文档介绍：砖煤气道窜漏导致焦炉交换爆鸣原因分析及处理措施研究
报告人: 郭涛
单位:山钢莱芜分公司焦化厂
前言
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砖煤气道是焦炉煤气由煤气管道进入焦炉燃烧室燃烧的通道,其由特定型号的耐火砖和粘土灰砌筑而成。随着焦炉炉龄的增加,炉体膨胀,致使砖煤气道逐步形成错台,密封性降低,造成焦炉煤气窜漏。砖煤气道窜漏不但使入炉煤气在蓄热室燃烧,浪费煤气资源,减少入炉煤气量,造成炉温异常,而且在交换过程中发生爆鸣,损坏蓄热室和封墙。
1、爆鸣现象分析
爆鸣实际上就是煤气在有限的小范围内的爆炸,而爆炸又是燃烧现象的一种特殊情况,它是在定容条件下由于绝热压缩引起的高温高压所导致的急剧反应。从表1可以看出, 由于焦炉煤气( COG) 的H2 含量高,而H2 的比重低,是易燃易爆气体,,而且焦炉煤气的爆炸上限和下限都很低,下喷式焦炉使用焦炉煤气加热,在交换时比其他煤气更容易发生爆鸣现象。
%
加热煤气
可燃成分
H2
CH4
CO
C2H4
爆炸极限
焦炉煤气
5~30
高炉煤气
30~70
(2)爆炸性气体达到一定的着火温度( 焦炉煤气600~ 650 ℃) 。
(1)煤气与空气同时存在一定的空间范围且混合比例处在爆炸范围之内( 焦炉煤气5% ~30% ) ;
煤气爆炸必须具备下面条件:
爆鸣一般发生在砖煤气道灯头到焦炉煤气交换旋塞除炭口这么一段很小的管系内, 在砖煤气道底部到立火道底部温度为200~ 1300℃,完全能满足爆鸣所需温度,它释放的巨大的冲击波对于炉体及加热设备有极大的伤害,对于焦炉的生产带来极大的安全隐患。
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(1)爆鸣原理
正常加热时并不存在爆鸣现象,爆鸣多发生在交换结束后的10~ 20 s, 一般来说, 焦炉交换都经历3 个基本过程,即:关煤气→交换空废气→开煤气,每个过程各要运行15 s,中间有2个0. 8 s 的停顿,总共46. 6 s。
在供煤气改为停煤气的砖煤气道中,焦炉煤气不可避免的会残留在交换旋塞至砖煤气道顶的一段管道内,交换完成后,此段管道大概有50Pa左右的热浮力,热浮力将空气由交换旋塞的除碳口急剧吸入到管道内,使之与煤气混合,达到爆炸极限时,遇砖煤气顶部高温或明火时就产生轻微爆鸣。
(2)砖煤气道窜漏原因
1)由于焦炉的砖煤气道和斜道采用硅砖砌筑,而硅砖的SiO2含量占93%以上,而蓄热室内气流方向不断变换,温度变化较大,特别是蓄热室下部(见表2蓄热室下部温度变化情况)。随着蓄热室主墙温度在150℃~550℃之间不断变化,硅砖的方石英、磷石英的晶型不断变化,伴随体积膨胀和收缩,造成了砖煤气道开裂和掉灰,以致窜漏。
℃
气流方向
气流温度
对应部位主墙温度
上升
~100
~150
下降
450~600
~550
2)频繁的加热交换引起小烟道承插口松动,密封性差,吸入大量的空气,降低主墙下部温度,容易开裂;
3)煤气交换时,部分砖煤气道产生爆鸣,震松主墙,引起掉灰;
4) 蓄热室主墙底部温度较低,造成灰浆与砌体未烧结,严密性差,容易窜漏;
5)蓄热室端部距外界较近,炉头温度降低,造成封墙不严;
6)蓄热室下部温度较低,废气产生的酸雾使主墙腐蚀,造成窜漏。
(3)砖煤气道窜漏爆鸣过程
转煤气道密封不严,导致窜漏时,上升砖煤气道内的煤气会在压力和相邻砖煤气道吸力的共同作用下进入停供煤气的砖煤气道中,导致此管道内的煤气量大量增加,其与由除碳口进入的空气混合后形成爆炸气体,达到着火温度,就会产生爆鸣。
( 1) 使炉体的严密性变差。导致部分上升的煤气进入蓄热室内燃烧, 对于正常的压力制度破坏明显,严重的会造成格子砖的烧坏、坍塌,增大蓄热室的阻力,引起温度异常,甚至会形成高温事故,导致难推焦,破坏生产秩序的稳定。
( 2) COG 下喷管内孔板被炸坏。使得原有横墙煤气分配发生变化,致使原有正常的横排温度曲线发生变化,影响焦炭的均匀成熟,严重的导致煤气的严重过量,导致烟囱冒黑烟。
( 3) 损坏正常的煤气加热设备。造成横管丝扣连接处炸开,包括炉台与下喷管处的严密性变差,会产生煤气的泄露,严重的可能造成煤气中毒事故。
( 4) 长期的爆鸣会使作业人员形成心理上恐惧,对安全生产不利。
爆鸣对焦炉的影响是一种相互的且是巨大的,长期会形成恶性循环,加速炉体的损坏,大大减少炉体的寿命,给生产可能带来不可预料的影响,所以要对此引起足够的重视。