焦爐煤氣壓力平衡研究

顧興林，馮江華，靳迎武，李東華

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

安鋼焦化廠現有JN43-80型焦爐4座(1#、2#、3#、4#)，58-Ⅱ型焦爐2座(5#、6#)，JN60-6型焦爐2座(7#、8#)，JN70-7型焦爐2座(9#、10#)，年設計焦炭生產能力約350萬噸，焦爐煤氣量16.8萬m3/h。產能淘汰和環(huán)保等原因，停產了1#、2#、3#、4#焦爐及相關的配套設施，將原有的2座58-Ⅱ型焦爐和2座JN70-7型焦爐并入一個風機房輸送。這導致焦爐與焦爐之間、焦爐與初冷器前吸力之間、鼓風機后與總管吸力之間互相影響，造成焦爐集氣管壓力波動。焦爐集氣管壓力，是焦爐生產的重要參數，是造成焦爐冒煙的重要原因。集氣管壓力的穩(wěn)定，有利于提高化產品收率，延長焦爐爐齡，降低環(huán)境污染，尤其適合當前環(huán)保要求，所以平衡煤氣壓力、穩(wěn)定焦爐集氣管壓力變得十分重要。

1 壓力平衡前狀態(tài)

由于焦爐建設時間不同，配套的三套風機系統也存在差異。自從9#、10#焦爐投產以來，煤氣壓力平衡問題較為突出。

1.1 焦爐煤氣工藝流程圖

圖1 焦爐煤氣工藝流程圖

在1#、2#、3#、4#焦爐及一系風機房未停產時，焦爐集氣管壓力波動也常有發(fā)生，主要表現在5#、6#焦爐集氣管壓力高，分析原因是負壓管道連接在一起，三個系統風機房互相擾動導致。1#、2#、3#、4#焦爐及一系風機房停產后，斷開了二系風機房與三系風機房負壓管線，但頻繁出現9#、10#焦爐集氣管壓力負壓，5#、6#焦爐集氣管壓力高。

1.2 集氣管壓力波動原因

機前的管線復雜，且連接爐型有差異，尤其是三系統開2備1時，機前既有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控制和爐溫控制上有很大的區(qū)別，這種區(qū)別導致了風機調節(jié)上的難點。處于遠端的58-Ⅱ型焦爐產生的煤氣膨脹壓力較低，但是管線太長，需要風機加大吸力，而近端的JN70-7型焦爐產生的煤氣產生的膨脹壓力較高，但是管線短，同樣需要加大風機吸力。問題在于JN70-7型焦爐由于膨脹壓力大，對吸力的調節(jié)較58-Ⅱ型焦爐更加敏感，在很大的吸力作用下，產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爐集氣管壓力有很大的不同，在5#、6#焦爐表現不明顯，但在JN70-7型的9#、10#焦爐表現卻非常明顯，頻繁出現焦爐集氣管負壓現象頻繁出現。對上半年焦爐集氣管負壓情況連續(xù)超過5min的進行了統計，具體結果見圖2。

圖2 上半年焦爐集氣管壓力負壓次數統計

從上半年焦爐集氣管壓力負壓次數統計圖可以看出，上半年月平均超過5分鐘的負壓次數為38次，還有逐步上升的趨勢，所以必須解決這一難題。

2 焦爐集氣管壓力控制

焦爐煤氣輸送單元包括焦爐、初冷器、鼓風機、煤氣凈化單元和用戶。在整個煤氣輸送單元，每一個節(jié)點發(fā)生擾動，必將破壞煤氣輸送平衡，導致該單元及相近單元煤氣波動，最終表現在焦爐集氣管壓力波動。焦爐集氣管頻繁出現負壓的原因是風機的抽氣量大于焦爐煤氣發(fā)生量，負壓出現以后又不能及時反饋至焦爐和鼓風機聯動調節(jié)，單一調節(jié)又會導致其它煤氣單元波動，形成了顧此失彼的兩難狀態(tài)。因此集氣管壓力調節(jié)要以全面協調控制為根本，通過實時監(jiān)控煉焦翻板開度、鼓冷初冷器前吸力、鼓冷系統阻力、風機運行參數、風機大循環(huán)開度等生產數據，監(jiān)控煤氣輸送狀態(tài)，使各個單元協調運行，實現煤氣輸送平衡。煤氣單元控制系統如圖3。

圖3 煤氣單元平衡控制圖

通過單元控制，可產生以下效果：

(1)縮短焦爐強擾動恢復時間。焦爐在裝煤、推焦、熱交換等情況時，煤氣量有一定的波動，通過調節(jié)可以縮短集氣管壓力恢復到正常數值所需時間。

(2)焦爐翻板開度調節(jié)。根據初冷器吸力、大循環(huán)開度確定焦爐翻板開度控制范圍，避免出現當集氣管負壓時，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，避免出現集氣管壓力高時翻板處于0～30°，集氣管負壓時翻板處于60～90°。

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

(4)初冷器前吸力與風機智能調速。根據初冷器前吸力小范圍調節(jié)煤氣風機轉速，既避免轉速過高消耗能源，又避免轉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)焦爐集氣管壓力波動控制在30Pa以內，焦爐集氣管未出現負壓現象；

(2)將初冷器前吸力與大循環(huán)電動閥門開度、風機轉速聯動以后，初冷器前吸力穩(wěn)定，但部分煤氣回到初冷器前，導致能源浪費。

(3)兩臺風機運行導致互相擾動，在設計初期考慮使用單臺風機，在風機進口增加導向翻板，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)負壓及機后煤氣管道并聯會加劇初冷器前吸力波動，不利于集氣管穩(wěn)定。

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