干熄焦風機參數及磨損保護優化研究

張春才

摘?要：在干熄焦裝置中，采用低溫惰性氣體閉路循環冷卻紅焦，氣體循環系統的關鍵核心設備是循環風機。然而部分干熄焦循環風機的運行狀況不盡如人意，究其原因，是由于干熄爐本體、一、二次除塵器尺寸及循環風機存在某些參數設計不當引起的。循環氣體中粉塵濃度不達標，對風機的使用壽命也造成了不可逆的影響。本文對干熄焦循環風機參數選擇、循環氣體中有害粉塵去除方案進行了優化研究。

關鍵詞：干熄焦;循環風機;參數優化;磨損保護

一、研究的背景和問題

某廠7、8#搗固焦爐配套干熄焦投產后，運行3個月左右時間，就因循環風機振動值超標故障停車而停產，經檢修發現，是因為風機內部已被嚴重磨損，尤其風機葉輪耐磨層已出現剝蝕、裂紋。上述原因導致風機轉子動平衡失穩，軸承振動值超出允許范圍而停車[1]。而5、6#頂裝焦爐配套干熄焦，在投產后的6年時間里，除計劃檢修時干熄焦停產外，未出現因循環風機的故障而停產的情況。為了解決上述問題，查明造成7、8#焦爐循環風機磨損的原因，對5、6#焦爐與7、8#焦爐配套干熄焦系統，從工程設計、操作運行等方面進行全面比對，找到解決方案，以便為后續工程提供有益經驗。

（一）循環風機磨損的原因分析

1.干熄焦工藝流程[23]

冷卻焦炭的低溫（130℃～170℃）惰性氣體，在干熄爐冷卻段與1000℃紅焦進行熱交換，溫度升高至880℃～950℃，惰性氣體在干熄爐環形氣道匯合后，在環形氣道出口進入一次除塵器。高溫循環氣體在經過一次除塵器時，氣體中大的粗顆粒焦粉被捕集下來，然后進入干熄焦余熱鍋爐。進入干熄焦余熱鍋爐的氣體，與鍋爐水冷壁進行熱交換，氣體溫度降至約160℃。低溫循環氣體出鍋爐后，進入二次除塵器，進一步分離細小顆粒焦粉。去除大量比例粉塵后的循環氣體，在循環風機的作用下，經給水預熱器被冷卻至約130℃后，送入干熄爐循環使用，再次冷卻焦炭。

2.兩個干熄焦各區域氣體流速設計值

從上表中可以得出，干熄焦各個區域循環氣體的流速是不同的，這主要取決于循環風機的總壓頭和干熄焦氣體循環系統各個部位的阻力，合適的風機壓頭，不僅能使干熄焦操作順暢，還能節約運行成本。

3.兩個干熄除塵灰量對比分析

根據現場統計結果，7、8#搗固焦爐干熄焦平均除塵灰量，較5、6#頂裝焦爐多3～5kg/t焦。其原因有以下方面：

（1）搗固焦爐焦炭的特性

與頂裝焦爐相比，搗固焦爐的特點是煤餅從側面裝入焦爐，煤餅與炭化室爐墻之間有一定的縫隙。因此，在結焦過程中，會產生過多的片焦;與此同時，搗固焦爐的煤餅高度高，上部煤量大，煤餅密度上下不均勻，在焦爐加熱的爐頂空間溫度較低時，煤餅頂部結焦過程中，易形成泡焦或成熟度不夠，這些都會造成粉焦的增多。

為了驗證搗固焦爐焦炭產生粉焦量是否比頂裝焦爐大，分別做了兩種焦炭的全焦篩分試驗，標定小于5mm的焦炭所占比例，結果顯示全焦中粒度小于5mm的焦粉比例2.6%，是頂裝焦爐的1.63倍[4]。

（2）干熄爐內部設計尺寸的差別

7、8#焦爐配套干熄焦與5、6#焦爐配套干熄焦相比，其預存區和冷卻區之間的高向差比5、6#焦爐干熄焦略大，同時因為干熄焦規模也大，焦炭在干熄爐內下降的過程中，由于相互碰撞和摩擦，產生的焦粉量相應也大。

4.兩個干熄一次、二次除塵器運行效果對比分析

（1）一次除塵器的運行效果。對7、8#爐干熄焦除塵焦粉進行搜集，通過焦粉篩分以后的粒度分布發現，干熄焦一次除塵器運行效率并沒有達到預期的效果，進入二次除塵器的大顆粒粉塵仍然偏高，可能有以下方面的原因：①由于從干熄爐帶入一次除塵粉塵量大，一是加大了一次除塵的處理負荷，二是在同等條件下相比，一次除塵效率即使達到要求，仍使出一次除塵器的氣體含塵量偏高;②搗固焦爐粉塵雖然顆粒大，但有可能因視密度小，易被循環氣體帶走，而一次除塵器未按此粉塵特性進行設計，未達到較好的效果。

（2）二次除塵器的運行效果。經現場檢測，7、8#爐二次除塵效率比5、6#爐低，其原因可能有以下幾方面：①與二次除塵旋風除塵器直徑、高度、氣體進口和排氣管形狀與大小等的設計有關，其本身除塵效率偏低;②7、8#爐二次除塵中大于1mm的粉塵比例為55%～60%，而5、6#爐大于1mm的粉塵比例5%～6%。說明大量應在一次除塵器攔截下來大顆粒，被帶入了二次除塵器，降低了二次除塵器的效率;③進入二次除塵器的風速低，除塵效果未達到設計要求;④二次除塵器排灰料位計存在問題[1]，導致循環氣體二次揚塵。

5.風機轉速與風機入口粉塵含量的關系[4]

由圖2可以看出，不同風機轉速對二次除塵器進口含塵量和進入風機含塵量影響相當明顯。

（1）風機轉速在950r/min以下時，風機入口粉塵濃度均在1g/m3以下，說明降低風機轉速，有利于降低粉塵含量。

（2）加大風機轉速，即增加循環氣體流量，使得循環氣體帶出干熄焦和一次除塵器的粉塵濃度增加，造成進入風機的粉塵大。

二、產生上述問題的深層次原因分析

綜合上述分析，造成干熄焦循環風機磨損可能有以下幾方面的原因：

（1）7、8#焦爐配套干熄焦冷卻區設計氣體流速偏高，導致從冷卻區帶入斜道區的粉焦量增大。

（2）7、8#焦爐配套干熄焦斜道區為單斜道設計，斜道口設計尺寸與5、6#爐不同，導致循環氣體在此處流通速度快，氣體中攜帶走的粉塵量增加，從而進入一次除塵的粉塵量增加。

（3）搗固焦爐干熄焦循環氣流中的粉塵特性，與頂裝焦爐有很大不同，粉塵顆粒的大小、耐磨度、堆密度、真密度均比頂裝焦爐要大，對循環風機的沖擊和磨損作用更大，破壞力更強。