3#4#焦爐自動放散點火系統改造實踐

孫偉慶

摘要：針對3#4#焦爐自動放散點火系統中存在的問題，確定了以氮氣作為動力，高壓點火器直接點火的改造，通過模擬調試和現場調試，實現了焦爐自動放散點火的穩定運行，效果良好。

關鍵詞：焦爐;放散點火;改造

Abstract：For 3 # 4 # coke oven automatic radiation problems that exist in the ignition system， determine the nitrogen as the power， high voltage ignition direct ignition of transformation， by simulated debugging and commissioning， realize the stable operation of the coke oven automatic tossing in the ignition， the result is good.

Key words：Coke oven;Tossing in the ignition;transform

荒煤氣是在焦爐生產過程中所產生的一種可燃性混合氣體，除主要的氫氣、甲烷和一氧化碳成分外，還含有焦油、粗苯、氨、硫化氫和氰化物等物質，直接排放會對大氣造成嚴重污染。為防止集氣管壓力不穩定時，或者鼓風機故障、突然停電、煤氣疏導系統故障而造成荒煤氣放散，現在焦爐一般設置自動點火裝置，在放散時將荒煤氣點燃排放，降低對大氣的污染。但原設計的自動放散點火系統故障率較高，一旦點火不成功，荒煤氣直接放散將給企業帶來非常嚴重的環保違法處罰。為此，我們對山鋼股份萊蕪分公司焦化廠3#4#焦爐自動放散系統進行了系列改造。

1 存在問題

國內焦爐在設計上主要使用凈煤氣點燃荒煤氣，使用低壓蒸汽進行消煙和滅火的自動放散點火裝置實現放散荒煤氣的自動點火，但由于故障率較高，使用過程中經常出現無法點火的狀況。

1.1 設備故障率高

焦爐自動點火裝置分由高能點火器、引風混風器、凈煤氣控制系統、蒸汽控制系統、DCS控制柜、放散翻板電機等組成，其中，高能點火器布置在放散火炬頂端，易被環境腐蝕，出現無法點火的問題。凈煤氣控制系統中的電動球閥在運行阻力較大時易燒毀。

1.2 凈煤氣管道易結垢或堵塞

在設計中，自動點火裝置使用的凈煤氣來自焦爐加熱用焦爐煤氣主管道，距離放散管約50米，受凈煤氣中萘和焦油等的影響，凈煤氣管道易出現結垢或堵塞，需要頻繁使用蒸汽進行清掃，一旦出現堵塞，疏通難度較大。

1.3 凈煤氣控制球閥易損壞

在凈煤氣管道中出現焦油或萘沉積后，煤氣管道的控制球閥運行時易出現阻力增加的問題，導致球閥執行器出現損壞。

1.4 備用電源無法滿足放散點火系統需要

為保證焦爐自動點火系統的運行穩定，在動力系統中增加了UPS備用電源，以保障在停電過程中自動放散點火系統能正常運行。但由于一組焦爐有四套放散管，放散翻板電機功率較大，UPS電源在維持放散翻板電機運行后往往出現饋電，影響了高能點火器的運行。在UPS備用電源缺電后，自動放散翻板電機的運行也受到一定的影響。

2 改造內容

自動放散點火系統仍然采用DCS系統控制，但其動力控制系統、放散點火系統均進行了改造，同時增加了放散管清掃系統，實現放散翻板關閉后放散管內的殘余荒煤氣能及時排出進行燃燒。

2.1 動力控制系統改造

由于山鋼股份萊蕪分公司焦化廠氮氣氣源為外部公司提供，幾乎不受焦化廠電力系統影響，其壓力能穩定在0.3MPa以上，故使用0.3MPa的氮氣替代廠內電力作為自動放散系統的動力。現場設置兩位三通電磁閥、氮氣管路、放散翻板控制氣缸，通過DCS系統根據集氣管壓力數據控制放散系統的開啟和關閉。

2.2 放散點火系統改造

去除自動放散點火系統中的凈煤氣管道、蒸汽管道，在放散火炬頂端設施高能點火電極，通過高溫電纜將其與放散管底部的高能激發器相連。在進行點火時，DCS系統及輸出模塊控制高能激發器通過高溫電纜將高壓電流輸送至點火電極，直接點燃放散的荒煤氣。

2.3 放散管清掃系統改造

在放散管底部位置增加清掃管，清掃管通過電磁閥與氮氣氣源連接，在執行放散關閉動作的同時，電磁閥連通氮氣氣源與清掃管，使用氮氣清掃放散管15秒。為實現自動放散點火系統的遠程和本地操作，現場設置手動閥，通過開閉手動閥，實現自動放散點火系統的本地操作。具體改造如圖1所示。

3 調試過程

3.1 參數設置

為保證自動放散點火系統能根據集氣管壓力波動實現自動開啟和關閉，設置了集氣管壓力與放散系統開啟、關閉參數，具體如表1所示。

3.2 模擬放散點火調試

①固定集氣管放散翻板后，將氣缸與翻板脫離;②向DCS系統輸入300Pa模擬壓力，一級放散兩位三通電磁閥開啟，氣缸動作;③一級放散管點火電極工作，現場觀察電極產生明顯電弧;④向DCS系統輸入340Pa模擬壓力，二級放散兩位三通電磁閥開啟，氣缸動作;⑤二級放散管點火電極工作，現場觀察電極產生明顯電弧;⑥向DCS系統輸入70Pa模擬壓力，一級放散兩位三通電磁閥動作，氣缸反向動作;⑦一級放散管氮氣清掃電磁閥動作，氮氣清掃15秒;⑧向DCS系統輸入40Pa模擬壓力，二級放散兩位三通電磁閥動作，氣缸反向動作;⑨二級放散管氮氣清掃電磁閥動作，氮氣清掃15秒。

3.3 現場調試

3.3.1 放散點火過程

在焦爐檢修時間，通過降低集氣管壓力調節翻板閥位，使集氣管壓力持續升高，在集氣管壓力到達300Pa時，一級放散兩位三通電磁閥工作，通過氮氣壓力推動氣缸動作，打開一級放散管，荒煤氣在放散管口冒出，此時點火電極產生電弧，直接點燃放散的荒煤氣。荒煤氣放散后，集氣管壓力降低至230Pa左右，通過繼續降低集氣管壓力調節翻板閥位，集氣管壓力上升至340Pa，二級放散管打開，荒煤氣被點燃。

3.3.2 關閉放散過程

逐步增加集氣管壓力調節翻板閥位，集氣管壓力降低至70Pa時，一級放散管兩位三通電磁閥工作，反向推動氣缸，關閉一級放散管。氮氣清掃開啟，由放散管口能明顯看到燃燒火焰逐步減小，直至最終熄滅，期間無荒煤氣直接排放。繼續開啟調節翻板閥位后，集氣管壓力降低至40Pa時，二級放散管兩位三通電磁閥工作，反向推動氣缸，關閉二級放散管。氮氣清掃放散管15秒，放散點火現場調試結束。

3.4 注意事項

①在正常生產過程中，開啟放散管會導致集氣管壓力快速降低，所以，在進行放散點火調試時，需要提前將集氣管壓力調整至200Pa以上;②事故狀態下，隨著鼓風機吸力的恢復，放散系統需要關閉，但若設置的關閉壓力較低，可能導致集氣管內進入大量空氣，影響煤氣系統的安全運行。

4 效果

通過對3#4#焦爐自動放散系統進行改造，焦爐自動放散點火成功率得到極大提高，并且該系統使用外部管網氮氣作為動力，避免了廠內電力系統故障對自動點火放散系統的影響，實現了該系統的穩定運行。