焦爐上升管水封蓋防沖開優化改造

張化強 張 俊 高慶華 白 璐 王海利 朱 虹

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

安鋼焦化分公司7#、8#焦爐為焦耐院設計的2×55孔JN60-6型大容積焦爐，焦爐有效容積為38.5 m3,裝煤后煤氣發生量較大，產生的荒煤氣通過煤氣導出系統輸送給后續凈化工序；在荒煤氣導出過程中，上升管壓力在生產過程中遇到管網壓力波動，經常出現集氣管壓力突然增大，這時上升管蓋在壓力高的情況下被沖開，造成荒煤氣外溢，環境污染。

1 現狀

隨著國家對環保要求越來越高，原有設備的老化和傳統操作方式等已不能滿足現在的環保要求，主要表現在以下方面：一是在生產過程中經常出現由于集氣管壓力波動大致使集氣管壓力瞬間增大和上升管蓋被沖開冒大煙現象；二是上升管蓋材質不規范，或者對有問題的上升管蓋不及時更換，容易導致上升管不能夠完全蓋不下去，操作工因來不及及時關閉上升管造成環保污染事故，惡化爐頂操作環境。

2 原因分析

針對上升管蓋易被沖開進行了原因分析統計，結果見表1。

從表1可以看出，上升管蓋被沖開主要原因為集氣管壓力大、上升管蓋配重不合適、風機停、集氣管執行器故障等。

表1 上升管蓋沖開原因統計

2.1 集氣管壓力波動大

集氣管壓力通過觀察其曲線變化，主要表現在交接班時間7：40～8：30、15：40～16：30、23：40～2：00，這些時間段后續焦爐煤氣用戶由于交接班操作較多，加上焦爐煤氣不讓放散點火，造成上升管壓力高，致使上升管蓋被沖開。2016年2月15日夜班交接班時的集氣管壓力情況如圖1所示。

圖1 2015年10月15日夜班集氣管壓力統計

2.2 上升管蓋配重過重

上升管蓋配重過重也是造成一個主要原因，根據杠桿原理，配重過重，上升管蓋用手拉，輕松拉開，壓力偏高點就自動打開。

2.3 配套回收鼓風機停

2015年10月底，突然停風機，上升管放散沒有第一時間打開時，集氣管壓力急劇升高，導致15個上升管蓋被沖開，把集氣管壓力給卸掉部分，只能等放散點開后，才能把沖開的上升管蓋上。通過事故分析，本次故障為高壓電越級跳閘，為上升管蓋沖開的直接原因。

2.4 集氣管執行器故障

集氣管執行器故障較為頻繁，7#爐西執行器、8#爐西執行器多次出現實際壓力高，自動調節比對壓力偏低，自動調節不調節，或調節器忽高忽低，集氣管壓力在負壓與+400 Pa之間(集氣管壓力顯示最高+400 Pa)，如果不能第一時間人工干預手動調節打開，易造成上升管蓋被沖開。

2.5 上升管工清理操作不到位

上升管水封槽或橋管清理不到位，水封槽里面的煤粉或焦渣較多時，導致上升管蓋蓋不嚴實，有一定的傾斜角度，力矩相對較小，這時壓力稍微一高就把上升管蓋沖開。

3 改進措施

針對上升管蓋易沖開原因分析，采取以下措施進行優化改造。

3.1 風機房工藝放散控制，保焦爐集氣管壓力穩定

針對集氣管壓力交接班時間波動較大，后續用戶由于交接班開關閥門動作頻繁，凈化后煤氣系統通過煤調(煤氣調度系統)協調發電調整，吸收部分煤氣，保證焦爐焦爐煤氣穩定，當調整不過來或不及時，回收車間及時進行工藝放散，保證焦爐集氣管壓力穩定，確保焦爐集氣管執行器自動調整可控。

3.2 上升管配重進行及時調整

在線水封裝配進行逐個檢查，對配重進行拉蓋調試，對配重較重，拉蓋很輕的水封裝配，進行配重重新調整，去掉部分，拉蓋和蓋蓋用力適度為宜。對新換的水封裝配進行及時調整配重，確保上升管由于壓力波動，不易被沖開。

3.3 循環風機電路進行規范整改

針對循環風機故障，對設計到風機高壓配電室的各級其他工序開關進行用電開關改造，杜絕其他情況導致的越級跳閘，保證各級用電安全，確保風機運行安全和備用風機的正常備用，從而確保焦爐的荒煤氣被正常導出安全。

