煙氣量要低得多，因此理論上300m²燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機軸功率應(yīng)比450m²燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機低得多，出現(xiàn)功率倒掛，主要問題應(yīng)在300m²燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機上，可能有以下原因:
(1)300m²燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機使用的是江蘇金通靈液體機械科技股份有限公司生產(chǎn)的Y4-2X73-14NO23.8F離心風(fēng)機，400m2燒結(jié)使用的是上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的RTF31.5-17-1型靜葉可調(diào)式軸流風(fēng)機。在效率上，后者可能有些優(yōu)勢，但比較兩風(fēng)機的性能曲線發(fā)現(xiàn)，離心風(fēng)機設(shè)計工況點效率為84.35%，軸流風(fēng)機為85.62%，后者僅略高于前者，因此風(fēng)機形式不是造成上述問題的主要原因。
(2)300m²燒結(jié)采用兩臺離心風(fēng)機并聯(lián)，而450m2燒結(jié)采用一臺軸流風(fēng)機。風(fēng)機并聯(lián)運行對工況穩(wěn)定有一定影響，但不會對軸功率造成如此大的影響，故此原因也應(yīng)被排除。
(3)風(fēng)機選型以及工況點位置。系統(tǒng)實際運行的工況點如果嚴重偏離設(shè)計工況點，將會對風(fēng)機的出力造成很大影響。工況點偏離不僅會使風(fēng)機效率低下，而且有可能使風(fēng)機的相當(dāng)一部分軸功率無為地消耗在調(diào)節(jié)風(fēng)門上，這就要求風(fēng)機選型時全壓和風(fēng)量要合適。查詢風(fēng)機性能曲線發(fā)現(xiàn)，300m²燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機選型時系統(tǒng)全壓為4500Pa，設(shè)計風(fēng)量900000m3/h，而由表2可知，風(fēng)機入口壓力(與布袋出口壓力接近)約為-1800Pa，流量約為618831m3/h，系統(tǒng)工況點偏離嚴重。進一步查詢風(fēng)機性能曲線得到，在當(dāng)前風(fēng)門開度下，該工況點風(fēng)機效率僅為33.5%?？梢婏L(fēng)機風(fēng)壓、風(fēng)量裕度過大，效率低下，是脫硫增壓風(fēng)機功率消耗大的主要原因。
3改造方案選擇
既然增壓風(fēng)機全壓太高，能否考慮只使用一臺風(fēng)機來拖動全部煙氣?為此，我們做了一次運行試驗。試驗時，先將脫硫系統(tǒng)的1#凈煙氣擋板門、1#和2#原煙氣擋板門、1#和2#旁通擋板門全部打開，2#凈煙氣擋板門關(guān)閉，僅啟動1#脫硫增壓風(fēng)機，風(fēng)機入口閥全開;然后緩慢關(guān)閉1#和2#旁通擋板門，當(dāng)旁通擋板門關(guān)閉至90%時，脫硫塔入口壓力超過-200Pa，出現(xiàn)壓力報警并連鎖保護，試驗中斷。這說明，僅用一臺風(fēng)機風(fēng)量不夠，但考慮到旁通擋板門已經(jīng)關(guān)到了90%，風(fēng)量差距也不太大。
能否考慮在機殼不變的情況下對單臺增壓風(fēng)機葉輪進行改造，適當(dāng)增壓呢?根據(jù)金通靈公司提供的新風(fēng)機性能曲線，核算發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機的風(fēng)量處于臨界狀態(tài)，存在風(fēng)量不足的風(fēng)險，故此方案不宜采用。
針對增壓風(fēng)機風(fēng)量與全壓裕度過大、運行效率低的問題，通過降速消裕技術(shù)亦能提高其運行經(jīng)濟性]。若采用兩臺變頻器，通過變頻調(diào)節(jié)降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速從而降低風(fēng)機的風(fēng)量和全壓，這無疑能滿足生產(chǎn)需求，但費用很高。能否將原有電機的級數(shù)降低，使原風(fēng)機降速運行，從而降低原風(fēng)機的風(fēng)量及全壓呢?如可行，這將是很經(jīng)濟的做法。風(fēng)機降速運行的風(fēng)險在于，降低全壓的同時風(fēng)量也會降低。由于電機的級數(shù)是有限的，故只考察將目前電機由6級降至8級的可能性。要想風(fēng)機能夠安全運行，需要考察風(fēng)機在額定風(fēng)量下風(fēng)壓是否也能夠滿足脫硫系統(tǒng)的阻力需求。
由表2可知，目前脫硫系統(tǒng)運行時布袋出口壓力為-1800Pa，流量為1237662m³/h，考慮壓力測量較流量測量誤差小，故可將其作為設(shè)計需要保證的數(shù)據(jù)。新風(fēng)機在脫硫系統(tǒng)出口必須能夠提供高于-1800Pa的負壓，才能保證脫硫系統(tǒng)在當(dāng)前工況下運行;如果再考慮風(fēng)機進出口煙道損失，新風(fēng)機全壓最低應(yīng)大于2500Pa。由性能曲線可知，在全壓2500Pa時，兩臺風(fēng)機采用8級電機后能夠提供的總風(fēng)量為2×730000m³/h，滿足300m²燒結(jié)生產(chǎn)需求。風(fēng)機采用8級電機后，其理論工況點范圍見表3。
4改造及效果
按照上述8級電機替6級電機的改造方案，8級電機選型為YBKK630-8，900kW，與原6級電機相比，中心高度、輸出軸頸和軸伸長度不同，需重新制作電機底座和聯(lián)軸器。由于庫房已有一臺同型號8級電機，因此僅新購了一臺電機。備件到位后，于2015年1月7～8日實施了改造。包括:拆除原電機、底座、聯(lián)軸器，安裝新電機、底座和聯(lián)軸器。此次改造共花費45.02萬元，其中不含利舊的一臺電機，具體費用見表4。
由表5可知，改造后300m²燒結(jié)兩臺脫硫增壓風(fēng)機的平均功率由2601.63kW降至1493.42kW，節(jié)電42.6%。為了避免生產(chǎn)工況波動對燒結(jié)主抽風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機功率分配的影響，將主抽風(fēng)機和脫硫風(fēng)機總功率合并計算后發(fā)現(xiàn)，改造后平均總功率降低了10.66%，折合噸礦節(jié)電2.15kWh。按年產(chǎn)330萬t燒結(jié)礦計算，年節(jié)電約709.5萬kWh，按0.6元/kWh計算，年節(jié)約電費425.7萬元，效益顯著。
5結(jié)論
1)經(jīng)過節(jié)能改造后，300m2燒結(jié)脫硫增壓風(fēng)機功率下降42.6%，單位燒結(jié)機面積功率消耗由8.67kW/m²下降到4.98kW/m²，由原先比450m2燒結(jié)高55.9%變?yōu)楝F(xiàn)在比450燒結(jié)低10.4%。
2)煙氣脫硫增壓風(fēng)機選型時，應(yīng)合理選擇風(fēng)量和全壓等參數(shù)，過高的安全裕度會帶來巨大的能源浪費，尤其在沒有變頻調(diào)速的情況下;風(fēng)機運行工況點的合理選擇是節(jié)能的關(guān)鍵。
