焦?fàn)t煤氣壓力平衡研究

顧興林，馮江華，靳迎武，李東華

(1.安陽鋼鐵集團(tuán)公司焦化廠， 河南 安陽 455004；2.安陽鋼鐵集團(tuán)公司動力廠 ，河南 安陽 455004)

安鋼焦化廠現(xiàn)有JN43-80型焦?fàn)t4座(1#、2#、3#、4#)，58-Ⅱ型焦?fàn)t2座(5#、6#)，JN60-6型焦?fàn)t2座(7#、8#)，JN70-7型焦?fàn)t2座(9#、10#)，年設(shè)計(jì)焦炭生產(chǎn)能力約350萬噸，焦?fàn)t煤氣量16.8萬m3/h。產(chǎn)能淘汰和環(huán)保等原因，停產(chǎn)了1#、2#、3#、4#焦?fàn)t及相關(guān)的配套設(shè)施，將原有的2座58-Ⅱ型焦?fàn)t和2座JN70-7型焦?fàn)t并入一個風(fēng)機(jī)房輸送。這導(dǎo)致焦?fàn)t與焦?fàn)t之間、焦?fàn)t與初冷器前吸力之間、鼓風(fēng)機(jī)后與總管吸力之間互相影響，造成焦?fàn)t集氣管壓力波動。焦?fàn)t集氣管壓力，是焦?fàn)t生產(chǎn)的重要參數(shù)，是造成焦?fàn)t冒煙的重要原因。集氣管壓力的穩(wěn)定，有利于提高化產(chǎn)品收率，延長焦?fàn)t爐齡，降低環(huán)境污染，尤其適合當(dāng)前環(huán)保要求，所以平衡煤氣壓力、穩(wěn)定焦?fàn)t集氣管壓力變得十分重要。

1 壓力平衡前狀態(tài)

由于焦?fàn)t建設(shè)時間不同，配套的三套風(fēng)機(jī)系統(tǒng)也存在差異。自從9#、10#焦?fàn)t投產(chǎn)以來，煤氣壓力平衡問題較為突出。

1.1 焦?fàn)t煤氣工藝流程圖

圖1 焦?fàn)t煤氣工藝流程圖

在1#、2#、3#、4#焦?fàn)t及一系風(fēng)機(jī)房未停產(chǎn)時，焦?fàn)t集氣管壓力波動也常有發(fā)生，主要表現(xiàn)在5#、6#焦?fàn)t集氣管壓力高，分析原因是負(fù)壓管道連接在一起，三個系統(tǒng)風(fēng)機(jī)房互相擾動導(dǎo)致。1#、2#、3#、4#焦?fàn)t及一系風(fēng)機(jī)房停產(chǎn)后，斷開了二系風(fēng)機(jī)房與三系風(fēng)機(jī)房負(fù)壓管線，但頻繁出現(xiàn)9#、10#焦?fàn)t集氣管壓力負(fù)壓，5#、6#焦?fàn)t集氣管壓力高。

1.2 集氣管壓力波動原因

機(jī)前的管線復(fù)雜，且連接爐型有差異，尤其是三系統(tǒng)開2備1時，機(jī)前既有58-Ⅱ型的老爐型，又有JN70-7型的新爐型。這兩種爐型在日常的生產(chǎn)控制和爐溫控制上有很大的區(qū)別，這種區(qū)別導(dǎo)致了風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)上的難點(diǎn)。處于遠(yuǎn)端的58-Ⅱ型焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣膨脹壓力較低，但是管線太長，需要風(fēng)機(jī)加大吸力，而近端的JN70-7型焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣產(chǎn)生的膨脹壓力較高，但是管線短，同樣需要加大風(fēng)機(jī)吸力。問題在于JN70-7型焦?fàn)t由于膨脹壓力大，對吸力的調(diào)節(jié)較58-Ⅱ型焦?fàn)t更加敏感，在很大的吸力作用下，產(chǎn)生了不同爐型之間的集氣管壓力有所不同，甚至同組的兩個不同焦?fàn)t集氣管壓力有很大的不同，在5#、6#焦?fàn)t表現(xiàn)不明顯，但在JN70-7型的9#、10#焦?fàn)t表現(xiàn)卻非常明顯，頻繁出現(xiàn)焦?fàn)t集氣管負(fù)壓現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。對上半年焦?fàn)t集氣管負(fù)壓情況連續(xù)超過5min的進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體結(jié)果見圖2。

