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。集氣管壓力的穩定，有利于提高化產品收率，延長焦爐爐齡，降低環境污染，尤其適合當前環保要求，所以平衡煤氣壓力、穩定焦爐集氣管壓力變得十分重要。

1 壓力平衡前狀態

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別，這種區別導致了風機調節上的難點。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，每一個節點發生擾動，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，單一調節又會導致其它煤氣單元波動，形成了顧此失彼的兩難狀態。因此集氣管壓力調節要以全面協調控制為根本，通過實時監控煉焦翻板開度、鼓冷初冷器前吸力、鼓冷系統阻力、風機運行參數、風機大循環開度等生產數據，監控煤氣輸送狀態，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。根據初冷器吸力、大循環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。根據煤氣量與機前阻力，在一定范圍內調節初冷器前吸力，通過吸煤氣管道翻板和大循環開度調節，穩定初冷器吸力。

(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電動閥門開度、風機轉速聯動以后，初冷器前吸力穩定，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.)