焦爐地下室主管末端水封改造探討

摘要：本文簡要介紹了地下室末端水封在焦爐煉焦中所起的作用，并結合實際對我公司現有焦爐地下室水封進行了分析，提出了相應改進措施。

關鍵詞：焦爐地下室；主管煤氣壓力；末端水封

前言

焦爐地下室末端水封設置，是為了穩定回爐煤氣管道壓力，緩解焦爐換向切斷煤氣時管道壓力急劇增加，避免對儀表等設備帶來危害。

目前，我公司1#、2#焦爐未安裝焦爐地下室末端水封；3-7#焦爐地下室末端水封未投入使用，地下室換向時主管煤氣壓力波動較大，影響焦炭質量，且存在一定的安全隱患。

一、問題描述

3#焦爐末端放散水封開啟后，換向時，水封主體左右晃動，震動現象嚴重。4-7#焦爐末端放散水封，換向操作時，水封內水不僅僅從溢流口排出，同時部分水從放散管道沖向爐頂，破壞爐頂工作環境；另外水封內水從放散管道沖向爐頂時水流速較快，水封水位下降急劇，水封液封高度得不到保證，從而失去穩定主管煤氣壓力的作用。

二、原因分析

（一）3#爐末端放散水封。針對3#焦爐末端水封換向時出現的現象，分析認為：液封高度過大是造成該現象的主要原因。圖1為3#焦爐現水封外觀圖，由圖可以看出水封液封高度（1100mm），可封煤氣壓力11000 Pa，接近煤氣總管壓力最大值（10000～12000Pa）。水封內煤氣進口下端相當于一個彈性堵板，地下室主管煤氣正常操作及換向時均得不到正常放散，當主管煤氣波動時，勢必造成水封液體震蕩。尤其換向開始與終結時，由于此時主管煤氣壓力，由正常操作的1800 Pa左右突變到10000 Pa左右，或再由10000 Pa左右突變回1800 Pa左右，僅用幾秒（6#爐為9秒）。煤氣波動較大，水封必然劇烈震蕩。

（二）4-7#焦爐末端放散水封。通過分析認為，造成煤氣放散夾帶下液的主要原因是水封進氣管管徑太小，換向時在瞬間壓力巨變情況下管道內煤氣流速過大，水封內液體瞬間暴沸；加上水封內液面距離水封頂端高度太小（僅為340mm）另外與水封內防波板結構形式也有一定關系 。

三、改造方案

（一）3#爐末端放散水封改造。溢流口下移，液封高度保證350mm。經調查我公司一、二、三系幾座焦爐正常操作情況下，地下室正常壓力為1500～1800Pa，最高也未達到2100Pa。

若不考慮煤氣放散造成經濟損失情況下，僅從安全角度考慮，液封高度略高于正常操作時地下室煤氣主管最高壓力值即可；若不考慮主管煤氣壓力波動造成管道震蕩，引起管道疲勞破壞、儀表損壞等不安全因素，僅從煤氣放散造成經濟損失方面考慮，液封高度越高越好（極限為不加放散）。綜合以上：初步確定液封高度為350～500mm。

目前公司1～6#焦爐操作室主管壓力最高設定為4500Pa，說明若液封高度定為500mm，則換向時操縱室將得不到完整的主管壓力變化曲線。

同時，根據現場調查換向時主管壓力由正常值1800 Pa升到4500 Pa，僅有3s時間，換一次向總時間為45s；每半小時換一次向，煤氣流量為12000m3/h。假設煤氣流量均勻：則液封高度為500mm時，煤氣放散為12000×（45-3.5×2）×2÷3600=253m3/h；液封高度為350mm時，煤氣放散為12000×（45-1.9×2）×2÷3600=275m3/h；由計算，液封高度350mm時僅比500mm時多放散22m3/h。故此，確定液封高度為350mm。

另外，為了防止水封溢流造成水源浪費，可在水封溢流口處制作一個平衡水槽，既保證水封及時補液，又杜絕了水源浪費。為方便操作者觀察，在水封上增設玻璃管式液位計，且安裝時保證液位計零點與水封液封零點對齊，如圖1所示。

圖1 3#焦爐水封工藝改進后工藝簡圖

（二）4-7#焦爐末端放散水封改造

方案一：在原水封基礎上直接改造（見圖2）。水封槽體加寬、進氣口加變徑管DN200—DN500以減小煤氣流速防止水封暴沸；液封高度變為350mm。

方案二：原水封不做改變，在原水封旁加一副水封（見圖3），液封高度為350mm。

考慮放散管高度太低，煤氣易被出焦時上升管的火焰引燃，并且放散的煤氣可能引起爐頂人員中毒，故將放散管加高5～6m。為防止水封溢流造成水源浪費，在水封溢流口處制作一個平衡水槽，既保證水封液封高度，又杜絕水源浪費。

圖2 4～7#焦爐水封工藝改進方案一工藝簡

圖3 4-7#焦爐水封工藝改進方案二工藝簡圖

四、預期效果

預計改造完成后，焦爐地下室換向時，主管煤氣壓力可望達到4500 Pa以下。 緩解了焦爐換向切斷煤氣時管道壓力的急劇變化，避免了對儀表等設備帶來的危害。同時使碳化室溫度更趨穩定，為進一步提高焦炭質量提供了保證。

參考文獻：

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