集气管压力与鼓风机（或初冷器）前吸力的讨论

集气管压力与鼓风机（或初冷器）前吸力的讨论

沈阳安信自控设备有限公司

我们在工作中主要与焦化厂打交道，经常遇到的技术指标是集气管压力、鼓风机（或初冷器）前吸力。有好多人认为吸力不能太大——否则会把煤粉等吸入到系统中，造成设备的堵塞；还有人说吸力大了会把煤气管道“吸瘪”；最近又有人说吸力不能太小（虽然集气管压力稳定），否则会造成炉体串漏……所以我觉得有必要“探讨”一下这些问题。 
我想说的是：1.煤粉是否会进入系统与集气管压力多少有些关系，但与吸力毫无关系；2.就是把焦化厂现在用的离心式鼓风机累死也不会把煤气管道吸瘪的；3.至于在集气管压力稳定的情况下，吸力大小与炉墙串漏有关系纯属无稽之谈。 
下面我们就开始讨论： 
1. 焦炉煤气从炭化室产生，流经上升管、集气管、（吸气管、气液分离器、初冷器等）负压系统、鼓风机到正压系统。

2. 在煤气流动的整个过程中，有两个“动力源”（我们可以理解为 2 台串联的鼓风机），为了便于分析，我们把它们分开讨论：一个是从炭化室流到集气管的动力主要来源于“热浮力”（低压氨水产生的喷射力不大，可以忽略）——装煤期间再加上高压氨水或蒸汽（貌似现在很少采用了）在桥管内产生的喷射力；另一个是从集气管翻板以后的动力，来源于鼓风机。炭化室底部压力要低于集气管压力，高压氨水装煤期间的上升管根部压力更要低于集气管压力——能使流体从低压流向高压的即为“动力源”。所以，我们可以把装煤期间喷高压氨水的桥管（包括热浮力）看成是与鼓风机串联的一台风机。 
3. 在整个煤气系统中，系统唯一的入口（或者叫进口）是上升管（吸气管上的清扫孔盖不能保证没有一点点泄漏，但与煤气发生量相比这点泄漏量可以忽略）。当然，若负压系统有漏洞就另当别论了（事故状态多种多样，咱们应该只讨论正常状态）。 
4. 当装煤操作不变时（包括操作过程与工况），集气管压力是唯一影响进入系统的气量和杂质情况的因素。或者反过来说，当集气管压力稳定时，影响进入系统的气量和杂质情况是装煤操作——高压氨水的喷射力大，进入系统（集气管）的气量就多、流速就大、可能夹带的杂质就多；若喷射力小 ，则反之，但可能炉门冒烟。

我想一般来说对 1、2、3 条应该没什么问题，但第 4 条可能有人有异议。下面咱们就详细说说。

如图 1 所示——装煤期间在桥管处喷洒的高压氨水将煤气（包括部分空气）压入集气管，上升管根部 （A）的压力（PA）一般为-1000 Pa（或叫吸力1000 Pa） 左右，假设集气管的压力（P）为 100 Pa，那么BC处 的压差约为 1100 Pa左右——也就是说高压氨水与桥 管所构成的“射流泵”能产生的升压（PBC）为 1100 Pa 左右。当集气管压力（P）增高时，假设达到 500 Pa， 那么PA就只有-600 Pa左右了（设高压氨水压力、桥 管内径等情况都不变）；若集气管压力降到-100 Pa， 那么PA会有-1200 Pa左右。PA = P－PBC
上升管根部（A）的压力PA越低（负压程度越大）， 气体的流速就越大，可能夹带进的煤粉就越多，可能 进入的空气量就大；反之，当PA越高（吸力越小），气体的流速就越小，可能夹带进的煤粉就 越少，不但不会进入空气，炉门也可能会冒烟。可见，当高压氨水的喷射力不能调节时，集气管压力是会对装煤效果产生影响的；当高压氨水压力能够调节时，可根据集气管压力的变化自动调节高压氨水压力，使上升管根部（A）的负压程度基本保持稳定。装煤效果就会保持良好，而且不受集气管压力变化的影响。

下面我们再来讨论一下机前（或初冷前）吸力问题：当集气管翻板处于全开状态时（图 1），翻板的阻 力可以忽略——DE处没有压差，即吸气管为正压 （P1>0——见图 3），机前吸力会很小；当集气管翻板 处于关闭状态（图 2）

