焦炉上升管水封盖防冲开优化改造

张化强 张 俊 高庆华 白 璐 王海利 朱 虹

(安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

安钢焦化分公司7#、8#焦炉为焦耐院设计的2×55孔JN60-6型大容积焦炉，焦炉有效容积为38.5 m3,装煤后煤气发生量较大，产生的荒煤气通过煤气导出系统输送给后续净化工序；在荒煤气导出过程中，上升管压力在生产过程中遇到管网压力波动，经常出现集气管压力突然增大，这时上升管盖在压力高的情况下被冲开，造成荒煤气外溢，环境污染。

1 现状

随着国家对环保要求越来越高，原有设备的老化和传统操作方式等已不能满足现在的环保要求，主要表现在以下方面：一是在生产过程中经常出现由于集气管压力波动大致使集气管压力瞬间增大和上升管盖被冲开冒大烟现象；二是上升管盖材质不规范，或者对有问题的上升管盖不及时更换，容易导致上升管不能够完全盖不下去，操作工因来不及及时关闭上升管造成环保污染事故，恶化炉顶操作环境。

2 原因分析

针对上升管盖易被冲开进行了原因分析统计，结果见表1。

从表1可以看出，上升管盖被冲开主要原因为集气管压力大、上升管盖配重不合适、风机停、集气管执行器故障等。

表1 上升管盖冲开原因统计

2.1 集气管压力波动大

集气管压力通过观察其曲线变化，主要表现在交接班时间7：40～8：30、15：40～16：30、23：40～2：00，这些时间段后续焦炉煤气用户由于交接班操作较多，加上焦炉煤气不让放散点火，造成上升管压力高，致使上升管盖被冲开。2016年2月15日夜班交接班时的集气管压力情况如图1所示。

图1 2015年10月15日夜班集气管压力统计

2.2 上升管盖配重过重

上升管盖配重过重也是造成一个主要原因，根据杠杆原理，配重过重，上升管盖用手拉，轻松拉开，压力偏高点就自动打开。

2.3 配套回收鼓风机停

2015年10月底，突然停风机，上升管放散没有第一时间打开时，集气管压力急剧升高，导致15个上升管盖被冲开，把集气管压力给卸掉部分，只能等放散点开后，才能把冲开的上升管盖上。通过事故分析，本次故障为高压电越级跳闸，为上升管盖冲开的直接原因。

2.4 集气管执行器故障

集气管执行器故障较为频繁，7#炉西执行器、8#炉西执行器多次出现实际压力高，自动调节比对压力偏低，自动调节不调节，或调节器忽高忽低，集气管压力在负压与+400 Pa之间(集气管压力显示最高+400 Pa)，如果不能第一时间人工干预手动调节打开，易造成上升管盖被冲开。

2.5 上升管工清理操作不到位

上升管水封槽或桥管清理不到位，水封槽里面的煤粉或焦渣较多时，导致上升管盖盖不严实，有一定的倾斜角度，力矩相对较小，这时压力稍微一高就把上升管盖冲开。

3 改进措施

针对上升管盖易冲开原因分析，采取以下措施进行优化改造。

3.1 风机房工艺放散控制，保焦炉集气管压力稳定

针对集气管压力交接班时间波动较大，后续用户由于交接班开关阀门动作频繁，净化后煤气系统通过煤调(煤气调度系统)协调发电调整，吸收部分煤气，保证焦炉焦炉煤气稳定，当调整不过来或不及时，回收车间及时进行工艺放散，保证焦炉集气管压力稳定，确保焦炉集气管执行器自动调整可控。

3.2 上升管配重进行及时调整

在线水封装配进行逐个检查，对配重进行拉盖调试，对配重较重，拉盖很轻的水封装配，进行配重重新调整，去掉部分，拉盖和盖盖用力适度为宜。对新换的水封装配进行及时调整配重，确保上升管由于压力波动，不易被冲开。

3.3 循环风机电路进行规范整改

针对循环风机故障，对设计到风机高压配电室的各级其他工序开关进行用电开关改造，杜绝其他情况导致的越级跳闸，保证各级用电安全，确保风机运行安全和备用风机的正常备用，从而确保焦炉的荒煤气被正常导出安全。

