7.63米焦?fàn)t荒煤氣自動(dòng)放散系統(tǒng)的改進(jìn)

摘要:本文對(duì)國(guó)內(nèi)最早引進(jìn)的兗礦7.63米焦?fàn)t荒煤氣自動(dòng)放散系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，由于在點(diǎn)火煤氣、儀表氣源等介質(zhì)方面和國(guó)外的差異以及設(shè)備選型方面存在的缺陷，放散裝置在實(shí)際使用中存在打開(kāi)不及時(shí)、點(diǎn)火失效、設(shè)備故障率高等缺陷。針對(duì)以上問(wèn)題，經(jīng)過(guò)維護(hù)人員的摸索和實(shí)踐，在該公司焦?fàn)t改造中對(duì)荒煤氣自動(dòng)放散裝置進(jìn)行了完善，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)放散的可靠運(yùn)行，保證了爐體安全，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞:焦?fàn)t 荒煤氣 自動(dòng)放散 改進(jìn)

1 概述

山東兗礦國(guó)際焦化有限公司是國(guó)內(nèi)最早引進(jìn)7.63米焦?fàn)t爐型的焦化企業(yè)，該項(xiàng)目利用了德國(guó)凱撒斯圖爾焦化廠原有設(shè)備，采用原拆原建方式建成，兩座焦?fàn)t炭化室高度均為7.63米，是國(guó)內(nèi)目前最大的焦?fàn)t。焦?fàn)t在進(jìn)行煉焦作業(yè)中，由于荒煤氣導(dǎo)出系統(tǒng)故障，引起焦?fàn)t集氣管壓力上升，造成焦?fàn)t爐門(mén)、裝煤孔、上升管及相關(guān)的各個(gè)接口處跑煙，冒火，嚴(yán)重影響焦?fàn)t鐵件的使用壽命，壓力超限時(shí)，需要自動(dòng)打開(kāi)設(shè)置在集氣管上的放散閥進(jìn)行放散點(diǎn)火。自動(dòng)放散點(diǎn)火裝置的可靠運(yùn)行，既是爐體安全的保證，也是環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的要求。

2 原荒煤氣放散系統(tǒng)配置情況介紹

原荒煤氣放散系統(tǒng)包括西門(mén)子可編程控制器、高能點(diǎn)火裝置、放散翻板閥、燃?xì)怆姶砰y、氨水電磁閥、蒸汽電磁閥、火檢熱電偶等設(shè)備。燃燒器入口管徑為DN900，厚度為6mm，材質(zhì)為不銹鋼。燃燒器結(jié)構(gòu)形式為二級(jí)引風(fēng)，其中每級(jí)引風(fēng)均分割為6個(gè)進(jìn)風(fēng)口，分割片兼起支撐作用。放散系統(tǒng)每段集氣管兩個(gè)放散管。系統(tǒng)以集氣管內(nèi)的煤氣壓力為檢測(cè)信號(hào)該信號(hào)以4-20mA電信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，當(dāng)PLC檢測(cè)到壓力異常時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光預(yù)警信號(hào)，當(dāng)壓力繼續(xù)升高，并達(dá)到放散點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，并開(kāi)始自動(dòng)放散點(diǎn)火程序，氨水閥關(guān)閉，吹掃閥打開(kāi)，吹掃放散管，點(diǎn)火燃?xì)夤芫€上的電磁閥打開(kāi)，同時(shí)高能點(diǎn)火器開(kāi)始工作，引火小火炬立即被點(diǎn)燃，放散閥打開(kāi)，從而主火炬被引燃，此時(shí)蒸汽電磁閥打開(kāi)助燃消煙，直到放散結(jié)束，將火熄滅以防回火。這時(shí)放散管內(nèi)部的火焰檢測(cè)器將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至控制系統(tǒng)，點(diǎn)火器立即停止工作、電磁閥關(guān)閉，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)集氣管內(nèi)壓力恢復(fù)正常時(shí)，關(guān)閉放散閥、蒸汽閥，打開(kāi)氨水閥形成水封。

3 裝置運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1 間接點(diǎn)火沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。

