生產異常時焦爐煤氣熱值下降情況分析

王志剛

摘 要：通過焦化廠煉焦系統的一次限產，探討分析焦爐煤氣熱值下降的原因，提出相應的解決辦法，避免煤氣熱值下降給后續冶煉系統帶來風險。

關鍵詞：焦爐煤氣；熱值；可燃成分；爐頂空間溫度

1 異常情況過程簡介

2015年中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利70周年紀念活動期間，因環保壓力，9月1日開始某焦化廠響應某市應急預案實行悶爐限產。結交時間逐步延長到40h以上。9月4日開始逐步恢復生產，9月8日恢復到正常水平。其間，后續用戶都有不同程度的減產停產。

2 焦爐煤氣的取樣成分分析及比較

經煤氣取樣化驗分析（參見表1），悶爐后焦爐煤氣熱值逐漸下降，到9月2日明顯下降。焦爐煤氣中的最主要成分之一甲烷最低值只有標準值的55%，氫氣含量最低值只有標準值的77%。由于兩個高熱值的成分少，焦爐煤氣熱值最低值只有 12222kJ/m3（正常值為17 228kJ/m3）。

3 焦爐煤氣熱值下降的原因分析

正常情況下：從每個炭化室逸出的焦爐煤氣的組分是隨結焦時間的不同而不同的，但因煉焦操作是一個連續過程，所以整座焦爐發生的焦爐煤氣的組分基本上是穩定的，不會有太大變化。但如果煉焦生產操作發生異常，不能正常按計劃出焦、裝煤，其焦爐煤氣組成和發生量也會隨之發生變化。

現在，我們就從悶爐限產的情況來分析一下：

（1）因悶爐限產，不對焦爐進行出焦和裝煤的操作，導致焦爐煤氣在炭化室內停留的時間延長，致使焦爐煤氣中的高熱值成分（如苯族烴、酚等）發生進一步分解，變相增加了焦爐煤氣的發生量。同時，因爐頂空間溫度的升高，碳氫化合物很容易分解，使煤氣中的低熱值的CO含量增加，而高熱值的H2、CH4含量減少。煤氣中的 CO含量較高，苯族烴類含量偏低，由于苯族烴類的熱值高于CO，所以焦爐煤氣熱值呈下降趨勢。

（2）在悶爐期間，調整不好碳化室會出現負壓現象，加上焦爐老化，爐頂空間溫度的升高爐墻石墨被燒掉，就會使燃燒室壓力高于碳化室，就會有大量的燃燒廢氣由燃燒室流入碳化室。其次，因爐門等處密封不嚴碳化室吸入空氣，使得部分焦爐煤氣在炭化室內燃燒，這也會導致炭化室內的溫度升高，同時焦爐煤氣被燃燒廢氣沖淡，使氮氣和二氧化碳的含量顯著增加，熱值下降。換句話說：焦爐煤氣中的可燃成分遇到氧氣燃燒掉了一部分，變成了低熱值的一氧化碳和廢氣、水等，導致煤氣中有效成分的含量進一步降低，氮氣和二氧化碳的含量增加。從表1中的煤氣分析數據不難發現：二氧化碳和氮氣含量持續升高。

（3）在悶爐期間，碳化室焦炭到了成熟后期，煤氣發生量急劇減少。

4 在該市取消環保應急預案后，焦化廠迅速組織恢復生產，并采取以下措施迅速提高焦爐煤氣熱值

（1）適當降低煤氣風機吸力，提高各焦爐集氣管壓力，從而使碳化室壓力高于燃燒室，杜絕燃燒室廢氣進入煤氣外送系統。

（2）提高裝煤量，強化裝平煤操作，降低爐頂空間高度，從而達到降低爐頂空間溫度的目的，減少焦爐煤氣中各高熱值組分在碳化室的分解。

（3）組織人員采取各種措施封堵焦爐爐體、爐門等，減少因密封不嚴進入系統的空氣。

（4）逐步提高爐溫，縮短結焦時間到正常水平，提高煤氣發生量。

采取如上幾項措施后，焦爐煤氣的發生量、熱值迅速恢復到正常狀態，如表2所示。

5 結語

通過對焦爐煤氣熱值下降情況的分析，可以得出如下結論：

煉焦系統出現異常，不能正常出焦和裝煤時，要及時對煤氣熱值進行認真分析比對，及時調整焦爐加熱制度和壓力制度，保持爐頂空間溫度不高于850℃，保持炭化室為正壓，避免炭化室由加熱系統竄入廢氣和由于爐門等處密封不嚴而吸入空氣；恢復生產后應及時采取相應的措施，焦爐煤氣的發生量、熱值會很快恢復。

參考文獻

[1]蔣衛剛.焦爐煤氣熱值下降成因分析與探討[J].冶金動力，2012，（4）：24-25.

[2]陳玉村，錢虎林，邱全山，等.降低7.63m 焦爐爐頂空間溫度的方法[J].燃料與化工，2010，（6）：12 -14.