工业用焦炉煤气运行过程中故障分析及问题解决

李雪涛

包钢稀土钢板材有限责任公司冷轧部

焦炉煤气在钢铁冶金企业和居民生活中应用非常广泛，它具有发热值高，燃点低等优点，但是焦炉煤气在运行中却很容易发生问题，给我们的生产和生活带来了诸多不便，正确使用应用焦炉煤气，及时的发现问题解决问题才能让我们更加应用自如。炉煤气的主要成分是：氢气、一氧化碳、甲烷、氮气、苯、焦油等。

工业用焦炉煤气在正常运行中用户的火焰视觉上呈现蓝亮色，火焰较长听觉上气流有力嗤嗤带响。而故障状态下煤气一般有两种：一种是煤气压力周期性波动,运行过程中时煤气压力波动较大（暂时称作A状态）；另一种故障状态下的焦炉煤气视觉上火焰呈现暗红色，火焰短容易漂移，听觉上流出喷嘴时发出呼呼的声音，气流无力（暂时称作B状态）。我们现在分析A、B状态的焦炉煤气产生的原因。

A状态的焦炉煤气一般是由于焦在焦炉煤气焦出现故障时炉煤气管道中的水堵造成的。焦炉煤气中的水分为机械水和饱和水（煤气的含湿图如下）：

在管道的输送中，随着煤气温度逐渐降低接近外环境，煤气中的水蒸汽逐渐析出形成液态水。煤气管道敷设坡度一般情况下顺着气流流动的方向逐渐向下，坡度i=0.001～～0.003，每隔150M左右设置一个煤气排水槽，此排水槽是此段煤气的低点。当煤气排水槽没有定期排水或煤气水封槽发生故障时，煤气管道内的冷凝水无法排出，煤气排水槽附近的位置的水逐步聚集，当水层厚度接近临界高度时，就会发生水堵现象（注意：此时煤气管道并非被冷凝水完全封堵）。此时由于水层阻挡煤气通过，煤气只能少量、微量或不能通过（不能通过时，煤气用户点没有煤气的供应，只能依靠管道内的残留煤气供应用户，当煤气压力降低到报警值时，用户点会发生声光报警，此时需要自动或手动切断煤气，否则会发生煤气回火等重大事故），此刻煤气水封槽前的煤气管道压力逐渐增加，当压力增加到临界值时，能够压迫水层暂时散开，此刻煤气会正常通过此段区域输送至用户，而后煤气压力逐渐下降，被压迫的驱散水会重新回流返回，那么又重新发生水堵现象，从用户处表现出来的现象就是煤气压力时断时续，忽高忽低不能正常使用。

B状态的煤气一般情况下是由于煤气中苯、奈、焦油长期的沉积造成的。在煤气长期的运行中，苯、奈、焦油日积月累的沉积，管道内沉积物逐渐增高，当沉积物增高到临界高度时就会影响到煤气流量，从而影响到煤气用户的正常运行。此刻煤气管道内的一点、一段或者几段内沉积物大量堆积严重影响煤气的通过，由于煤气用户的数量没有减少，即煤气的需要量没有减少，所以造成堵塞段后的煤气供给量严重不足、煤气压力降低，造成煤气用户由于煤气量的绝对不足而温度不能达到设计或是使用要求，影响煤气用户的正常生产和使用。

煤气故障的排查及解决。

A状态的煤气，我们可以通过用户仪表盘上的压力表周期性波动判断出来，解决办法是：沿途逐一检查煤气排水槽并且逐一放水直到释放出焦炉煤气为止。如果沿途所有煤气排水槽全部正常，但是故障没有排除，那么就应该是外网煤气管道的坡度设置不合理，发生水堵区域没有煤气水封槽，无法排水。

解决方法：

用经纬仪或是其他标高测量仪器沿途检查管道的坡度，判断出可能出现问题的管段。按照煤气操作规程进行煤气管道停气、氮气置换之后，在此段煤气管道的末端检测合格后，在相关部室确认后才可以进行动火，在可能发生水堵的位置，在煤气管道的底部用割枪开口，如果此处有大量的水沉积，那么有确定的煤气管道水堵的发生位置，则在此处安装排水阀门，加装煤气排水槽，定期在此处排水，这样就可以解决当初由于设计或施工原因而造成煤气管道坡度不合理而产生煤气水堵的问题。

B状态的煤气故障检查需要有以下条件。

1.用户点煤气压力虽然较低，但高于煤气低压报警压力。在检查煤气故障的时候，需要煤气用户正常运行（如果煤气用户不使用煤气，则沿途所测的煤气压力是煤气的静压力，理论上是相等的），只有煤气用户点正常使用，才能通过煤气压力表测量出各个煤气段的煤气压差，利用煤气管道的摩擦阻力判断出可能可能出现问题的区域。如果煤气压力过低，低于煤气低压报警压力，那么可以在停气，氮气置换，在末端检测合格后，通入氮气进行检测（必须注意氮气窒息的危害）。

2.在沿途的煤气管道上有检测煤气压力的压力取压管，这些取压管可以在煤气水封槽、煤气的吹扫口、煤气管道的手孔等处找到。

3.需要检测煤气压力的压力表，压力表的量程应该和对应的煤气压力相符，不宜过大，否则测量的压力误差较大。沿途对取压点进行煤气压力的测量，根据压差的大小标定怀疑区域段，再根据以下的沿程阻力损失确定问题段。

煤气压力的摩擦阻力损失的计算公式：

式中：λ－摩擦系数：钢材管采用0.03～0.04水泥或衬砖管取0.05～0.06.

D－管道直径M

V－煤气流速M/SeC

Õ-煤气重度kg/NM3(高炉煤气为1.3焦炉煤气为0.45发生炉煤气为1.16混合煤气需按其组成另行计算)

g—重力加速度 9.81M/SeC2

t－煤气温度 30～35℃

对高炉煤气 H＝0.0022MM水柱/M

对焦炉煤气 H＝0.00076,MM水柱/M

焦炉煤气经济流速一般取8～～～14m/s

由此可以估算出煤气沿程阻力损失，与测定的管道损失进行比较，进而确定煤气管道出现问题的所在。

解决方法：

确定问题段后，按照煤气管道检修操作规程进行煤气管道停气，置换，之后对煤气管道进行整体更换，或者对确定的问题段的煤气管道进行局部更换（一般建议进行整体更换，局部煤气管道有问题后，整体管道多数也是沉积物较多，如果仅仅进行局部更换，短时间可以正常使用，根据本人的经验，局部更换的管道使用时间不会超过2年）。

以上分别介绍了煤气管道由于水堵、管道沉积物过多而造成的煤气用户不能正常使用的检查方法和解决问题的方法。由于各个煤气用户使用煤气成分不完全相同，出现的问题也会不尽相同，尽力判断出故障位置，故障原因，那么问题就会迎刃而解。