煤气加压机改造
煤气加压机改造
叶枫
摘要：本文介绍了AⅠ(M)320—1.17/0.981型煤气加压机的结构和工作原理，指出了安装使用后出现的主要问题，在现有条件下，从节约资金、节约能源的角度提出改造方案，对1号煤气加压机实施了改造，改造完成后从四个月时间的运行情况来看，运行效果不错，达到了生产使用要求，有效地解决了生产中遇到的实际问题。
关键词 煤气加压机 叶轮 压力 流量 改造
前言 攀成钢动力厂8万m3转炉煤气柜区的两台煤气加压机，安装投入使用后出现电机超负荷运行，造成电流过大，电机温度过高，煤气流量过大，造成管网压力不稳定，严重影响轧钢系统的连续生产，因此，对煤气加压机进行改造就成了当务之急。
一、AⅠ(M)320—1.17/0.981型 煤气加压机的结构和工作原理
AⅠ(M)320—1.17/0.981型煤气加压机是一台单级单吸离心式鼓风机，由一台隔爆型三相异步电动机提供动力，其轴端采用迷宫式密封和氮气密封，轴承箱采用稀油润滑，配套安装有降温冷却水管。攀成钢转炉炼钢厂一次烟尘除尘系统中回收的合格煤气，经8万m3威金斯干式煤气柜缓冲储存后，并入现有5万m3高炉煤气柜管网。这样能有效地解决转炉煤气间断回收和用户连续使用的矛盾，使不同时段回收的煤气进行均匀混合，使输出的煤气成分更加稳定。由于转炉煤气压力太低，其压力大多维持在2.3kPa左右，而要维持生产分厂的正常生产，管网压力应维持在8kPa-14kPa，这就靠AⅠ(M)320—1.17/0.981型煤气加压机对煤气进行鼓风加压后，供给用户使用。
二、AⅠ(M)320—1.17/0.981型 煤气加压机存在的问题
由于配套安装的两台煤气加压机在设计时考虑了以后拟上120吨转炉的煤气回收量，加压机选型偏大（现在实际回收量6000－7000 m3/h）,其设计工况点进口压力0.5－1.5kpa、出口压力20－21.5kpa、流量320 m3/min（19200 m3/h），根据转炉每天10－28次的冶炼频率，每次煤气回收量6000 m3左右，最高8000 m3，平均每天20次左右，回收煤气最多可以达到240000 m3，高炉煤气管网系统运行压力主要在8kPa-14kPa间。转炉煤气柜连续运行的有效柜容为52000 m3，即柜容值低位16000 m3，高位68000 m3。
根据上述技术参数分析：按设计工况点运行，流量为19200 m3/h，大大高于回收量，因此不能实现连续运行。通过进口节流调节又会引起煤气加压机踹振或产生负压引发重大安全事故，通过出口节流调节又会令出口压力大大高于高炉煤气管网系统压力，使高炉煤气和转炉煤气混合不充分，同时使高炉煤气管网负荷加大，引起系统设备损坏。在实际使用中，按现在的实际回收量6000－7000 m3/h计算，煤气柜内回收的煤气7－8小时就能够全部被输送出去，因此煤气加压机按额定值运行，就不能实现煤气的持续外送，而供应轧钢生产系统的加热炉需要的煤气压力（流量）要求在一定的范围内相对恒定，这样才能使各加热炉的工况处于良好的状态。因此煤气加压机在运行中直接影响到轧钢生产系统的煤气正常使用，并且煤气加压机超负荷运行，电机电流过大，达到390A以上，造成电机温度过高，持续达到130oC上下，正常情况下此加压机的额定电流是348A，电机温度要≤90℃。因此经常造成停机，影响生产。
三、AⅠ(M)320—1.17/0.981型 煤气加压机的改造措施
AⅠ(M)320—1.17/0.981型煤气加压机实际运行理想的工况点为：进口压力1.5kPa、出口压力12kPa、流量16000 m3/h，根据高炉煤气管网的波动情况，通过回流管进行微调。
要实现上述理想工况点，保持煤气管网压力和流量的稳定，在现有条件下，我们决定对1号煤气加压机进行力所能及的技术改造，以降低出口压力和流量。因为1号煤气加压机实质上是一台离心式鼓风机，由于其叶轮出口直径D2的变化对风机性能曲线有平移作用，D2增大，曲线上移，反之下移，从而可以通过D2的改变来调整风机的参数。因此我们主要是根据风机叶轮的切割定律进行计算，算出叶轮的切割量，通过切削减小叶轮的直径，可以降低机器的功率和负荷，减小输出煤气的流量，来达到最初的设计要求。
叶轮切割的简图如下：
其中D2和D2 分别是叶轮切割前和切割后的直径，b和b 分别为叶轮切割前后的宽度。
要计算出叶轮的切割量，就要先确定风机的比转速ns,其公式如下：
式1
此加压机的相关参数如下：
叶轮直径D2=1.27m，转速n=2950r/min，流量 =5.33m3/s，全压p=30546Pa，转炉煤气密度ρ=1.37kg/m3。
先将以上参数分别代入式2和式3，计算出流量系数 ＝0.021，压力系数 ＝0.58，然后将这两个结果代入式1，计算出比转速nS＝2.93。
由于该加压机比转速nS为2.93，属于低比转速离心风机，因此根据风机叶片切割定律就可以计算出切割后的叶轮直径，公式如下：
为实际运行的理想工况点流量，其数值为4.44 m3/s，煤气加压机设计工况流量是5.33 m3 /s，叶轮直径D2为1.270m，将这些参数代入上式中，计算后得到切割后的叶轮直径 ＝1.160m，切割量为8.66％，符合叶片的最大切割量要求。
由于加压机叶轮直径发生了变化，其功率P也相应的发生了改变，根据叶轮的另一切割公式可计算出切割后的加压机功率 。
将电机功率P＝200kw代入上式，计算后得到 =139kw。
四、AⅠ(M)320—1.17/0.981型 煤气加压机改造后的效果
加压机叶轮加工好后，重新进行了动平衡后，安装于1号加压机上投入试运行，整个改造费用约5000元。从其试运行的情况来看，达到设计要求，并很快正式投入运行，到目前为止，从运行情况来看，1号加压机工作时，在煤气回流阀的微调下，电机温度稳定在80oC上下，电机负荷降低，电流不超过280A，现在可以将外供煤气流量控制在5000－7000m3/h,满足了轧钢生产系统的生产需要。由于改造后功率降低为139kw，按两台加压机轮换运行，一年运行按150天、每度电0.5元计算，可以节约电费：
1号煤气加压机改造项目完成后，通过四个月的使用情况来看，效果非常明显，下面是实施改造前后的实际使用效果比较：
从这次改造情况来看，1号煤气加压机整体运行状况良好，煤气流量能够进行可靠的调节，电机再也没有出现超负荷运行，现在可根据生产用户的实际需要稳定输送出煤气，为公司轧钢生产系统的顺利生产创造了更加有利的条件，满足了持续生产要求，改造达到了预期的目的。
参考文献：
原煤气加压机图纸资料
转炉煤气运行报表
攀成钢公司煤气技术参数
动力厂煤气安全操作规程
杨诗成 王喜魁《泵与风机》中国电力出版社 2007年1月第三版
2010年8月10日
煤气加压机改造.doc
