宋紅剛

(攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司，四川 攀枝花 617067)

0 前言

某球團(tuán)廠采用的是鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯法氧化球團(tuán)焙燒工藝，建有兩條年產(chǎn)120萬(wàn)噸球團(tuán)生產(chǎn)線。為了滿足國(guó)家環(huán)保要求，確保生產(chǎn)線的脫硫效果，該球團(tuán)廠先后在脫硫塔前端設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)及主抽風(fēng)機(jī)，以保障生產(chǎn)線脫硫達(dá)標(biāo)。隨著環(huán)保脫硫政策的不斷收緊，脫硫塔壓降不斷加大，增壓風(fēng)機(jī)負(fù)荷也不斷加大，由于原有管道布局復(fù)雜，彎頭較多，造成壓損較大，設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷不斷升級(jí)，運(yùn)行損耗及故障也在不斷增加。為滿足國(guó)家環(huán)保政策的要求，同時(shí)有效提升設(shè)備運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，達(dá)到良好的節(jié)能效果，有必要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備及其工藝布置做進(jìn)一步的優(yōu)化[1]。

1 設(shè)備現(xiàn)狀及工藝布置

1.1 設(shè)備參數(shù)

主抽風(fēng)機(jī)2009年投運(yùn)，設(shè)備參數(shù)：功率1 600 kw，全壓p1為5 000 Pa，流量Q為750 000 m3/h，轉(zhuǎn)速925 r/min，氣體密度0.763 kg/m3。

增壓風(fēng)機(jī)2017年投運(yùn)，設(shè)備參數(shù)：功率900 kw，全壓p2為2 500 Pa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速980 r/min。

1.2 設(shè)備運(yùn)行測(cè)試

本次針對(duì)主抽風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)正常情況下運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見表1、2、3。

表1 主抽風(fēng)機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)

表2 增壓風(fēng)機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)

表3 主抽風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)匯總數(shù)據(jù)

1.3 設(shè)備運(yùn)行評(píng)估

1.3.1風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況

結(jié)合表1、2測(cè)試數(shù)據(jù)可知，主抽風(fēng)機(jī)輸出功率1 593 kw，接近滿負(fù)荷運(yùn)行；增壓風(fēng)機(jī)輸出功率720 kw，運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到80%。總體來(lái)看，設(shè)備運(yùn)行已接近滿負(fù)荷狀態(tài)，提升空間有限[2]。

1.3.2風(fēng)機(jī)功率[3]計(jì)算

1.3.2.1主抽風(fēng)機(jī)

=1302.08kw

(1)

1.3.2.2增壓風(fēng)機(jī)

=651.04kw

(2)

式中：η0取值為0.8，η1取值1(風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián))。

1.3.2.3設(shè)備功率損耗

P總損耗=P主抽風(fēng)機(jī)損耗+P增壓風(fēng)機(jī)損耗=(1593-1302.08)+(720-651.04)=359.88kw

(3)

1.4 存在問題

從除塵器出口至脫硫塔，直線距離85 m，管道布局長(zhǎng)度118 m，管道彎頭設(shè)置7個(gè)。管道布局設(shè)置受多方面因素影響，存在諸多不合理性，導(dǎo)致管道彎頭多，管損消耗嚴(yán)重，設(shè)備負(fù)荷更加嚴(yán)重。

由式(1)-(3)可以看出，設(shè)備自身功率損耗359.88 kw，主要原因是設(shè)備服役期限較長(zhǎng)，設(shè)備磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致?lián)p耗嚴(yán)重。同時(shí)，管網(wǎng)設(shè)置存在不合理性，導(dǎo)致不必要管網(wǎng)損失嚴(yán)重。

2 設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化探討

2.1 優(yōu)化思路

隨著國(guó)家環(huán)保政策不斷提升，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行情況，開展主抽、增壓風(fēng)機(jī)改造，主要有三方面考慮：一是國(guó)家環(huán)保脫硫控制趨向極化，脫硫塔壓降趨向穩(wěn)定，增壓部分繼續(xù)增加的空間不大。二是兩臺(tái)風(fēng)機(jī)總功率較大，運(yùn)行過(guò)程中相互損耗，故障幾率較大。從設(shè)備節(jié)能方面考慮，可以采用二合一的方式優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行布局，即能降低運(yùn)行負(fù)荷，又便于提高設(shè)備運(yùn)行效率。三是增加脫硫系統(tǒng)時(shí)，為避免改造施工對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)運(yùn)行造成影響，需輪換式的分步改造施工[4]，導(dǎo)致了系統(tǒng)管道彎頭較多。此次改造再次進(jìn)行管道優(yōu)化，減少管道彎頭，降低管道壓力損失。

