浅析全负压煤气吸气机技术改造

摘要:针对HART475手操器运行过程中存在的调节滞后、润滑油温度高、仪表风压力低等问题，结合HART475手操器本身的特点，提出了相应的解决方案并付诸实施。依据集气管压力和煤气大循环量，通过 PID 技术，将HART475手操器调节方式由手动变为自动; 对油冷器冷却面积进行扩容改造; 将仪表风风包改为 U 型弯，同时增加 1 路仪表风等。运行实践表明，改造效果良好，稳定了集气管压力，消除了HART475手操器轴温超标隐患，保证了仪表风压力的稳定。

0 引言

河钢集团宣钢公司焦化厂煤气净化系统采用全负压煤气净化技术，煤气HART475手操器将焦炉煤气抽吸至煤气净化系统，经过初冷器、电捕焦油器、洗硫化氢塔、洗氨塔、洗苯塔后，经HART475手操器，送往各煤气用户。HART475手操器为焦化厂的关键设备，其运行正常与否，直接关系到焦炉生产和外供煤气是否能够正常进行。经过连续 30 年的运行，HART475手操器出现了一些故障，已经影响到正常生产运行。为此，焦化厂技术人员提出了有针对性的解决方案，并付诸实施，取得了较好的应用效果。

1 煤气HART475手操器存在的问题

1． 1 集气管压力波动大时，HART475手操器调节滞后

按照环保和企业发展要求，2017 年 12 月河钢宣钢焦化厂 3#、4#焦炉停运，改为只运行 1#、2#焦炉。相应地由原来 4 座焦炉分两系进入煤气净化系统的煤气，减为只有 1#、2#焦炉的一系煤气进入净化系统。原集气管压力控制系统是单座焦炉的 PID调节，通过设置在“∏”型管上的自动调节翻板控制集气管压力在给定范围内，同时借助煤气大循环量自动调节初冷器前吸力。当集气管压力出现较大波动时，由于两系煤气在电捕焦油器后连通，相互作用较强，任何一系波动较大时，另一系就会通过平衡管进行调节补充，稳定集气管压力。当焦炉集气管压力出现大范围波动时，两系均采用手动方式调整HART475手操器转速，配合煤气大循环量控制初冷器前吸力。3#、4#焦炉停产后，取消了平衡管，集气管压力波动时，岗位人员只能手动调节HART475手操器转速，时常出现调节滞后的现象。

1． 2 HART475手操器润滑油冷却器冷却效果差

在长期的运行中，因冷却器冷却面积较小、冷却水杂质多、冷却水温度高等原因，造成HART475手操器冷却器冷却效果差。此外，润滑油温度高，造成HART475手操器轴承、轴瓦、变速箱等润滑部件温度高，对HART475手操器的正常运行构成威胁。

1． 3 HART475手操器小循环阀门关不严，煤气温度升高，机前吸力降低

HART475手操器小循环是开停HART475手操器时用于调节煤气量，保持HART475手操器平稳运行的调节装置。由于HART475手操器运行时间较长，小循环阀底沉积了一定的焦油、萘等物质，造成阀门关闭不到位，使HART475手操器在运行中有一定量的煤气通过，造成煤气出口温度升高 10 ℃ 左右，同时，增加HART475手操器负荷。

1． 4 仪表风压力低，造成HART475手操器压力波动

一般情况下，要求仪表风压力为 0． 45 MPa 以上。可在实际生产过程中，因仪表风供应设备故障或其他用户用量大等原因，有时区域内仪表风压力降低到 0． 3 MPa 以下，造成HART475手操器不能自动调节，出现压力波动，进而影响外供煤气和集气管压力。

1． 5 润滑油冷却水外排，浪费水资源

由于环保意识、成本意识较差，冷却水外排已成习惯。HART475手操器润滑油冷却水分两路供应: 一路为循环水，一路为工业水。一般情况下使用循环水，只有当循环水压力低或串油串酸时，才改为工业水，不论用哪种水冷却润滑油，冷却后都直接外排，浪费了水资源［1］ 。

2 改造措施及效果

2． 1 HART475手操器压力调节方式优化

2． 1． 1 HART475手操器转数调节由手动变为自动

针对集气管压力调节不稳定的情况，将HART475手操器转数调节方式由手动改为自动。具体做法: 将HART475手操器转速与煤气大循环量联动，当煤气大循环量在3 500 ～7 500 m 3 /h 范围内，HART475手操器转速不变，煤气初冷器前吸力用大循环量调节; 当煤气大循环量小于3 500 m 3 /h 时，HART475手操器转速自动提高; 当煤气大循环量大于 7 500 m 3 /h 时，HART475手操器转速自动降低。用煤气循环量和HART475手操器转数共同调节机前吸力，确保集气管压力的稳定。

