联峰钢铁300m2烧结烟气脱硫增压风机节能改造(20150724)

1、联峰钢铁300m2烧结机烟气脱硫增压风机节能改造刘永峰1，苟新超2，张 旭1(大峘集团有限公司1，江苏 南京 211112；江苏永钢集团有限公司2，江苏 张家港 215600)摘要 针对江苏永钢集团联峰钢铁300m2烧结机烟气脱硫增压风机电耗比其450m2烧结机烟气脱硫增压风机电耗高的不合理现象，对300m2烧结机烟气脱硫增压风机进行了节能改造。改造后300m2烧结机烟气脱硫增压风机功率下降42.6%，单位烧结机面积功率消耗由8.67kw/m2下降为4.98Kw/m2，由原先比450m2烧结机单位烧结机面积功率消耗高55.9%变为现在比450m2烧结机单位烧结机面积功率消耗低10.4%。关键词

2、 烧结 脱硫 增压风机 节能 改造1 现状江苏永钢集团联峰钢铁300m2烧结机使用的是丹麦Niro公司SDA法烟气脱硫工艺，采用石灰作为脱硫剂。设置脱硫装置前，烧结机机头烟气经电除尘器除尘后，由烧结主抽风机拽引排入烧结主烟囱排放。设置脱硫装置后，原烟气由烧结主抽风机出口烟道顶面垂直引出，经旁路挡板门和原烟气挡板门切换后，送入旋转喷雾干燥（SDA）吸收塔，与被雾化的石灰浆液接触，发生物理、化学反应过程，气体中的S02被吸收净化。经吸收S02并干燥的含粉料烟气出吸收塔进入布袋除尘器进行气固分离，净烟气由脱硫增压风机抽引由烧结主烟囱排入大气，脱硫增压风机采用了两台离心风机，脱硫工艺流程图见图一。烧结

3、机基本参数见表1，脱硫系统烟气数据和脱硫系统主要设备参数分别见表2、表3。图1 脱硫工艺流程图表1 烧结机基本参数项 目单 位数 量1.烧结机烧结机型式带式烧结机烧结机面积m2300年利用率962.电除尘器电除尘器数量台2型式卧式，双室三电场除尘器效率大于99主抽风机出口粉尘浓度（标态）mg/Nm31503.主抽风机数量台2型式风量（单台）m3/h900000静压升Pa17000主抽风机出口压力Pa5004.烟囱数量座1高度m1205.原料供应情况原料+燃料量万t/年474原料含硫量0.02表2 脱硫系统烟气数据项 目单 位数量1.脱硫入口烟气数据烟气量Nm3/h2×62.5

4、5;104最小烟温80脱硫工艺设计烟温80-150最高烟温2002.脱硫入口处烟气污染物浓度（标态）SO2浓度mg/Nm31000含湿量Vol%10含氧量Vol%15NOxmg/Nm3250HClmg/Nm320HFmg/Nm35最大粉尘浓度mg/Nm31503.脱硫出口污染物浓度（标态）SO2mg/Nm3100粉尘mg/Nm330表3 脱硫系统主要设备参数项 目单 位数量1. 脱硫增压风机型式离心式数量台2设计流量m3/h.台900000全压Pa4500效率84.35转速min-1960电机功率kW16002.脱硫塔数量台1脱硫塔型式旋转喷雾脱硫塔脱硫塔直径m17.2脱硫塔前烟气量(工况态)

5、m 3/h180×104脱硫塔后烟气量(工况态)m3/h168×104脱硫塔设计阻力Pa1000雾化器型号Niro F-800雾化器功率kW7503.布袋除尘器数量台2型式低压脉冲处理风量m3/h90×104过滤面积m212500300m2烧结机脱硫系统使用两台离心增压风机，增压风机采用定速运行，风量采用风门控制，正常开度约30%，并联运行功率分别为1270KW和1330KW,单位烧结机面积功率消耗8.67Kw/m2。本厂450m2烧结机同样也是采用SDA法烟气脱硫工艺，但使用一台轴流增压风机，运行功率为2500KW，单位烧结机面积功率消耗为5.56Kw/m2。两

6、烧结脱硫增压风机运行工况见表4，300m2烧结烟气脱硫增压风机单位烧结机面积功率消耗比450m2烧结烟气脱硫增压风机多55.9%，此功率倒挂表现说明300m2烧结脱硫增压风机有很大的节能空间。表4 300与450烧结主抽及增压风机运行工况比较项 目300烧结450烧结烧结主抽风机风机入口压力（KPa）1#风机-16.8-16.982#风机-16.8-16.91风机出口压力（Pa）1#风机-754.6-112#风机-213.5760.68风机流量（m³/min）1#风机9500125002#风机935412000风机总平均功率（Kw）1#+2#风机927610707脱硫系统脱硫塔入口压

7、力（Pa）-700-400脱硫塔压差（Pa）4500布袋压差（Pa）300/450670/330布袋出口压力（Pa）-1800-1100风机出口压力（Pa）无-158风机流量（m³/h）12376621585000风机平均功率（Kw）1#风机1330260025002#风机12702 原因分析由于SDA脱硫系统阻力比较接近，且300m2烧结比450m2烧结烟气量要低得多，因此理论上300m2烧结脱硫增压风机轴功率应比450m2烧结脱硫增压风机低得多，现实中的倒挂现象主要问题应在300m2烧结脱硫增压风机上，可能有如下原因：1、300m2烧结脱硫增压风机使用的是离心风机，400m2烧结

