焦爐集氣管與鼓風機煤氣平衡調節探究

摘 要：焦爐集氣管壓力穩定控制是焦化工藝系統中比較重要的組成部分，焦爐集氣管主要負責對焦爐生產中所產生的焦爐煤氣進行收集，然后經氣液分離器，煤氣初冷器，電捕焦油器將煤氣進行氣液分離、洗滌、冷卻等一系列的凈化操作，最后由煤氣鼓風機對其進行加壓輸送，最終煤氣回收利用。然而，焦爐集氣管具有偶合嚴重、擾動大、非線性等缺陷，此時就需要根據焦爐集氣管壓力系統的實際情況來制定智能控制對策，這樣不僅可以確保焦爐集氣管壓力系統的穩定性、快速性和協調性，而且還可以提高焦爐集氣管壓力系統的運行效率。

關鍵詞：集氣管;高壓氨水;初冷前吸力

1.在焦化工業生產過程中，焦爐集氣管壓力的穩定與否將會直接決定焦爐生產效率的高低。在焦爐集氣管壓力系統運行過程中，如果焦爐集氣管壓力比較低時，會導致空氣進入爐體，從而誘發煤氣當中氧含量增加，化產安全生產及甲醇安全生產受到影響。煤氣當中的灰份增加，既增加了后續生產冷卻系統的負擔，而且還縮短生產設備的使用壽命。反之如果壓力過高時，會導致荒煤氣將從爐門爐蓋冒出，引發冒煙冒火現象，既降低了荒煤氣回收效率，又會引發環境污染。如今，大多數焦爐集氣管壓力存在比較大范圍的波動，從而導致焦爐集氣管壓力系統運行效率低下。此時就需要在對上述問題分析的基礎上，制定出一套系統、完善的智能控制對策，其可以達到改善環境的目的，而且還可以有效提高煤氣質量和回收量，提高焦爐集氣管壓力系統的運行效率。

2.鼓風機前煤氣吸力調節是煤氣鼓風機操作中最重要的工作，它不僅要完成焦爐煤氣的輸送，而且還要保持焦爐集氣管壓力的穩定，同事還要擔負“大循環”的工作，所謂“大循環”就是將鼓風機壓出后的煤氣部分送回到初冷器前。當機前吸力增大，焦爐集氣管壓力偏低時經鼓風機壓出的煤氣通過“大循環”回到初冷器前增多，以減少鼓風機對集氣管煤氣的吸力。反之當機前吸力減小，焦爐集氣管壓力增大時，煤氣通過“大循環”回到初冷器前減小，增大鼓風機對集氣管煤氣吸力。

3.鼓風機前吸力分為初冷器前吸力，初冷器后吸力，鼓風機入口吸力。通過分析鼓風機的操作，首先要保證焦爐微正壓操作，鼓風機的抽吸量取決于焦爐煤氣的發生量。也就是說鼓風機的操作應根據焦爐集氣管壓力情況設定。鼓風機入口吸力的大小由于受機前設備（初冷器阻力和電捕焦油器阻力）影響，此處吸力波動大較難控制。初冷后吸力同樣受初冷器阻力影響，不易控制。初冷器前吸力，直接來自焦爐集氣管，最能直接反應焦爐集氣管壓力變化。控制初冷器前吸力有利于焦爐操作。

4.在煤氣流動的整個過程中，高壓氨水壓力及流量對焦爐集氣管有著直接影響。當裝煤操作不變時，集氣管壓力是唯一影響進入系統的氣量和雜質情況的因素。或者反過來說，當集氣管壓力穩定時，影響進入系統的氣量和雜質情況是裝煤操作——高壓氨水的噴射力大，進入系統（集氣管）的氣量就多、流速就大、可能夾帶的雜質就多;若噴射力小 ，則反之，但可能爐門冒煙。

如圖 1 所示——裝煤期間在橋管處噴灑的高壓氨水將煤氣（包括部分空氣）壓入集氣管，上升管根部 （A）的壓力（PA）一般為-1000 Pa（或叫吸力1000 Pa） 左右，假設集氣管的壓力（P）為 100 Pa，那么BC處 的壓差約為 1100 Pa左右——也就是說高壓氨水與橋 管所構成的“射流泵”能產生的升壓（PBC）為 1100 Pa 左右。上升管根部（A）的壓力PA越低， 氣體的流速就越大，可能夾帶進的煤粉就越多，可能 進入的空氣量就大;反之，當PA越高（吸力越小），氣體的流速就越小，可能夾帶進的煤粉就 越少，不但不會進入空氣，爐門也可能會冒煙。可見，當高壓氨水的噴射力不能調節時，集氣管壓力是會對裝煤效果產生影響的;當高壓氨水壓力能夠調節時，可根據集氣管壓力的變化自動調節高壓氨水壓力，使上升管根部（A）的負壓程度基本保持穩定。裝煤效果就會保持良好，而且不受集氣管壓力變化的影響。

焦爐在關閉情況下翻板的阻力最大——DE處 的壓差最大，為保證合格的集氣管壓力，吸氣管的吸力也會很大，當然機前吸力就更大了。也可以將上述情況反過來說：當機前吸力小時，為保證合格的集氣管壓力，翻板就要開大;當機前吸力大時，為保證合格的集氣管壓力，翻板就要關小。

對照圖 3 ：P3= （h1+h2+h3）- P — 我們需要保持集氣管壓力（P） 不變。（h1+h2+h3）時，集氣管壓力就是可控的。所以，不論吸力大小，只要在翻板能調節的范圍內，集氣管壓力就不會有太大的變化;只要“無煙裝煤”系統能控制好上升管根部（A）的負壓值，裝煤效果就會很好，煤粉的夾帶 量也不會大增——因為上升管根部是煤粉的唯一入口（當PA較高——煤氣不能進入上升管時，不管多大的機前吸力，都不會有煤粉進入系統）。

簡單的說：集氣管翻板開度小點，吸力就會大點;集氣管翻板開度大點，吸力就會小點，集氣管翻板開度與吸力有無數個組合，都能保證集氣管壓力的穩定

事實上，這些影響是同時存在的，我們只是為了便于理解，將其分開進行討論。在生產 實際中，調整大循環量時，影響初冷器前吸力（P2）。而當鼓風機處在其特性曲線較平坦的區域時，調節大循環對初冷器前吸力（P2）的影響會更大些。

總之控制初冷器前吸力與高壓氨水流量是鼓風機煤氣平衡的關鍵，更是焦爐平穩生產的重要因素。現今在煤化工生產過程中安全環保是焦化企業的生命線，如何穩定焦爐生產，確保爐頂爐蓋不冒煙不冒火更是焦化企業的生存根本。才能為企業帶來經濟效益和可持續發展。

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作者簡介：

魏凱（1982-），男，漢族，河北省保定市望都縣人，企業職工，大專，助理工程師，單位：河北旭陽新能源有限公司，專業：應用化工技術，研究方向：煤氣利用與開發。