根據(jù)德國(guó)設(shè)計(jì)，原點(diǎn)火采用直接點(diǎn)火和間接點(diǎn)火相結(jié)合的方式，即同一放散管上設(shè)置兩個(gè)高能點(diǎn)火槍?zhuān)宦凡捎锰烊粴庾鳛槿剂蠚猓c(diǎn)火槍點(diǎn)燃天然氣，形成小火炬，小火炬點(diǎn)燃荒煤氣，即采用小火點(diǎn)大火的方式，另一路點(diǎn)火槍間隔180度配置，直接點(diǎn)燃荒煤氣，作為后備手段。實(shí)際使用中，由于獨(dú)立焦化廠沒(méi)有潔凈的天然氣源，采用回爐煤氣作為點(diǎn)小火燃?xì)鈿庠?，存在燃?xì)鈮毫Φ秃凸芫€易堵塞的問(wèn)題。離煤塔最近的一個(gè)火炬凈煤氣壓力在6 kPa左右，可以點(diǎn)小火，第二個(gè)開(kāi)始在3 kPa以下，小火無(wú)法點(diǎn)燃，間接點(diǎn)火無(wú)法實(shí)現(xiàn)，僅靠直接點(diǎn)火，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)向偏離或直接點(diǎn)火的點(diǎn)火槍故障等情況時(shí)，出現(xiàn)點(diǎn)火失效。

3.2 放散翻板閥不能可靠打開(kāi)。

每個(gè)放散管上配置一個(gè)雙閥異向結(jié)構(gòu)氨水翻板閥，起到控制放散荒煤氣的作用。由于國(guó)內(nèi)煤質(zhì)與國(guó)外的差異，揮發(fā)分含量較高，長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)焦油粘結(jié)，導(dǎo)致閥板動(dòng)作困難。翻板閥采用氣缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，原設(shè)計(jì)儀表氣源壓力要求0.7～1.0MPa，由煤塔空壓機(jī)提供氣源，實(shí)際使用管網(wǎng)儀表空氣，閥前0.5 MPa左右，氣缸力矩偏小。當(dāng)出現(xiàn)全廠儀表氣源中斷時(shí)，存在無(wú)法動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 翻板閥、氨水閥、蒸汽閥的控制電磁閥故障率高。

由于焦?fàn)t爐頂靠近放散管區(qū)域，環(huán)境溫度較高，且在上升管打開(kāi)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明火。翻板閥、氨水閥、蒸汽閥的控制原設(shè)計(jì)采用電磁閥，直接安裝在管道上，離放散管距離近，長(zhǎng)期高溫烘烤，故障率較高。

3.4 控制系統(tǒng)采用西門(mén)子PLC，和DCS沒(méi)有通訊聯(lián)系，不便于操作人員查看狀態(tài)和維護(hù)人員修改設(shè)定值。

3.5 穩(wěn)焰環(huán)和蒸汽吹掃口存在結(jié)焦現(xiàn)象，影響氣體流動(dòng)。

在燃燒器一級(jí)引風(fēng)管和二級(jí)引風(fēng)管出口部位均安裝有穩(wěn)焰環(huán)，且其上結(jié)焦嚴(yán)重。焦?fàn)t荒煤氣揮發(fā)份含量較高，在放散管內(nèi)壁極易形成結(jié)焦或焦油粘結(jié)。原設(shè)計(jì)考慮到荒煤氣放散時(shí)，可能在高流速的情況下脫火，設(shè)置了穩(wěn)焰環(huán)。而穩(wěn)焰環(huán)的使用，使得放散管在進(jìn)行正常的放散作業(yè)時(shí)，由于穩(wěn)焰環(huán)的存在，讓靠近管壁原本就流速較慢且富含焦油和揮發(fā)份的氣體流速更慢，并強(qiáng)制形成一個(gè)局部回流區(qū)，大大增加了焦油和揮發(fā)份的凝結(jié)速度，從而造成大量結(jié)焦甚至在嚴(yán)重時(shí)堵塞放散管。

焦?fàn)t荒煤氣放散原設(shè)計(jì)共有兩路蒸汽管，一個(gè)在一級(jí)引風(fēng)管口部位設(shè)置中心蒸汽噴口。另一個(gè)是在放散管下部，設(shè)置了吹掃蒸汽管。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)放散管的實(shí)際情況，大部分都是在兩根蒸汽管處嚴(yán)重結(jié)焦，形成的結(jié)焦物已經(jīng)將蒸汽噴口的出口堵塞，致使蒸汽無(wú)法噴出，以至于無(wú)法實(shí)現(xiàn)其功能。

