焦炉集气管点火放散装置的优化

师德谦

山东省冶金设计院股份有限公司 山东济南 271104

摘要：焦炉在运行过程中煤气的使用量存在一定波动，如果由于煤气使用量波动而导致焦炉管网压力不稳，或者出现突然断电、荒煤气疏导系统故障等，会造成集气管压力持续升高不降的现象，必须采取放散方式释放煤气。荒煤气自动点火放散控制系统的应用改变了常规人工放散操作的弊端，减少了对环境的污染，保障了操作人员的人身安全，同时有利于节约煤气，放散操作过程更加科学、先进。

关键词：荒煤气;高频脉冲点火器;电热式点火器;放散

引言

焦炉集气管设有高频脉冲自动点火放散装置，在集气管压力较高及故障时自动点火放散。然而，该自动点火放散装置频繁出现故障，导致非正常工况时煤气无法点燃，存在一定的安全和环保隐患。为此，必须对自动点火放散装置进行优化改造，以确保焦炉煤气放散时能100%正常点燃，避免发生安全和环保事故。

1、焦炉集气管及放散管工艺简介

由焦耐院设计的JN-60型焦炉集气管是直径1400mm的管子，沿整个炉组放置于炉柱上的托架上，以汇集各炭化室中由上升管排来的荒煤气及由桥管喷洒下来的氨水和冷凝下来的焦油。集气管通过门型管、焦油盒与吸气管相连，集气管中的氨水及焦油、焦油渣等靠其坡度流走，一般安装坡度为0.006~0.01，倾斜方向与焦油、氨水导出方向相同，集气管的焦油、氨水排出口与吸气管连接处设有焦油盒，以捞出沉积的焦油渣或桥管清扫下来的石墨块。门型管专供荒煤气排出，其上装有手动和自动调节翻板，用以调节集气管压力，门型管下方焦油盒仅通过焦油、氨水，门型管和焦油盒后荒煤气、焦油、氨水又汇合于吸气管，为使焦油和氨水顺利流至回收车间的气液分离器并保持一定流速，吸力管应用0.01~0.015的安装坡度。集气管、吸气管、焦油盒的能否畅通关系到焦炉荒煤气能否顺利导出。

2、焦炉集气管点火放散存在的主要问题

2.1高频脉冲点火器频繁故障，无法点燃放散煤气

经过现场实际使用，高频脉冲点火器有以下缺点:①由于焦油等物质的存在，点火器表面被油污覆盖，放电能量衰减，失去点火能力。 ②外界环境下一场雨可能会导致高能电子脉冲点火器的点火头无序放电、漏电及大风干扰等，从而导致点火失败。 ③如果采用二级点火(即先点燃吹扫气体，再点燃不足的气体)，任何一级发生故障都会导致点火失败④如果点火失败，检测器无法检测到火焰，高频脉冲点火器持续放电直到脉冲点火器烧毁。

2.2自燃装置线路经常烧毁，检查修理工作量大

由于炉顶空间结构的限制，集气管自燃放散板阀门驱动器及信号线必须安装在上升管操作台的边缘。由于上升管的操作台狭窄，上升管的火焰容易受到风向的影响，需要烧毁电动执行器和控制信号电缆，频繁更换控制电缆和维护变形的电动执行器，工作量很大。

3、优化改造方法

3.1应用可调新型电热式点火器，确保放散煤气及时点燃焦炉

煤气在空气中的可燃范围是5．0%～28．4%，放散管内为纯煤气，放散管外为纯空气，因此仅放散管壁附近的1圈是可燃区域。据此，设计了一种新型电热式点火器。点火器采用1根钨极，密封到氮化硅内，隔绝氧气氧化及腐蚀，在钨极两端加电压，钨极发热使氮化硅表面的温度达到1200℃以上，直接点燃燃气。点火器发热体设计长110mm，可完全覆盖可燃区。新型电热式点火器点火时，克服了以下不利情况。(1)风向发生变化时，可燃区域移位，新型电热式点火器左右对称安装2个，也可完全覆盖可燃区，直接点燃荒煤气。(2)由于密封氨水在放散管壁结晶物增多，可燃区域也移位，新型电热式点火器长度也可完全覆盖可燃区，直接点燃荒煤气。(3)由于密封氨水成分复杂，点火器冷态下会覆盖1层结晶物，新型电热式点火器表面温度达1200℃，直接燃烧掉结晶体，免维护，不影响直接点燃荒煤气。与脉冲点火器相比，可调新型电热式点火器具有以下优点:①无需两级点火，能直接点燃荒煤气;②点火器表面温度可调，实际表面温度可根据现场试验确定;③点火器受环境影响小;④采用铝合金加表面耐腐蚀处理，具有良好的传热性和耐腐蚀性，使用寿命长，维护难度小。同时，为确保放散煤气被点燃，还采取了以下措施:①每个放散管设置2个新型电热式点火器，2个点火器同时工作;②将新型电热式点火器的表面温度设置在900～1000℃，使之远高于荒煤气的理论着火点(600～650℃)，防止因环境因素导致点火失败;③采用UPS电源供电，确保停电故障时也能使用。