8、使用的是轴流风机，在效率上后者可能有些优势。300m2烧结脱硫增压风机采用的是江苏金通灵液体机械科技股份有限公司生产的Y4-2X73-14NO23.8F离心风机。400m2烧结脱硫增压风机使用的是上海鼓风机厂生产的RTF31.5-17-1型静叶可调的轴流增压风机。比较两风机性能曲线发现，离心风机设计工况点效率84.35%，轴流风机设计工况点效率为85.62%，后者仅略高于前者，因此风机形式不是主要原因。2、300m2烧结使用两台离心风机并联，而450m2烧结使用一台轴流风机。风机并联运行对运行工况的稳定产生一定影响，但对于轴功率本身并不会造成如此大的影响，此原因也应被排除。3、风机选型以及工况

9、点位置系统实际运行的工况点如果严重偏离设计工况点，将会对风机的出力造成很大影响。工况点的偏离不仅使风机效率低下，而且有可能使风机的相当一部分轴功率无为地消耗在了风机的调节风门上。这就要求风机在选型时，全压和风量要合适【1】。查询风机性能曲线发现，300m2烧结脱硫增压风机选型时系统全压为4500Pa,设计风量900000m3/h,而由表4可知，风机入口压力（与布袋出口压力接近）约为-1800pa，流量约为618831m3/h，系统工况点偏离严重。进一步查询风机性能曲线得到，在当前风门开度下，该工况点风机效率仅约33.5%。可见风机风压、风量裕度过大，风机效率低下，是脱硫增压风机功率消耗大的主要

10、原因【2】【3】。3 改造方案既然增压风机全压太高，能否考虑仅使用一台增压风机来拖动全部烟气？做了一次运行试验：试验时将脱硫系统的1#净烟气挡板门、1#2#原烟气挡板门、1#2#旁通挡板门全部打开，2#净烟气挡板门关闭，仅启动1#脱硫增压风机，风机入口阀全开，缓慢关闭1#2#旁通挡板门，当旁通挡板门关闭至90%时，脱硫塔入口压力超过-200Pa，脱硫塔入口压力报警并连锁保护，试验中断。这说明使用一台风机，风量不够，但考虑到旁通挡板门已经关到了90%，风量差距也不太大。能否考虑将单台增压风机的叶轮在机壳不变的情况下适当增大？根据金通灵公司提供的新风机性能曲线，核算发现该风机的风量处于临界状态，存

11、在风量不足的风险，不建议采用。针对增压风机风量与全压裕度过大、运行效率低的问题，可通过降速消裕技术来提高风机运行的经济性【2】。采用两变频器，通过变频调节的手段降低风机的运行转速，从而降低风机的风量和全压，这无疑能满足生产需求，但费用很高。能否将原有电机的级数降低，使原风机降速运行，从而降低原风机的风量及全压？如可行将是很经济的做法。风机降速运行的风险在于，在降低全压的同时，风量也同时降低。由于电机的级数是有限的，只考察将目前电机由6级电机降至8级电机的可能性。要想风机能够安全运行，需要考察风机在额定风量下，风压是否也能够满足脱硫系统的阻力需求。从表4可知，目前脱硫系统运行时布袋出口压力为-1

12、800Pa,流量为1237662m3/h，压力测量较流量测量通常误差较小，此处可作为设计需要保证的数据。新风机在脱硫系统出口必须能够提供高于-1800pa负压才能保证脱硫系统在当前工况下运行，如果再考虑风机进出口烟道损失，新风机全压最低应大于2500p。由性能曲线可知，在全压2500pa时两台风机采用8级电机后能够提供2X73万的总风量，能够满足300m2烧结生产的需求。风机采用8级电机后，其理论工况点范围见表5。表5 风机采用8级电机后的理论工况点范围项目流量Am3/h压力Pa效率%上边界450000340082.85下边界730000250082.664 改造后的节能效果改造后系统节能效果

13、见表6。由表6可知，300m2烧结烟气脱硫两台增压风机的总平均功率由改造前的2601.63Kw,降低为改造后的1493.42Kw,节电42.6%。为了避免生产工况波动对烧结主抽风机和烧结增压风机功率分配的影响，将烧结主抽风机和脱硫风机总功率合并计算后发现，在改造后平均总功率降低了10.66%，折合吨电耗节电2.15Kwh/t。如果按年产330万吨烧结矿计算，年节电约709.5万KWh，按0.6元/Kwh计算，年节电425.7万元，效益显著。表6 改造前后节能效果日 期烧结矿日产量烧结主抽风机用电量烧结主抽风机轴功率脱硫增压风机用电量脱硫增压风机轴功率脱硫增压风机吨电耗两风机总用电量两风机总吨电

14、耗备注吨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 节电率1.70%1.70%42.60%42.60%41.01%10.66%8.02%5 结论1、 经过节能改造后300m2烧结脱硫增压风机功率下降42.6%，单位烧结机面积功率消耗由8.67kw/m2下降为4.98Kw/m2,由原先比450m2烧结机的单位烧结机面积功率消耗高55.9%变为现在比450烧结机的单位烧结机面积功率消耗低10.4%。2、 烟气脱硫增压风机风量和全压应合理选择，风量和全压的安全裕