圖2 上半年焦?fàn)t集氣管壓力負(fù)壓次數(shù)統(tǒng)計(jì)

從上半年焦?fàn)t集氣管壓力負(fù)壓次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖可以看出，上半年月平均超過5分鐘的負(fù)壓次數(shù)為38次，還有逐步上升的趨勢，所以必須解決這一難題。

2 焦?fàn)t集氣管壓力控制

焦?fàn)t煤氣輸送單元包括焦?fàn)t、初冷器、鼓風(fēng)機(jī)、煤氣凈化單元和用戶。在整個煤氣輸送單元，每一個節(jié)點(diǎn)發(fā)生擾動，必將破壞煤氣輸送平衡，導(dǎo)致該單元及相近單元煤氣波動，最終表現(xiàn)在焦?fàn)t集氣管壓力波動。焦?fàn)t集氣管頻繁出現(xiàn)負(fù)壓的原因是風(fēng)機(jī)的抽氣量大于焦?fàn)t煤氣發(fā)生量，負(fù)壓出現(xiàn)以后又不能及時反饋至焦?fàn)t和鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)動調(diào)節(jié)，單一調(diào)節(jié)又會導(dǎo)致其它煤氣單元波動，形成了顧此失彼的兩難狀態(tài)。因此集氣管壓力調(diào)節(jié)要以全面協(xié)調(diào)控制為根本，通過實(shí)時監(jiān)控?zé)捊狗彘_度、鼓冷初冷器前吸力、鼓冷系統(tǒng)阻力、風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、風(fēng)機(jī)大循環(huán)開度等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，監(jiān)控煤氣輸送狀態(tài)，使各個單元協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)煤氣輸送平衡。煤氣單元控制系統(tǒng)如圖3。

圖3 煤氣單元平衡控制圖

通過單元控制，可產(chǎn)生以下效果：

(1)縮短焦?fàn)t強(qiáng)擾動恢復(fù)時間。焦?fàn)t在裝煤、推焦、熱交換等情況時，煤氣量有一定的波動，通過調(diào)節(jié)可以縮短集氣管壓力恢復(fù)到正常數(shù)值所需時間。

(2)焦?fàn)t翻板開度調(diào)節(jié)。根據(jù)初冷器吸力、大循環(huán)開度確定焦?fàn)t翻板開度控制范圍，避免出現(xiàn)當(dāng)集氣管負(fù)壓時，翻板開度過大；集氣管壓力過高時，翻板開度較小的情況。使翻板在30～60°之間活動，避免出現(xiàn)集氣管壓力高時翻板處于0～30°，集氣管負(fù)壓時翻板處于60～90°。

(3)吸力調(diào)節(jié)。根據(jù)煤氣量與機(jī)前阻力，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)初冷器前吸力，通過吸煤氣管道翻板和大循環(huán)開度調(diào)節(jié)，穩(wěn)定初冷器吸力。

(4)初冷器前吸力與風(fēng)機(jī)智能調(diào)速。根據(jù)初冷器前吸力小范圍調(diào)節(jié)煤氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，既避免轉(zhuǎn)速過高消耗能源，又避免轉(zhuǎn)速過低使初冷器前吸力不足，穩(wěn)定了初冷器前吸力。

3 效果與建議

(1)焦?fàn)t集氣管壓力波動控制在30Pa以內(nèi)，焦?fàn)t集氣管未出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象；

(2)將初冷器前吸力與大循環(huán)電動閥門開度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速聯(lián)動以后，初冷器前吸力穩(wěn)定，但部分煤氣回到初冷器前，導(dǎo)致能源浪費(fèi)。

(3)兩臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行導(dǎo)致互相擾動，在設(shè)計(jì)初期考慮使用單臺風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)進(jìn)口增加導(dǎo)向翻板，可更加有效解決初冷器吸力波動及集氣管壓力穩(wěn)定問題；

(4)負(fù)壓及機(jī)后煤氣管道并聯(lián)會加劇初冷器前吸力波動，不利于集氣管穩(wěn)定。

(本文文獻(xiàn)格式：顧興林，馮江華，靳迎武，等.焦?fàn)t煤氣壓力平衡研究[J].山東化工，2018，47(02)：88-89，96.)