聯(lián)峰鋼鐵300m2燒結(jié)煙氣脫硫增壓風機節(jié)能改造(20150724)

1、聯(lián)峰鋼鐵300m2燒結(jié)機煙氣脫硫增壓風機節(jié)能改造劉永峰1，茍新超2，張 旭1(大峘集團有限公司1，江蘇 南京 211112；江蘇永鋼集團有限公司2，江蘇 張家港 215600)摘要 針對江蘇永鋼集團聯(lián)峰鋼鐵300m2燒結(jié)機煙氣脫硫增壓風機電耗比其450m2燒結(jié)機煙氣脫硫增壓風機電耗高的不合理現(xiàn)象，對300m2燒結(jié)機煙氣脫硫增壓風機進行了節(jié)能改造。改造后300m2燒結(jié)機煙氣脫硫增壓風機功率下降42.6%，單位燒結(jié)機面積功率消耗由8.67kw/m2下降為4.98Kw/m2，由原先比450m2燒結(jié)機單位燒結(jié)機面積功率消耗高55.9%變?yōu)楝F(xiàn)在比450m2燒結(jié)機單位燒結(jié)機面積功率消耗低10.4%。關(guān)鍵詞

2、 燒結(jié) 脫硫 增壓風機 節(jié)能 改造1 現(xiàn)狀江蘇永鋼集團聯(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)主抽風機拽引排入燒結(jié)主煙囪排放。設(shè)置脫硫裝置后，原煙氣由燒結(jié)主抽風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、化學反應過程，氣體中的S02被吸收凈化。經(jīng)吸收S02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機抽引由燒結(jié)主煙囪排入大氣，脫硫增壓風機采用了兩臺離心風機，脫硫工藝流程圖見圖一。燒結(jié)

3、機基本參數(shù)見表1，脫硫系統(tǒng)煙氣數(shù)據(jù)和脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)分別見表2、表3。圖1 脫硫工藝流程圖表1 燒結(jié)機基本參數(shù)項 目單 位數(shù) 量1.燒結(jié)機燒結(jié)機型式帶式燒結(jié)機燒結(jié)機面積m2300年利用率962.電除塵器電除塵器數(shù)量臺2型式臥式，雙室三電場除塵器效率大于99主抽風機出口粉塵濃度（標態(tài)）mg/Nm31503.主抽風機數(shù)量臺2型式風量（單臺）m3/h900000靜壓升Pa17000主抽風機出口壓力Pa5004.煙囪數(shù)量座1高度m1205.原料供應情況原料+燃料量萬t/年474原料含硫量0.02表2 脫硫系統(tǒng)煙氣數(shù)據(jù)項 目單 位數(shù)量1.脫硫入口煙氣數(shù)據(jù)煙氣量Nm3/h2×62.5

4、5;104最小煙溫80脫硫工藝設(shè)計煙溫80-150最高煙溫2002.脫硫入口處煙氣污染物濃度（標態(tài)）SO2濃度mg/Nm31000含濕量Vol%10含氧量Vol%15NOxmg/Nm3250HClmg/Nm320HFmg/Nm35最大粉塵濃度mg/Nm31503.脫硫出口污染物濃度（標態(tài)）SO2mg/Nm3100粉塵mg/Nm330表3 脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)項 目單 位數(shù)量1. 脫硫增壓風機型式離心式數(shù)量臺2設(shè)計流量m3/h.臺900000全壓Pa4500效率84.35轉(zhuǎn)速min-1960電機功率kW16002.脫硫塔數(shù)量臺1脫硫塔型式旋轉(zhuǎn)噴霧脫硫塔脫硫塔直徑m17.2脫硫塔前煙氣量(工況態(tài))

5、m 3/h180×104脫硫塔后煙氣量(工況態(tài))m3/h168×104脫硫塔設(shè)計阻力Pa1000霧化器型號Niro F-800霧化器功率kW7503.布袋除塵器數(shù)量臺2型式低壓脈沖處理風量m3/h90×104過濾面積m212500300m2燒結(jié)機脫硫系統(tǒng)使用兩臺離心增壓風機，增壓風機采用定速運行，風量采用風門控制，正常開度約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8.67Kw/m2。本廠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機，運行功率為2500KW，單位燒結(jié)機面積功率消耗為5.56Kw/m2。兩