4 采取的改進(jìn)措施

根據(jù)上述問(wèn)題和其它相關(guān)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，在焦?fàn)t改造中采取了如下改進(jìn)措施:

4.1 每個(gè)放散管改為2套直接點(diǎn)火。

在每個(gè)放散管的二級(jí)引風(fēng)處，互成180度布置兩套高能點(diǎn)火器的點(diǎn)火槍?zhuān)瑢㈤g接點(diǎn)火和直接點(diǎn)火結(jié)合的方式改為全部直接點(diǎn)火，消除點(diǎn)火燃?xì)獾挠绊懀_保點(diǎn)火成功率。

4.2 翻板閥用的氣缸增大截面積，增加力矩，選用進(jìn)口品牌，提高可靠性。

提高氣源可靠性，放散氣源單獨(dú)配管，在進(jìn)系統(tǒng)前加單向閥和3m3儲(chǔ)氣罐，即使出現(xiàn)全廠氣源中斷，也可以由儲(chǔ)氣罐供應(yīng)儀表氣源，完成放散動(dòng)作，提高自動(dòng)放散的可靠性。

4.3 水封用氨水閥和蒸汽閥原電磁閥改為氣動(dòng)閥，將電磁閥裝在氣控柜內(nèi)，安裝在環(huán)境相對(duì)較好的位置，提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備適應(yīng)高溫環(huán)境的能力。

4.4 將放散控制引入DCS，集控室人員可以直觀監(jiān)控放散狀態(tài)，維護(hù)人員更方便了解掌握設(shè)備狀況，修改相關(guān)參數(shù)。

4.5 取掉各級(jí)引風(fēng)器上的穩(wěn)焰環(huán)和下部蒸汽吹掃。

穩(wěn)焰環(huán)是在高架火炬，特別是高壓力、高流速且火炬氣本身燃燒速度較慢的情況下常常使用的，由于在火炬頭出口部位設(shè)置穩(wěn)焰環(huán)，從而在其周?chē)墓鼙诓课恍纬梢粋€(gè)火炬氣流“減速帶”，生成一圈較為穩(wěn)定的小火焰，達(dá)到防止脫火的目的。而焦?fàn)t荒煤氣放散時(shí)壓力只有幾百帕，流速也只有幾米到十幾米，且荒煤氣本身成分中有一定量的H2，燃燒的火焰速度也較快，一旦點(diǎn)燃，絕無(wú)脫火的可能，故本穩(wěn)焰環(huán)在荒煤氣燃燒器的設(shè)置，根本起不到穩(wěn)焰的作用且有形成大量結(jié)焦堵塞放散管的副作用。

取掉底部原DN25蒸汽管避免結(jié)焦。同時(shí)在原一級(jí)引風(fēng)口設(shè)置蒸汽環(huán)管，利用原自然引風(fēng)口經(jīng)蒸汽噴射器組合，形成射流強(qiáng)制引風(fēng)口，使引風(fēng)效果增強(qiáng)數(shù)倍。同時(shí)在二級(jí)自然引風(fēng)口互成180度角布置強(qiáng)制二級(jí)引風(fēng)口，進(jìn)一步增強(qiáng)整體引風(fēng)效果，且與其結(jié)構(gòu)和噴射角度結(jié)合，最大限度實(shí)現(xiàn)混風(fēng)。這樣既解決了內(nèi)部蒸汽噴射管結(jié)焦堵塞的問(wèn)題，又促進(jìn)荒煤氣的完全燃燒。

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)自改造后投入使用，一直處于無(wú)故障運(yùn)行狀態(tài)，具有很高的先進(jìn)性、可靠性和安全性。只要荒煤氣壓力超過(guò)規(guī)定的上限便會(huì)聲光報(bào)警、自動(dòng)點(diǎn)火放散；由于該裝置的科學(xué)結(jié)構(gòu)，能使荒煤氣充分燃燒，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。即保護(hù)了環(huán)境又保護(hù)了焦?fàn)t本體，取得了良好效果，為焦化廠建設(shè)高效、低污染的現(xiàn)代化企業(yè)做出了一份貢獻(xiàn)。

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