时，翻板的阻力最大——DE处 的压差最大，为保证合格的集气管压力，吸气管的吸力（负压绝对值）也会很大，当然机前吸力就更大了（机前系统阻力与翻板后吸力之和）。也可以将上述情况反过来说：当机前吸力（负压绝对值）小时，为保证合格的集气管压力，翻板就要开大；当机前吸力（负压绝对值）大时，为保证合格的集气管压力，翻板就要关小。对照图 3 的式①就更好理解了：P3= (h1+h2+h3)- P — 我们需要保持集气管压力（P） 不变。在不调节手动翻板的情况下，h1不变，在不大范围调节大循环的情况下，短时间内也 可认为h3不变，则h2的变化直接决定需要多大的机前吸力（P3）。由此可见，只要机前吸力大 （或者叫机前压力低）到足够克服机前系统设备的总阻力(h1+h2+h3)时，集气管压力就是可控的。 
所以，不论吸力大小，只要在翻板能调节的范围内，集气管压力就不会有太大的变化；只要“无烟装煤”系统能控制好上升管根部（A）的负压值，装煤效果就会很好，煤粉的夹带 量也不会大增——因为上升管根部是煤粉的唯一入口（当PA较高——煤气不能进入上升管时，不管多大的机前吸力，都不会有煤粉进入系统）。 
简单的说：集气管翻板开度小点，吸力就会大点（负压程度高点）；集气管翻板开度大点，吸力就会小点（负压程度低点）——集气管翻板开度与吸力有无数个组合，都能保证集气管压力的稳定！

我们通过式②可以讨论机后压力对集气管压力的影响——在一定条件下，鼓风机的升压 （h）可认为不变，所以当交换机换向等操作致使机后压力（P4）升高时，将造成机前吸力 （P3）下降，使集气管压力升高。

大循环的调节情况复杂一些，我们逐步讨论。 
首先可以简单的用“流量法”进行讨论：

鼓风机所输送的煤气量=抽送焦炉来的煤气量+大循环量

假设鼓风机所输送的煤气量保持不变，那么当关小大循环调节阀（减小大循环量）时，鼓风机就要多抽送焦炉来的煤气，如果抽送量大于焦炉的产气量，集气管压力就会降低；或者说当焦炉的产气量增加时，集气管压力就会增高，这时就需要减小大循环量，以使鼓风机能将焦炉多产生的煤气抽送走，来保证集气管压力的稳定。 
我们再通过鼓风机的特性曲线讨论一下： 
离心式鼓风机的特性曲线类似一条抛物线，顶点的左侧为喘振区，不能使用，所以只能在顶点右侧的区域内运行——流量与升压成反比的区域（可参阅《鼓风机的调节》）。若煤气 量增加（煤气发生量增加或大循环量增加）时，鼓风机的升压（h）将减小。当机后压力（P4） 不变时，机前吸力（P3）就会下降，将使集气管压力升高，如果超过允许值，就需要关小大 循环进行调节。 
最后我们再来讨论一下管网特性的情况： 
我们知道，阻力与流量的平方成正比。在一定时间段内，可以认为初冷器等设备的煤气 通道面积不变，则h3直接受大循环量的影响——当大循环量增大时，阻力h3会增加的更大， 致使初冷器前吸力会有较大的降低。 
事实上，这些影响是同时存在的，我们只是为了便于理解，将其分开进行讨论。在生产 实际中，调整大循环量时，既影响机前吸力（P3），也影响初冷器前吸力（P2）。而当鼓风机处在其特性曲线较平坦的区域时，调节大循环对初冷器前吸力（P2）的影响会更大些。 
通过上述讨论，我希望能清楚以下几点： 
1．装煤效果及夹带煤粉量只与集气管根部（A）的负压程度（气体的流速）有关； 
2．如果集气管压力的变化影响了装煤效果，那是“无烟装煤”的工作没做好； 
3．如果机前（或初冷器前）吸力影响了集气管压力，那是集气管压力控制系统的工作没做好； 
4．我们的鼓风机进口能产生多大的负压，我们的管道、设备能承受多大的外压——这不是很难查到的数据，请我们的领导们用数据说话，“吸瘪论”太滑稽； 
5．何为炉体串漏？影响炉墙串漏的因素有哪些？请查阅有关资料；但这里肯定的说，与吸力毫无关系，请领导们别开太大的玩笑，我容易当真，呵呵。