具體優(yōu)化措施：

(1)設(shè)備更新。針對(duì)主抽、增壓兩臺(tái)風(fēng)機(jī)功能重疊，重新進(jìn)行配套風(fēng)機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)選型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備更新?lián)Q代，選用滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的單臺(tái)風(fēng)機(jī)增壓模式，取代現(xiàn)有的主抽風(fēng)機(jī)、增壓雙風(fēng)機(jī)增壓模式。這樣，既做到設(shè)備更新，又實(shí)現(xiàn)了功能重疊設(shè)備的優(yōu)化、精簡(jiǎn)[5]。

(2)優(yōu)化管道布局。該球團(tuán)廠現(xiàn)有除塵器、脫硫塔位置固定，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，位置變更可能性不大。針對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)布局，唯一的可能就是改善原有管道布局，從除塵器出口到脫硫塔進(jìn)口這一段全部進(jìn)行管網(wǎng)改造，進(jìn)一步減少管道彎頭，降低不必要管道壓力損失。同時(shí)，盡可能將管道布局在同一水平面，避免原有管道上下布局，從而縮短除塵器至脫硫塔之間管網(wǎng)長(zhǎng)度，切實(shí)達(dá)到降低管損的目的。

2.2 改造方案

2.2.1工藝布置優(yōu)化

新風(fēng)機(jī)選址在原增壓風(fēng)機(jī)側(cè)，新風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)抬高16 m左右與除塵器出口相平，減小風(fēng)阻。此處到脫硫主管道僅設(shè)置一個(gè)彎頭，較原先減少四個(gè)彎頭。管網(wǎng)長(zhǎng)度由118 m縮短至94 m。

2.2.2主抽風(fēng)機(jī)選型

2.2.2.1全壓計(jì)算

p全壓= p取風(fēng)機(jī)進(jìn)口全壓+p除塵器出口到風(fēng)機(jī)進(jìn)口段管損+p風(fēng)機(jī)出口到脫硫塔管損+p脫硫塔管損

= 2693Pa+18.6Pa+825Pa+2700Pa

= 6236.6Pa

(4)

式中：主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口全壓2 693 Pa為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，除塵器出口到風(fēng)機(jī)進(jìn)口段管道阻力損失18.6 Pa，風(fēng)機(jī)出口到脫硫塔這段管道的阻力損失825 Pa，脫硫塔阻力為2 700 Pa。全壓p全壓取整為6 250 Pa。

2.2.2.2風(fēng)機(jī)功率計(jì)算

=1627.6kw

(5)

式中：主抽風(fēng)機(jī)測(cè)試流量為743 015 m3/h，暫按750 000 m3/h考慮。

結(jié)合式(4)-(5)確定的參數(shù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型，結(jié)果如下：

表4 設(shè)備選型參數(shù)

綜合考慮風(fēng)機(jī)富余量，電機(jī)功率增加為2 000 kw。經(jīng)改造后，Y5-2×48№26.5F型風(fēng)機(jī)可以滿足二合一改造后的動(dòng)力需求[6]。

3 節(jié)能效益

3.1 節(jié)能率計(jì)算

根據(jù)表1、表2及表4改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比，計(jì)算改造的節(jié)能率如下：

=28.7%

(6)

3.2 節(jié)能費(fèi)用測(cè)算

結(jié)合表1、表2及表4改造前后數(shù)據(jù)，按全年運(yùn)行時(shí)間330×24=7 920 h，平均電費(fèi)單價(jià)0.62 元/kwh計(jì)算，預(yù)計(jì)全年節(jié)約電費(fèi)計(jì)算如下：

預(yù)計(jì)全年節(jié)約電費(fèi)= P改前主抽風(fēng)機(jī)損耗+ P改前主增壓風(fēng)機(jī)損耗- P改后風(fēng)機(jī)損耗

=(1593+720-1650)*7920*0.62=325.56萬(wàn)元。

(7)

綜上，該球團(tuán)廠進(jìn)行風(fēng)機(jī)節(jié)能改造，節(jié)約能耗為663 kw，綜合節(jié)能率28.7%，年節(jié)能(節(jié)約電費(fèi))325.56萬(wàn)元。通過(guò)改造徹底解決了煙氣脫硫過(guò)程中設(shè)備功能冗余的問題，符合環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用的相關(guān)政策，符合設(shè)備節(jié)能需要，有利于設(shè)備管理及運(yùn)行效率的提高。在符合國(guó)家環(huán)保政策的同時(shí)，即降低了企業(yè)能耗，又降低了企業(yè)設(shè)備維護(hù)成本，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)論

該球團(tuán)廠通過(guò)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造及工藝布局改善，不僅減少了設(shè)備數(shù)量和裝機(jī)容量，減少了管道彎頭，降低了管道壓力損失，促使設(shè)備管理及運(yùn)行效率提升，同時(shí)達(dá)到了節(jié)能的目的，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，而且更符合國(guó)家環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用的相關(guān)政策，對(duì)社會(huì)及企業(yè)發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。