3.4 执行器行器故障快速应对和仪表快速处理

对于执行器故障，焦炉表现出冒烟情况较多或较大，这时信息通过机方、焦方司机或工长，用对讲机及时联系上升管工进行快速人工干预，把执行器打到手动，并处在打开位置，有负压或低压慢慢手动调整至140 Pa左右，并联系仪表工进行处理。当执行器出现实际压力高，自动调节比对压力偏低，自动调节不调节时，主要是执行器动作关联管道数据失真，一般为管道堵塞或有破损，测量的压力与集气管实际压力不符造成的，需对管道进行吹扫或焊补，保证管道严密性和与集气管的透气性。对此要求仪表每半月对各执行器管道及进行检查和吹扫。对有问题或动作邂逅情况缺乏必要灵敏度的执行器或控制器进行及时更换或检修。

3.5 规范上升管工操作，确保水封盖盖严实和荒煤气导出顺畅

加强对上升管水封盖和桥管清理情况检查和考核，督促上升管工及时清理。同时保证保证上升管操作的“三通一活”，确保装煤时荒煤气导出顺畅，避免由于荒煤气导出不畅引起的炭化室压力急剧升高造成上升管盖被冲开。

3.6 上升管水封盖改造

原来的上升管盖上连接底座与连接杆的位置都是固定不可调整，如果挪动炉盖位置，只能通过割掉连接小底座，再焊接在合适的位置上，比较麻烦，另外这样寻找合适的位置也比较困难。

为此，对上升管盖与连接杆处进行改造，把原固定销子改为一圆钢，在圆钢一端焊接120 mm长的丝杠，并通过双螺丝夹住上升管盖底座。把原小底座的固定小圆孔改为可长度为100 mm长的空洞，开始时将其调整到合适的位置，如果侧部有小变形影响打开，可以通过调节丝杆并用螺丝固定住，已实现上升管固定在合适位置，便于打开和盖上方便操作的目的。改造后水封盖如图2所示。

图2 改造后的上升管盖示意图

3.7 上升管盖拉杆追加锁闭装置改造

针对上升管盖被冲开，导致炉顶冒大黄烟，污染面积较大的特性，对上升管盖拉杆上追加拉杆锁闭装置，操作工盖完盖后，将拉杆自左顶上盖住水封盖后，往中间位置放正，锁住拉杆上下移动，只有左右人工移动后再能进行上下移动再拉开上升管盖。这样遇到集气管压力高或很高的时候，上升管盖不会被冲开，只会上升管水封槽的水封被击穿从盖的周边冒出少量的荒煤气，这时人工能很快干预，不会造成大的污染事故，这时通过炉顶除尘雾炮机对击穿水封溢出的荒煤气进行捕捉并降落，杜绝荒煤气无组织排放。上升管水封盖防冲开锁闭改造示意图如图3所示。

图3 上升管水封盖防冲开锁闭示意图

4 优化改进后的效果

通过优化改造，集气管压力情况得到明显改善，原经常被冲开冒大量荒煤气造成大面积污染的现象得到控制，主要便现在以下几个方面：

1)上升管工压力控制自动调节器超出20%～70%范围时，通过风机房及时吸力调节或工艺放散，使集气管压力基本上控制在50 Pa～220 Pa左右的范围内；

2)通过对执行器故障快速判断、鼓风机关联用电开关不越级跳闸改造，使特殊情况超过300 Pa以上的次数情况减少和持续时间明显减少，均不超过5 min就进行人工干预处理；

3)上升管水封盖改造及加强上升管操作管理，由于导出系统和水封盖水封系统问题导致冒烟情况得到杜绝；

4)上升管拉杆锁闭改造后，原突发集气管压力急剧升高400 Pa以上时，上升管盖被冲开冒大黄烟造成大面积污染情况得到杜绝，现在只能通过上升管水封装配水封被击穿冒部分荒煤气，人工能快速采取措施得以控制。通过本次优化和改造，极大改善炉顶操作环境，环保效益明显。

5 结语

通过对上升管水封盖优化改造，可有效控制并减少焦炉上升管冒烟现象，改善炉顶操作环境，在同类焦炉具有推广价值。如果同时采用单个炭化室压力控制，集气管负压或低压控制，集气管及炉顶处冒烟现象会进一步减少。

[1] 向宇，张俊，刘思沛，等.焦炉上升管水封盖改造及效果[J].甘肃冶金.2016, 38(2):141—146.