焦炉集气管压力控制的操作分析

摘 要：本文介绍了黑化集团焦化厂工艺流程及D800鼓风机操作数據，分析了焦炉集气管压力波动原因，制定和执行合理的操作措施，确保焦炉和后续系统生产正常运行。

关键词：焦炉；集气管压力；鼓风机；机前吸力

中图分类号：TQ520.5 文献标识码：A

黑化集团公司焦化厂是焦炉炼焦及化产回收一体的焦化企业，主要产品为冶金焦炭、煤焦油、粗苯、硫酸铵等，年设计生产能力为75万吨焦炭、3万吨煤焦油、1万吨粗苯、0.7万吨硫酸铵，其中焦炉系统和鼓风机系统是焦炉炼焦生产中的重要系统，焦炉集气管压力稳定与否，关系到焦炉生产的稳定、荒煤气的输送及后续化产回收、硝酸铵等生产系统的稳定。

1 焦化系统工艺流程简介

炼焦炉的荒煤气从焦炉逸出，经上升管、桥管进入集气管，同时用循环氨水喷洒，使煤气温度由650℃～750℃降至80℃～85℃，通过吸气管和气液分离器，将循环氨水及煤焦油排出。煤气进入初冷器，用江水间接冷却至20℃～35℃。由罗茨鼓风机吸入并提高煤气压力，经硫铵、终冷、苯洗涤工序送往焦炉和化肥。

由气液分离器中分离的氨水和焦油流至机械化氨水澄清槽。初冷器中冷凝下来的冷凝液经水封而入冷凝液中间槽。

煤气管道及鼓风机中被分离及沉积下来的冷凝液经水封槽流入冷凝液中间槽，再送至机械化氨水澄清槽，并于其中分离成三层，氨水、煤焦油、焦油渣。氨水从上部自流至氨水中间槽，泵送回焦炉集气管作为冷却煤气之用，因而氨水形成一个循环：集气管→气液分离器→机械化氨水澄清槽→氨水中间槽→氨水泵→集气管。

2 集气管压力对焦炉生产的影响

实际生产操作中，集气管中的压力不断改变，特别是在焦炉装煤时，会造成集气管压力大幅波动。集气管压力过低时，空气会进入炉体，导致焦炭燃烧，降低煤气质量，如果大量空气吸人到炭化室及荒煤气中，甚至会引起生产事故；当压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面可能烧毁炉门铁件，另一方面降低了荒煤气的回收率。压力波动过大，还会对焦炉除尘系统造成不利影响。焦炉集气管压力、鼓风机前吸力是炼焦及化产回收生产工艺上需要控制好的两个重要参数。其中焦炉集气管各部位压力值的确定，直接关系到焦炉的温度控制、炉体寿命、焦炭的质量、化产回收产品质量及收率、能源消耗和环境污染等问题。

3 集气管压力的确定和影响因素

集气管压力正常工艺波动范围是在根据炼焦工艺的理论计算之上，结合焦炉实时加煤量和生成荒煤气量情况来确定和调整的，鼓风机前吸力则是影响集气管压力的主要因素，是整个焦炉和化产回收系统能否在设计工况条件下运行的关键参数。黑化集团焦化厂当前主要通过调整鼓风机机前吸力大小来控制当前3座焦炉集气管压力的大小，并通过调整各座焦炉上升管煤气翻板开度来均衡气量、分配吸力使每座焦炉的集气管压力在允许范围内波动。由此可见，鼓风机操作和吸压力调整是保证焦炉集气管压力稳定的关键。

4 煤气鼓风机的操作和吸压力调整

黑化集团焦化厂焦炉建成投产年代较早，所用的煤气鼓风机（D800）型号较老，此种型号鼓风机已较少应用在新建焦炉系统。由于导致焦炉各部压力变化的影响因素多而且难以克服，各调节回路间又存在较复杂，使集气管压力调节成为焦炉生产控制中的一个技术操作难题。针对这种典型的工况复杂操作，实际生产中，黑化集团的工程技术人员摸索出了一套行之有效的操作方法，较好的控制了焦炉集气管压力在工艺允许的范围内波动。

5 集气管压力调节及控制

焦炉生产过程中，进行集气管压力调节和控制时为避免对正常调节过程造成较大干扰，鼓风机前吸力调节过程以缓慢改变吸力设定值的方式来实现。在黑化集团焦化厂，75万吨焦炉集气管压力控制工艺指标要求为100 Pa±20 Pa，在焦炉集气管压力出现波动时，控制和调节过程需按生产实际情况区分如下：

（1）集气管压力降低，鼓风机吸力增大，煤气量减少的情况下，可以适当开启煤气循环调节或适当关小鼓风机煤气入口阀门，并关注鼓风机电流情况。

（2）集气管压力增大，鼓风机吸力降低，煤气量增大的情况下，可以适当关闭煤气循环调节或适当开大鼓风机煤气入口阀门，并关注鼓风机电流情况。

（3）若初冷器阻力增加，初冷器或煤气管道有堵塞现象，导致集气管压力增大，鼓风机吸力减小，此时应适当关煤气循环调节阀或开大鼓风机入口阀门进行处理，同时准备清扫堵塞的初冷器，并关注鼓风机电流情况。

（4）若焦炉煤气量增大，初冷器阻力增加，机前吸力减少，应加大机前吸力，根据鼓风机实际运转情况，相应适当调节关闭大循环，或开煤气入口门，并关注鼓风机电流情况。

（5）若焦炉煤气量减少，初冷器阻力减小，机前吸力增大，应降低机前吸力，根据鼓风机实际运转情况，相应调节开启大循环，或关煤气入口门，并关注鼓风机电流情况。

（6）若机后压力增大、机前吸力减少、初冷器阻力正常且粗苯终冷塔阻力增大的情况下，应通知粗苯岗位清扫终冷塔及煤气管道，根据鼓风机实际运转情况及电流情况，适当开启大循环，降低机后压力。

（7）鼓风机停机时，立即停止调节机的运转，固定调节机翻板，用人工进行调节，保持集气管压力比平常大20Pa～40Pa。如压力仍高时，打开新装煤的上升管盖。鼓风机启机时，关闭上升管盖，打开翻板，关闭放散管。集气管压力恢复正常时，开动调节机。

结语

集气管压力波动大，是由目前炼焦生产间歇操作的特点造成的，每个炭化室从装煤到推焦的整个结焦过程中，其压力随荒煤气发生量的变动而变化；同时也受到后续化产回收系统煤气通过阻力的影响，因此，鼓风机的操作和机前吸力、机后压力、器前吸力的调节是保证集气管压力稳定的主要手段。通过实践证明，黑化集团焦化厂经过多年技术摸索，通过对焦炉系统和鼓风机系统的联合调节，较好的解决了焦炉集气管压力波动较大的问题，在不需要增加昂贵的监测设备和自动调节设备的前提下，使运行近60年的陈旧焦炉系统在当前依旧能稳定的运行并满足安全生产要求，提高了焦炉生产的环保水平和焦炭质量，并有效的延长炉龄，同时也为后续化产回收系统、硝酸铵系统的稳定生产提供了有效的保障。

参考文献

[1]潘海鹏.焦炉集气管压力综合控制算法研究与应用[J].控制工程，2003，10（06）：529-531.