焦爐上升管水封蓋防沖開優(yōu)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(shè)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(fā)生量較大，產(chǎn)生的荒煤氣通過煤氣導(dǎo)出系統(tǒng)輸送給后續(xù)凈化工序；在荒煤氣導(dǎo)出過程中，上升管壓力在生產(chǎn)過程中遇到管網(wǎng)壓力波動，經(jīng)常出現(xiàn)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(huán)境污染。

1 現(xiàn)狀

隨著國家對環(huán)保要求越來越高，原有設(shè)備的老化和傳統(tǒng)操作方式等已不能滿足現(xiàn)在的環(huán)保要求，主要表現(xiàn)在以下方面：一是在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)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(xiàn)象；二是上升管蓋材質(zhì)不規(guī)范，或者對有問題的上升管蓋不及時更換，容易導(dǎo)致上升管不能夠完全蓋不下去，操作工因來不及及時關(guān)閉上升管造成環(huán)保污染事故，惡化爐頂操作環(huán)境。

2 原因分析

針對上升管蓋易被沖開進行了原因分析統(tǒng)計，結(jié)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(fēng)機停、集氣管執(zhí)行器故障等。

表1 上升管蓋沖開原因統(tǒng)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(xiàn)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(xù)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(tǒng)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(jù)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(fēng)機停

2015年10月底，突然停風(fēng)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(dǎo)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(zhí)行器故障

集氣管執(zhí)行器故障較為頻繁，7#爐西執(zhí)行器、8#爐西執(zhí)行器多次出現(xiàn)實際壓力高，自動調(diào)節(jié)比對壓力偏低，自動調(diào)節(jié)不調(diào)節(jié)，或調(diào)節(jié)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(yù)手動調(diào)節(jié)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(dǎo)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(yōu)化改造。

3.1 風(fēng)機房工藝放散控制，保焦爐集氣管壓力穩(wěn)定

針對集氣管壓力交接班時間波動較大，后續(xù)用戶由于交接班開關(guān)閥門動作頻繁，凈化后煤氣系統(tǒng)通過煤調(diào)(煤氣調(diào)度系統(tǒng))協(xié)調(diào)發(fā)電調(diào)整，吸收部分煤氣，保證焦爐焦爐煤氣穩(wěn)定，當調(diào)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(wěn)定，確保焦爐集氣管執(zhí)行器自動調(diào)整可控。

3.2 上升管配重進行及時調(diào)整

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

3.3 循環(huán)風(fēng)機電路進行規(guī)范整改

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

3.4 執(zhí)行器行器故障快速應(yīng)對和儀表快速處理

對于執(zhí)行器故障，焦爐表現(xiàn)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(lián)系上升管工進行快速人工干預(yù)，把執(zhí)行器打到手動，并處在打開位置，有負壓或低壓慢慢手動調(diào)整至140 Pa左右，并聯(lián)系儀表工進行處理。當執(zhí)行器出現(xiàn)實際壓力高，自動調(diào)節(jié)比對壓力偏低，自動調(diào)節(jié)不調(diào)節(jié)時，主要是執(zhí)行器動作關(guān)聯(lián)管道數(shù)據(jù)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(zhí)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(zhí)行器或控制器進行及時更換或檢修。

3.5 規(guī)范上升管工操作，確保水封蓋蓋嚴實和荒煤氣導(dǎo)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(dǎo)出順暢，避免由于荒煤氣導(dǎo)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(diào)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(diào)整到合適的位置，如果側(cè)部有小變形影響打開，可以通過調(diào)節(jié)絲桿并用螺絲固定住，已實現(xiàn)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(dǎo)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(yù)，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(yōu)化改進后的效果

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

1)上升管工壓力控制自動調(diào)節(jié)器超出20%～70%范圍時，通過風(fēng)機房及時吸力調(diào)節(jié)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(nèi)；

2)通過對執(zhí)行器故障快速判斷、鼓風(fēng)機關(guān)聯(lián)用電開關(guān)不越級跳閘改造，使特殊情況超過300 Pa以上的次數(shù)情況減少和持續(xù)時間明顯減少，均不超過5 min就進行人工干預(yù)處理；

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

4)上升管拉桿鎖閉改造后，原突發(fā)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(xiàn)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(yōu)化和改造，極大改善爐頂操作環(huán)境，環(huán)保效益明顯。

5 結(jié)語

通過對上升管水封蓋優(yōu)化改造，可有效控制并減少焦爐上升管冒煙現(xiàn)象，改善爐頂操作環(huán)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(xiàn)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.