7.63m焦爐加熱系統(tǒng)除石墨空氣裝置的應用

摘要：介紹了7.63m焦爐加熱系統(tǒng)中除石墨空氣裝置的組成及工藝流程，與國內(nèi)焦爐傳統(tǒng)加熱系統(tǒng)石墨清理原理相比較，此裝置可安全、有效去除焦爐煤氣燃燒過程中沉積的石墨，防止煤氣燈頭堵塞，保證焦爐的正常加熱。

關鍵詞：7.63m焦爐 除石墨空氣 應用

7.63m焦爐為焦爐煤氣下噴復熱式焦爐，焦爐煤氣經(jīng)過下噴管和磚煤氣道由煤氣燈頭噴出，其中富含的碳氫化合物在高溫狀態(tài)下分解形成石墨，容易堵塞煤氣燈頭，增加燃燒系統(tǒng)的阻力，影響焦爐的正常加熱。為此，在加熱系統(tǒng)中增加了除石墨空氣裝置，將空氣通過交換旋塞、回爐煤氣支管、垂直磚煤氣道吹入下降氣流立火道底部，使煤氣燈頭中沉積的石墨燃燒，同時將加熱管道中殘余的焦爐煤氣吹入立火道內(nèi)，防止燃燒系統(tǒng)中的廢氣進入磚煤氣道內(nèi)與殘余的煤氣混合產(chǎn)生爆炸，并可防止煤氣中附帶的腐蝕性物質及燃燒產(chǎn)生的腐蝕性氣體殘存在煤氣橫管中。

1 國內(nèi)傳統(tǒng)焦爐加熱系統(tǒng)石墨的清理

加熱系統(tǒng)中的焦爐煤氣交換旋塞，其旋塞芯子為錐形三通結構，旋塞外殼上與大氣垂直的一側開有與大氣相通的除碳孔，當切斷煤氣時依靠立火道內(nèi)的負壓將空氣吸入加熱系統(tǒng)內(nèi)，燒除磚煤氣道和煤氣燈頭處的石墨。看火孔壓力維持在0-5Pa之間，在立火道底部產(chǎn)生的負壓主要來自下降氣流立火道內(nèi)高溫氣體產(chǎn)生的浮力差。一般情況下，由此產(chǎn)生的負壓不超過100Pa，且焦爐高度越低產(chǎn)生的負壓越小。在這種情況下，吸入的空氣量較少，往往難以將磚煤氣道及煤氣燈頭處的石墨全部清除干凈，造成沉積石墨的不斷增加，進而堵塞煤氣管道，使該立火道內(nèi)的煤氣流量不斷減少造成低溫事故。出現(xiàn)這種狀況時，可采取的措施是停止此燃燒室的煤氣供應，拆除下噴管底部絲堵，通入壓縮空氣將沉積的石墨清除。這些辦法僅僅可以緩解煤氣加熱系統(tǒng)中的石墨沉積問題，并不能從根本上解決，不僅增加了工人的勞動強度，也嚴重影響了焦爐的正常加熱。

2 7.63m焦爐除石墨空氣裝置的組成及工藝流程

除石墨空氣裝置主要由以下幾個部分組成：兩臺離心鼓風機、抽風管道、過濾器、消音器、除石墨空氣總管、進入每個煤氣橫管的支管。

除石墨氣體通過來自地下室區(qū)域的抽風管道（DN800mm）經(jīng)過過濾器抽入，每一臺鼓風機的出口側為一個電控密封閥，可完全切斷鼓風機與除石墨空氣總管的聯(lián)通。在除石墨空氣總管上有一個調節(jié)閥，用于調節(jié)除石墨空氣總管內(nèi)的壓力。從除石墨空氣總管上有分配管道連接到每個交換旋塞，且在分配管道上均有一個加減旋塞用于切斷/打開除石墨空氣的供應，在加減旋塞與交換旋塞之間有一個法蘭盤可與大氣聯(lián)通/隔絕。