3.4 執行器行器故障快速應對和儀表快速處理

對于執行器故障，焦爐表現出冒煙情況較多或較大，這時信息通過機方、焦方司機或工長，用對講機及時聯系上升管工進行快速人工干預，把執行器打到手動，并處在打開位置，有負壓或低壓慢慢手動調整至140 Pa左右，并聯系儀表工進行處理。當執行器出現實際壓力高，自動調節比對壓力偏低，自動調節不調節時，主要是執行器動作關聯管道數據失真，一般為管道堵塞或有破損，測量的壓力與集氣管實際壓力不符造成的，需對管道進行吹掃或焊補，保證管道嚴密性和與集氣管的透氣性。對此要求儀表每半月對各執行器管道及進行檢查和吹掃。對有問題或動作邂逅情況缺乏必要靈敏度的執行器或控制器進行及時更換或檢修。

3.5 規范上升管工操作，確保水封蓋蓋嚴實和荒煤氣導出順暢

加強對上升管水封蓋和橋管清理情況檢查和考核，督促上升管工及時清理。同時保證保證上升管操作的“三通一活”，確保裝煤時荒煤氣導出順暢，避免由于荒煤氣導出不暢引起的炭化室壓力急劇升高造成上升管蓋被沖開。

3.6 上升管水封蓋改造

原來的上升管蓋上連接底座與連接桿的位置都是固定不可調整，如果挪動爐蓋位置，只能通過割掉連接小底座，再焊接在合適的位置上，比較麻煩，另外這樣尋找合適的位置也比較困難。

為此，對上升管蓋與連接桿處進行改造，把原固定銷子改為一圓鋼，在圓鋼一端焊接120 mm長的絲杠，并通過雙螺絲夾住上升管蓋底座。把原小底座的固定小圓孔改為可長度為100 mm長的空洞，開始時將其調整到合適的位置，如果側部有小變形影響打開，可以通過調節絲桿并用螺絲固定住，已實現上升管固定在合適位置，便于打開和蓋上方便操作的目的。改造后水封蓋如圖2所示。

圖2 改造后的上升管蓋示意圖

3.7 上升管蓋拉桿追加鎖閉裝置改造

針對上升管蓋被沖開，導致爐頂冒大黃煙，污染面積較大的特性，對上升管蓋拉桿上追加拉桿鎖閉裝置，操作工蓋完蓋后，將拉桿自左頂上蓋住水封蓋后，往中間位置放正，鎖住拉桿上下移動，只有左右人工移動后再能進行上下移動再拉開上升管蓋。這樣遇到集氣管壓力高或很高的時候，上升管蓋不會被沖開，只會上升管水封槽的水封被擊穿從蓋的周邊冒出少量的荒煤氣，這時人工能很快干預，不會造成大的污染事故，這時通過爐頂除塵霧炮機對擊穿水封溢出的荒煤氣進行捕捉并降落，杜絕荒煤氣無組織排放。上升管水封蓋防沖開鎖閉改造示意圖如圖3所示。

圖3 上升管水封蓋防沖開鎖閉示意圖

4 優化改進后的效果

通過優化改造，集氣管壓力情況得到明顯改善，原經常被沖開冒大量荒煤氣造成大面積污染的現象得到控制，主要便現在以下幾個方面：

1)上升管工壓力控制自動調節器超出20%～70%范圍時，通過風機房及時吸力調節或工藝放散，使集氣管壓力基本上控制在50 Pa～220 Pa左右的范圍內；

2)通過對執行器故障快速判斷、鼓風機關聯用電開關不越級跳閘改造，使特殊情況超過300 Pa以上的次數情況減少和持續時間明顯減少，均不超過5 min就進行人工干預處理；

3)上升管水封蓋改造及加強上升管操作管理，由于導出系統和水封蓋水封系統問題導致冒煙情況得到杜絕；

4)上升管拉桿鎖閉改造后，原突發集氣管壓力急劇升高400 Pa以上時，上升管蓋被沖開冒大黃煙造成大面積污染情況得到杜絕，現在只能通過上升管水封裝配水封被擊穿冒部分荒煤氣，人工能快速采取措施得以控制。通過本次優化和改造，極大改善爐頂操作環境，環保效益明顯。

5 結語

通過對上升管水封蓋優化改造，可有效控制并減少焦爐上升管冒煙現象，改善爐頂操作環境，在同類焦爐具有推廣價值。如果同時采用單個炭化室壓力控制，集氣管負壓或低壓控制，集氣管及爐頂處冒煙現象會進一步減少。

[1] 向宇，張俊，劉思沛，等.焦爐上升管水封蓋改造及效果[J].甘肅冶金.2016, 38(2):141—146.