6、燒結(jié)脫硫增壓風機運行工況見表4，300m2燒結(jié)煙氣脫硫增壓風機單位燒結(jié)機面積功率消耗比450m2燒結(jié)煙氣脫硫增壓風機多55.9%，此功率倒掛表現(xiàn)說明300m2燒結(jié)脫硫增壓風機有很大的節(jié)能空間。表4 300與450燒結(jié)主抽及增壓風機運行工況比較項 目300燒結(jié)450燒結(jié)燒結(jié)主抽風機風機入口壓力（KPa）1#風機-16.8-16.982#風機-16.8-16.91風機出口壓力（Pa）1#風機-754.6-112#風機-213.5760.68風機流量（m³/min）1#風機9500125002#風機935412000風機總平均功率（Kw）1#+2#風機927610707脫硫系統(tǒng)脫硫塔入口壓

7、力（Pa）-700-400脫硫塔壓差（Pa）4500布袋壓差（Pa）300/450670/330布袋出口壓力（Pa）-1800-1100風機出口壓力（Pa）無-158風機流量（m³/h）12376621585000風機平均功率（Kw）1#風機1330260025002#風機12702 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)脫硫增壓風機軸功率應比450m2燒結(jié)脫硫增壓風機低得多，現(xiàn)實中的倒掛現(xiàn)象主要問題應在300m2燒結(jié)脫硫增壓風機上，可能有如下原因：1、300m2燒結(jié)脫硫增壓風機使用的是離心風機，400m2燒結(jié)

8、使用的是軸流風機，在效率上后者可能有些優(yōu)勢。300m2燒結(jié)脫硫增壓風機采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離心風機。400m2燒結(jié)脫硫增壓風機使用的是上海鼓風機廠生產(chǎn)的RTF31.5-17-1型靜葉可調(diào)的軸流增壓風機。比較兩風機性能曲線發(fā)現(xiàn)，離心風機設(shè)計工況點效率84.35%，軸流風機設(shè)計工況點效率為85.62%，后者僅略高于前者，因此風機形式不是主要原因。2、300m2燒結(jié)使用兩臺離心風機并聯(lián)，而450m2燒結(jié)使用一臺軸流風機。風機并聯(lián)運行對運行工況的穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響，但對于軸功率本身并不會造成如此大的影響，此原因也應被排除。3、風機選型以及工況

9、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，將會對風機的出力造成很大影響。工況點的偏離不僅使風機效率低下，而且有可能使風機的相當一部分軸功率無為地消耗在了風機的調(diào)節(jié)風門上。這就要求風機在選型時，全壓和風量要合適【1】。查詢風機性能曲線發(fā)現(xiàn)，300m2燒結(jié)脫硫增壓風機選型時系統(tǒng)全壓為4500Pa,設(shè)計風量900000m3/h,而由表4可知，風機入口壓力（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。進一步查詢風機性能曲線得到，在當前風門開度下，該工況點風機效率僅約33.5%。可見風機風壓、風量裕度過大，風機效率低下，是脫硫增壓風機功率消耗大的主要

10、原因【2】【3】。3 改造方案既然增壓風機全壓太高，能否考慮僅使用一臺增壓風機來拖動全部煙氣？做了一次運行試驗：試驗時將脫硫系統(tǒng)的1#凈煙氣擋板門、1#2#原煙氣擋板門、1#2#旁通擋板門全部打開，2#凈煙氣擋板門關(guān)閉，僅啟動1#脫硫增壓風機，風機入口閥全開，緩慢關(guān)閉1#2#旁通擋板門，當旁通擋板門關(guān)閉至90%時，脫硫塔入口壓力超過-200Pa，脫硫塔入口壓力報警并連鎖保護，試驗中斷。這說明使用一臺風機，風量不夠，但考慮到旁通擋板門已經(jīng)關(guān)到了90%，風量差距也不太大。能否考慮將單臺增壓風機的葉輪在機殼不變的情況下適當增大？根據(jù)金通靈公司提供的新風機性能曲線，核算發(fā)現(xiàn)該風機的風量處于臨界狀態(tài)，存

