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高炉煤气加热管式炉的改进措施

作者:佚名发布时间:1970-01-01
祁美良 刘翔宇(华菱湘钢炼铁厂,湘潭411101)
 
    湘钢炼铁厂新化产回收系统的粗苯管式炉于2006年9月投入使用,管式炉用高炉煤气加热,设计热容量为3.344×104MJ。管式炉底部沿圆周均布8个火嘴,火嘴的进气通道为套筒式结构,内筒为焦炉煤气通道,外筒为高炉煤气通道。其中焦炉煤气火嘴起到长明灯和点燃高炉煤气的作用,以保证高炉煤气火嘴不会熄灭,避免煤气爆炸事故的发生。管式炉所用的焦炉煤气来自洗苯塔后煤气主管,高炉煤气来自5号焦炉加热用高炉煤气主管。由于湘钢的粗苯管式炉是首次采用高炉煤气加热,为彻底消除对使用高炉煤气极易发生中毒、爆炸等安全隐患问题,特对粗苯管式炉进行了一系列改进,取得了良好的效果。
 
1   存在的问题与原因分析
    粗苯蒸馏系统自投产以来,管式炉燃烧系统很不稳定,经常熄火、放炮,导致粗苯产量低,且很不安全。其主要原因有以下几点。
    (1)长明灯使用的焦炉煤气中夹带有焦油、水汽和萘等杂质,燃烧后,杂质堵住了气孔,水汽凝结成水后,封住了长明灯的煤气管道,致使长明灯熄火,甚至放炮。
    (2)长明灯的煤气管道直径只有50mm,每盏灯头的煤气管道直径为25mm,导致煤气压力小,煤气量不足,容易引起熄火和放炮。
   (3)高炉煤气压力很不稳定,波动在800~1100Pa之间,导致富油温度无法稳定在170~180℃的标准范围内,直接影响粗苯产量。
   (4)管式炉底板保温采用的是下层砌保温砖,面层抹耐热混凝土。由于试生产过程中,频繁开停管式炉时用蒸汽扫汽,使得炉底保温层在热胀冷缩和蒸汽冷凝水的作用下产生裂纹,又由于8个煤气火嘴都是直接安装在底板上,火嘴通道与周围的保温层没有采取特殊措施隔开,且在保温层施工时,所留火嘴通道孔径偏小。导致高炉煤气火嘴经常熄火,煤气串入炉底保温层与炉底钢板之间及保温层内部的裂缝之间燃烧。炉底钢板受热变形,有的地方甚至烧红,炉底空间温度高。不及时处理将有烧穿炉底钢板的危险,损坏设备且危及操作人员的安全。
    (5)管式炉炉膛清扫蒸汽管直径为32mm,管径太小,由于高炉煤气管式炉相对于原回收车间的焦炉煤气管式炉,在对流段增加了煤气预热器,管式炉高度比较高, 且对流段内管道较多,扫汽过程中,蒸汽冷凝量较大。因此,每次扫汽时间都很长,且有大量蒸汽冷凝水流到管式炉底板上。
 
2   改进措施
    (1)将长明灯喷嘴孔的直径由6mm扩大到8mm,将长明灯的煤气主管由DN50改为DN200,以加大了煤气量,保证长明灯的燃烧。
    (2)如图1所示,在长明灯底部增设放水装置和清扫口,可定期放出管内积水和清扫长明灯火嘴,保证煤气的畅通。
 

图1   长明灯部分改进前后的示意图
 
    (3)掺烧焦炉煤气。在进管式炉预热器前的高炉煤气总管上安装DN150mm的焦炉煤气管道,该管道伸入高炉煤气管道的中心,且在出口方向与高炉煤气流向一致。在高炉煤气压力低时,掺烧焦炉煤气,在高炉煤气压力足够时(6~11kPa),停止掺烧。保证富油温度稳定在标准范围内。
    (4)在掺烧焦炉煤气的管道上安装制动调节阀,保证掺烧及时、稳定。
    (5)对管式炉底板保温层进行改进,如图2所示,将炉底8个火嘴周围的保温层挖开,在每个火嘴处用玻璃油调耐火泥作砌筑料,用焦炉桥管衬砖砌成圆形火嘴,再将其他保温层填实抹平,玻璃油调耐火泥砌筑的火嘴在管式炉内烧结后非常结实,很好地将火嘴通道与其周围的保温层隔离,彻底解决了煤气串入炉底保温层的问题。
   (6)将炉膛清扫用蒸汽管道由DN32mm改为DN57mm,有效地增大了扫汽的蒸汽量,大大地缩短扫汽时间。
 
图2    改进前后的示意图
 
3   改进后的效果
    管式炉经过上述改进后,很好地解决了以前存在的问题,经过不断地摸索、总结操作经验,从改造后开工到现在一直使用正常。
    (1)长明灯燃烧改善、不熄火,焦炉煤气带水量大大减少,炉底保温层没有出现串烧现象,管式炉燃烧稳定,使用至今都没有出现放炮事故。
    (2)炉膛温度大幅提高,富油温度得到保证,可控制在170~180℃之间,整个粗苯生产系统运行稳定。
    (3)管式炉扫汽时间大大缩短,由改进前的2~3h缩短到0.5h左右,扫汽时产生的蒸汽冷凝水也大量减少。
    (4)煤气净化效果变好,改进后粗苯收率由0.88%提高到0.90%,粗苯回收对煤气的净化,后续设备、设施的防腐、环保等起到了很好的作用。特别是为生产安全和职工人身安全提供了有力的保障。
 
4   结束语
    粗苯管式炉的改进稳定了新化产回收工段粗苯系统的生产,也为以后烧高炉煤气管式炉的设计和生产操作积累了经验。由于该管式炉的设计只考虑了单独使用高炉煤气加热,焦炉煤气只起到安全灯的作用,高炉煤气管道上增设焦煤气管道,也只能起到掺烧的作用,不能完全单独使用焦炉煤气加热。在有必要时,对管式炉的火嘴和炉体部分结构进行进一步的改进,使粗苯管式炉可分别单独使用焦炉煤气或高炉煤气加热。