3.2改进放散翻板阀及其执行机构，防止阀门卡阻及泄漏

针对放散翻板卡阻的问题，进行以下改进。(1)将电动执行器输出拐臂安装夹角由原0°～90°调整为30°～120°，防止翻板因水平作用进入死区。(2)将电动执行器的电源由直供电改为UPS供电，并将原3～6kVA更改为10kVA的UPS电源。(3)通过增大氨水流量，在翻板阀关闭时快速建立密封，防止煤气泄漏;同时利用氨水对翻板阀体上的附着物进行洗涤，以减少对密封面的影响。(4)加强润滑管理，防止轴封卡阻。

3.3焦炉集气管放散点火优化操作控制

焦炉大面积放散后，焦炉天花板到集气管压力小的房间的点火控制箱(集气管跑台)空间充满了热气，单独的上升管形成火柱，影响生产工作的人身安全。 操作气管点火控制箱，在恶劣环境下的生产作业岗位上容易发生回火爆炸的恶性事故。 为此，通过科学改造集气管放散点火系统的安装，制定避免工作场所处于危险环境的上升管点火及灭火操作规范，使工作场所严格按照规范操作，通过日常练习提高现场操作环境、工作场所技能。 燃气管道放散点火系统改进后，制定了生产岗位操作规范。 主要有远程控制操作规范和现场控制操作规范，其中目前主要应用的是远程控制操作。 具体而言，遥控控制箱安装在焦炉煤塔的休息室中，可以通过窗户观测炉顶放散管的状态，使用该控制箱时必须一边操作一边观察操作后的放散管的状态。 (1)在焦炉中间煤塔休息室内将选择开关选择在“本地”位置，操作即可在煤塔休息室实现集气管的放散及点火(2)在煤塔休息室的操作箱前操作，打开放散管进行荒煤气的放散(3)在煤塔休息室的操作箱前操作，进行放散。 防止煤气不足(4)在煤塔休息室的操作箱前操作，将选择开关选择在“远程”方向(5)此时，现场将已经放散的上升管牢牢覆盖住，工作场所可以顺利走到上升管的步行台上操作(6)集气管小室， 收集汽提管的火焰，防止火焰随风向烧毁设备(7)远程汽提点火装置是应急装置，同时根据生产实践，各段汽提管紧急安装远程汽提点火控制装置可以满足应急需求，既可以实现应急汽提点火目标，又可以维持一定的集气管压力，(8)每周对各汽提点火装置进行试验，确保点火灭火装置的良好状态，同时提高工作场所的应急操作能力。 经过技术改进，整套装置可以实现荒煤气电动放散、电点火、引火、灭火蒸汽电动控制等功能。

结束语

综上所述，荒煤气自动点火放散控制系统的开发与应用消除了常规人工点火放散存在的弊端，有效提高了放散的准确性和安全性，具有很高的应用价值。在开发和应用荒煤气自动点火放散控制系统时，要严格考虑到焦炉的实际运行环境和集气管压力波动情况，以此为基础对荒煤气自动点火放散控制系统的设备和工作流程进行改进和优化，创新点火放散工艺，使其得到更广泛的实践应用。

参考文献：

1. 殷倩倩.莱钢焦炉荒煤气自动放散系统开发与应用[J].自动化应用，2018（11）：28-29.

2. 黄爱.氯化氢合成炉自动点火系统改造及应用[J].中国氯碱，2018（6）：28-29.

3. 袁富康，毛旭涛，陈佳元.热风炉自动点火装置故障分析及解决方法[J].仪器仪表用户，2018（1）：50-52.

4. 翟超超.高炉煤气放散系统优化[J].冶金动力，2019（7）：25-27.

[5]潘立慧，魏松波．炼焦新技术[M]．北京：冶金工业出版社，2006：290-292．