交換旋塞其旋塞芯子為錐形三通結構，旋塞外殼上與大氣垂直的一側與除石墨空氣分配管連接。當切斷煤氣時，除石墨空氣通過交換旋塞、回爐煤氣支管、垂直磚煤氣道吹入下降氣流立火道底部。

3 7.63m焦爐除石墨空氣裝置的應用與分析

3.1 正常加熱過程中除石墨空氣壓力的設定 在正常加熱過程中，為使煤氣管道中除石墨空氣壓力大于燃燒系統(tǒng)的壓力防止廢氣倒流，同時保證充足的空氣量確保磚煤氣道及煤氣燈頭處的石墨完全清除，必須保證一定的除石墨空氣壓力，需要控制在500Pa以上，并和焦爐加熱系統(tǒng)聯(lián)鎖，當除石墨空氣壓力低于500Pa時，焦爐自動停止加熱。如除石墨空氣壓力過大，會造成大量的冷空氣進入燃燒系統(tǒng)，降低焦爐的熱工效率，所以在確保加熱系統(tǒng)內(nèi)石墨完全清除的前提下，除石墨空氣壓力控制不易過高，一般不易超過2200Pa，其壓力的調節(jié)通過除石墨空氣總管上的調節(jié)閥進行調節(jié)。

3.2 交換過程中除石墨空氣壓力的設定 在交換過程中關閉焦爐煤氣時，所有的交換旋塞都將通入除石墨空氣，造成除石墨空氣總管的壓力快速下降。為使除石墨空氣快速的將煤氣支管及磚煤氣道內(nèi)的殘余煤氣沖入立火道內(nèi)，防止除石墨氣體和殘余煤氣在接觸區(qū)域形成爆炸混合物，必須對交換過程中的除石墨空氣壓力進行特殊操作。正常加熱過程中，除石墨總管上的調節(jié)閥保持一定的開度，維持總管的壓力在指定的范圍之內(nèi)；在交換過程中，當交換旋塞關閉，焦爐煤氣停止供應時，調節(jié)閥自動全開，提高除石墨總管內(nèi)的壓力，確保剩余的焦爐煤氣快速的從煤氣支管及磚煤氣道內(nèi)清除；當交換旋塞打開，焦爐煤氣正常供應時，調節(jié)閥恢復正常的開度位置。

4 事故狀態(tài)下除石墨空氣的供應

正常情況下，每個焦爐除石墨空氣裝置均有兩臺離心鼓風機，一開一備，且每相隔一周倒換一次，因交換過程中除石墨空氣總管壓力波動較大，故鼓風機的倒換必須在非交換時間進行。

當兩臺鼓風機均出現(xiàn)故障且短時間內(nèi)無法恢復時，為維持焦爐正常加熱，可以通過打開除石墨空氣分配管道上與大氣相通的法蘭盤，通過燃燒系統(tǒng)內(nèi)的負壓將空氣吸入，即采取國內(nèi)傳統(tǒng)焦爐加熱系統(tǒng)中石墨的清理方式。

5 結語

7.63m焦爐加熱系統(tǒng)除石墨空氣裝置的應用，有效解決了磚煤氣道及煤氣燈頭石墨沉積的問題，且在交換過程中能快速的將煤氣支管及磚煤氣道的殘余煤氣清除，避免了爆炸混合物的產(chǎn)生，大大提高了安全性能。

參考文獻：

[1]高建偉.焦爐加熱系統(tǒng)計算機自動控制的應用[J].燃料與化工，2005（04）.

[2]安佰翔.焦爐加熱系統(tǒng)模型的建立及焦爐控制的研究[D].上海交通大學，2012.

[3]徐英彪.改燒焦爐煤氣后焦爐加熱系統(tǒng)的問題分析與改進[J]. 煤化工，2012（05）.

作者簡介：劉合彬（1984-），男，山東滕州人，就職于兗礦國際焦化有限公司，工程師，學士學位，研究方向：煤化工。