11、在風量不足的風險，不建議采用。針對增壓風機風量與全壓裕度過大、運行效率低的問題，可通過降速消裕技術(shù)來提高風機運行的經(jīng)濟性【2】。采用兩變頻器，通過變頻調(diào)節(jié)的手段降低風機的運行轉(zhuǎn)速，從而降低風機的風量和全壓，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，使原風機降速運行，從而降低原風機的風量及全壓？如可行將是很經(jīng)濟的做法。風機降速運行的風險在于，在降低全壓的同時，風量也同時降低。由于電機的級數(shù)是有限的，只考察將目前電機由6級電機降至8級電機的可能性。要想風機能夠安全運行，需要考察風機在額定風量下，風壓是否也能夠滿足脫硫系統(tǒng)的阻力需求。從表4可知，目前脫硫系統(tǒng)運行時布袋出口壓力為-1

12、800Pa,流量為1237662m3/h，壓力測量較流量測量通常誤差較小，此處可作為設(shè)計需要保證的數(shù)據(jù)。新風機在脫硫系統(tǒng)出口必須能夠提供高于-1800pa負壓才能保證脫硫系統(tǒng)在當前工況下運行，如果再考慮風機進出口煙道損失，新風機全壓最低應大于2500p。由性能曲線可知，在全壓2500pa時兩臺風機采用8級電機后能夠提供2X73萬的總風量，能夠滿足300m2燒結(jié)生產(chǎn)的需求。風機采用8級電機后，其理論工況點范圍見表5。表5 風機采用8級電機后的理論工況點范圍項目流量Am3/h壓力Pa效率%上邊界450000340082.85下邊界730000250082.664 改造后的節(jié)能效果改造后系統(tǒng)節(jié)能效果

13、見表6。由表6可知，300m2燒結(jié)煙氣脫硫兩臺增壓風機的總平均功率由改造前的2601.63Kw,降低為改造后的1493.42Kw,節(jié)電42.6%。為了避免生產(chǎn)工況波動對燒結(jié)主抽風機和燒結(jié)增壓風機功率分配的影響，將燒結(jié)主抽風機和脫硫風機總功率合并計算后發(fā)現(xiàn)，在改造后平均總功率降低了10.66%，折合噸電耗節(jié)電2.15Kwh/t。如果按年產(chǎn)330萬噸燒結(jié)礦計算，年節(jié)電約709.5萬KWh，按0.6元/Kwh計算，年節(jié)電425.7萬元，效益顯著。表6 改造前后節(jié)能效果日 期燒結(jié)礦日產(chǎn)量燒結(jié)主抽風機用電量燒結(jié)主抽風機軸功率脫硫增壓風機用電量脫硫增壓風機軸功率脫硫增壓風機噸電耗兩風機總用電量兩風機總噸電

14、耗備注噸Kw·hKwKw·hKwkw/tKw·hkw/t2014.12.2910614.532234889312633442639.335.9728683227.02改造前2014.12.3010536.462239329330.5586642444.335.5728259626.822014.12.3110611.412212449218.5627522614.675.9128399626.762015.1.110674.512230689294.5631762632.335.9228624426.822015.1.210841.292254929395.563

15、57626495.8628906826.662015.1.310751.92252409385634962645.675.9128873626.852015.1.410785.112230449293.5629922624.675.8428603626.522015.1.510488.0321936091406206425865.9228142426.832015.1.610319.472187489114.5618882578.67628063627.19改造前平均10624.75 222624 9276.00 62439.11 2601.63 5.88 285063.1 26.83 201

16、5.1.99659.2421441689343345613943.4624787225.66改造后2015.1.1010338.7121705690443549614793.4325255224.432015.1.1110620.82195889149.5363921516.333.4325598024.12015.1.1210696.912242569344380241584.333.5526228024.52改造后平均10328.92 218829 9117.88 35842.00 1493.42 3.47 254671.0 24.68 改造前-改造后295.83 3795.00 158.13 26597.11 1108.22 2.41 30392.11 2.15 節(jié)電率1.70%1.70%42.60%42.60%41.01%10.66%8.02%5 結(jié)論1、 經(jīng)過節(jié)能改造后300m2燒結(jié)脫硫增壓風機功率下降42.6%，單位燒結(jié)機面積功率消耗由8.67kw/m2下降為4.98Kw/m2,由原先比450m2燒結(jié)機的單位燒結(jié)機面積功率消耗高55.9%變?yōu)楝F(xiàn)在比450燒結(jié)機的單位燒結(jié)機面積功率消耗低10.4%。2、 煙氣脫硫增壓風機風量和全壓應合理選擇，風量和全壓的安全裕