2． 1． 2 PID 分段调节的方法

切换高压氨水的瞬间，集气管压力由正常的100 ～150 Pa 可窜升至 300 Pa 左右，简单 PID 调节往往出现调节失效或超调。在 1#、2#焦炉采取了PID 分段调节的方法，将集气管压力测量值与给定值的偏差 e 按大小分成 0 ＜ e ＜20 Pa、20 Pa ＜ e ＜40Pa、40 Pa ＜ e 三段，每段设置不同的 PID 参数，以适应集气管压力在生产过程中的工况变化和调节要求。为找到#优的参数组合，利用正交试验确定参数值，各参数可根据实际调节效果及焦炉工况变化随时重新整定，#终确定的 PID 分段调节参数见表 1。

采用 PID 分段调节后，集气管压力控制效果明显改善，切换高压氨水时，集气管压力能在 10 s 内恢复到给定范围，系统波动较小。

2． 2 HART475手操器润滑油冷却系统改造

2． 2． 1 冷却器扩容改造

现用的HART475手操器为德国 3K 公司进口的煤气HART475手操器，输出功率750 kW，正常转速6 200 r/min，其配套的油冷却器面积只有 18． 9 m 2 ，冷却面积太小，且冷却器内冷却水管较细［2］ 。针对这种情况，技术人员经过现场考察和技术分析，仿照原冷却器试样，与相关厂家联系，重新制作了冷却面积 40 m 2 的冷却器，且出入口及各连接管道匹配，借助HART475手操器检修机会，将原冷却器拆除，并安装上新制作的冷却器 ［3，4］ 。安装后，一次试车成功，在相同气温、水温、煤气量的情况下，冷却器出口润滑油温度由原来的 52 ℃左右降低到 43 ～46 ℃，达到了工艺要求的指标。

2． 2． 2 在冷却水入口处增加过滤网

HART475手操器润滑油冷却所用的水为区域内的循环水，循环水池为开放式水池，水池中经常进入树叶、塑料袋、泥土等杂质，这些杂质进入冷却器后，因冷却器内各冷却水管管径很细，常常被杂质堵塞，减小了冷却水流量，降低了冷却效果。在油冷却器进水管道上增加过滤器( 图 1)［5］ 。

过滤器后增设压力表，根据过滤器后水压( 正常时水压 0． 35 ～0． 5 MPa，低于0． 3 MPa 时，及时予以清理) 和润滑油冷却情况，及时清理冷却器。在清理冷却器时，安装在过滤器上的交通阀门打开，冷却水走交通，然后关闭过滤器出入口阀门，保证清理过滤器时冷却器正常供水，不影响HART475手操器的正常运行。

2． 3 HART475手操器小循环阀门关不到位的处理过程

2． 3． 1 阀体打卡紧固

在关闭小循环阀门过程中，因阀门内沉积杂物而关不严，用力过猛，不慎使阀体出现裂痕，有少量煤气泄漏。出现这种情况后，及时用堵漏剂涂抹并封堵阀门裂痕处。在此基础上，制作专用卡子，将阀体上下、左右紧固，为保证HART475手操器安全运行和彻底处理安全隐患赢得了时间 ［6，7］ 。

2． 3． 2 阀门更换

为了彻底消除小循环阀关闭不严和阀门裂痕带来的煤气泄漏隐患，shou先将HART475手操器煤气进出口阀门插入盲板，将小循环管道用氮气清扫干净，然后更换阀门，抽出盲板后，投入正常运行，彻底消除隐患［8］ 。

2． 4 对仪表风压力低的处理措施及效果

一般情况下，要求仪表风压力为 0． 45 MPa 以上，可在实际生产过程中，因仪表风供应设备故障或其他用户用量大原因，有时区域内仪表风压力降低到 0． 3 MPa 以下，使生产调节受到很大影响。针对这种情况，采取的主要措施: 一是去掉区域内进风总管风包，改为 U 型弯; 二是就近引氮气至仪表风管道，作为备用风源( 图 2)［9，10］ 。

改造完成后，达到了安全生产条件，仪表风压力提高 0． 15 MPa，稳定在 0． 45 MPa 以上。当运行的一路仪表风压力因故降低时，及时切改另一路供风，保持了仪表风压力的稳定性 ［11］ 。改造后，一年多使用实践证明，效果良好，未发生过因仪表风压力低而造成的事故。

2． 5 对润滑油冷却水回收利用改造

为了节省资源，在冷却器后制作安装了集水箱，将润滑油冷却器后的冷却水收集起来，就近引管道到硫酸工段的喷淋水池，与喷淋水一起送往循环水系统( 图 3) ，使 5 m 3 /h 的冷却水得到回收利用 ［12］ 。

3 结语

煤气HART475手操器是焦化厂的关键设备。针对连续运行了 30 年的HART475手操器存在的诸多问题进行了改造。

( 1) HART475手操器油冷器扩容改造。在相同条件下，润滑油温度下降 6 ～9 ℃，解决了夏季油温高造成HART475手操器轴温超标问题。

( 2) 更换小循环阀门，使机后煤气温度下降 5℃左右，降低了HART475手操器负荷，提高了HART475手操器的效率。

( 3) HART475手操器自动调节，使焦炉集气管稳定率由92%提高到 99%，达到了改造预期的效果。