磚煤氣道竄漏導(dǎo)致焦?fàn)t交換爆鳴原因分析及處理措施研究

磚煤氣道竄漏導(dǎo)致焦?fàn)t交換爆鳴原因分析及處理措施研究報告人：郭濤單位：山鋼萊蕪分公司焦化廠前言4磚煤氣道是焦?fàn)t煤氣由煤氣管道進(jìn)入焦?fàn)t燃燒室燃燒的通道，其由特定型號的耐火磚和粘土灰砌筑而成。隨著焦?fàn)t爐齡的增加，爐體膨脹，致使磚煤氣道逐步形成錯臺，密封性降低，造成焦?fàn)t煤氣竄漏。磚煤氣道竄漏不但使入爐煤氣在蓄熱室燃燒，浪費煤氣資源，減少入爐煤氣量，造成爐溫異常，而且在交換過程中發(fā)生爆鳴，損壞蓄熱室和封墻。1、爆鳴現(xiàn)象分析

1.1爆鳴條件爆鳴實際上就是煤氣在有限的小范圍內(nèi)的爆炸，而爆炸又是燃燒現(xiàn)象的一種特殊情況，它是在定容條件下由于絕熱壓縮引起的高溫高壓所導(dǎo)致的急劇反響。從表1可以看出，由于焦?fàn)t煤氣(COG)的H2含量高，而H2的比重低，是易燃易爆氣體,，而且焦?fàn)t煤氣的爆炸上限和下限都很低，下噴式焦?fàn)t使用焦?fàn)t煤氣加熱，在交換時比其他煤氣更容易發(fā)生爆鳴現(xiàn)象。表1.加熱煤氣組成及爆炸極限%加熱煤氣可燃成分H2CH4COC2H4爆炸極限焦?fàn)t煤氣94.252.029.38.74.25～30高爐煤氣28.41.90.226.10.230～70〔2〕爆炸性氣體到達(dá)一定的著火溫度(焦?fàn)t煤氣600~650℃)。〔1〕煤氣與空氣同時存在一定的空間范圍且混合比例處在爆炸范圍之內(nèi)(焦?fàn)t煤氣5%~30%)；煤氣爆炸必須具備下面條件：爆鳴一般發(fā)生在磚煤氣道燈頭到焦?fàn)t煤氣交換旋塞除炭口這么一段很小的管系內(nèi)，在磚煤氣道底部到立火道底部溫度為200~1300℃，完全能滿足爆鳴所需溫度，它釋放的巨大的沖擊波對于爐體及加熱設(shè)備有極大的傷害，對于焦?fàn)t的生產(chǎn)帶來極大的平安隱患。51.2竄漏爆鳴過程分析〔1〕爆鳴原理正常加熱時并不存在爆鳴現(xiàn)象，爆鳴多發(fā)生在交換結(jié)束后的10~20s，一般來說，焦?fàn)t交換都經(jīng)歷3個根本過程，即：關(guān)煤氣→交換空廢氣→開煤氣，每個過程各要運行15s，中間有2個0.8s的停頓，總共46.6s。在供煤氣改為停煤氣的磚煤氣道中，焦?fàn)t煤氣不可防止的會殘留在交換旋塞至磚煤氣道頂?shù)囊欢喂艿纼?nèi)，交換完成后，此段管道大概有50Pa左右的熱浮力，熱浮力將空氣由交換旋塞的除碳口急劇吸入到管道內(nèi)，使之與煤氣混合，到達(dá)爆炸極限時，遇磚煤氣頂部高溫或明火時就產(chǎn)生輕微爆鳴?！?〕磚煤氣道竄漏原因1〕由于焦?fàn)t的磚煤氣道和斜道采用硅磚砌筑，而硅磚的SiO2含量占93%以上，而蓄熱室內(nèi)氣流方向不斷變換，溫度變化較大，特別是蓄熱室下部〔見表2蓄熱室下部溫度變化情況〕。隨著蓄熱室主墻溫度在150℃~550℃之間不斷變化，硅磚的方石英、磷石英的晶型不斷變化，伴隨體積膨脹和收縮，造成了磚煤氣道開裂和掉灰，以致竄漏。表2.蓄熱室下部溫度變化情況℃氣流方向氣流溫度對應(yīng)部位主墻溫度上升～100～150下降450～600～5502〕頻繁的加熱交換引起小煙道承插口松動，密封性差，吸入大量的空氣，降低主墻下部溫度，容易開裂；3〕煤氣交換時，局部磚煤氣道產(chǎn)生爆鳴，震松主墻，引起掉灰；4〕蓄熱室主墻底部溫度較低，造成灰漿與砌體未燒結(jié)，嚴(yán)密性差，容易竄漏；5〕蓄熱室端部距外界較近，爐頭溫度降低，造成封墻不嚴(yán)；6〕蓄熱室下部溫度較低，廢氣產(chǎn)生的酸霧使主墻腐蝕，造成竄漏。(3)磚煤氣道竄漏爆鳴過程轉(zhuǎn)煤氣道密封不嚴(yán)，導(dǎo)致竄漏時，上升磚煤氣道內(nèi)的煤氣會在壓力和相鄰磚煤氣道吸力的共同作用下進(jìn)入停供煤氣的磚煤氣道中，導(dǎo)致此管道內(nèi)的煤氣量大量增加，其與由除碳口進(jìn)入的空氣混合后形成爆炸氣體，到達(dá)著火溫度，就會產(chǎn)生爆鳴。1.3爆鳴的危害(1)使?fàn)t體的嚴(yán)密性變差。導(dǎo)致局部上升的煤氣進(jìn)入蓄熱室內(nèi)燃燒,對于正常的壓力制度破壞明顯，嚴(yán)重的會造成格子磚的燒壞、坍塌，增大蓄熱室的阻力，引起溫度異常，甚至?xí)纬筛邷厥鹿剩瑢?dǎo)致難推焦，破壞生產(chǎn)秩序的穩(wěn)定。(2)COG下噴管內(nèi)孔板被炸壞。使得原有橫墻煤氣分配發(fā)生變化，致使原有正常的橫排溫度曲線發(fā)生變化，影響焦炭的均勻成熟，嚴(yán)重的導(dǎo)致煤氣的嚴(yán)重過量，導(dǎo)致煙囪冒黑煙。(3)損壞正常的煤氣加熱設(shè)備。造成橫管絲扣連接處炸開，包括爐臺與下噴管處的嚴(yán)密性變差，會產(chǎn)生煤氣的泄露，嚴(yán)重的可能造成煤氣中毒事故。(4)長期的爆鳴會使作業(yè)人員形成心理上恐懼，對平安生產(chǎn)不利。爆鳴對焦?fàn)t的影響是一種相互的且是巨大的，長期會形成惡性循環(huán)，加速爐體的損壞，大大減少爐體的壽命，給生產(chǎn)可能帶來不可預(yù)料的影響，所以要對此引起足夠的重視。2.常見治理轉(zhuǎn)煤氣道竄漏的方法目前，比較常見的處理磚煤氣道竄漏的方法主要有：噴漿法、插管法、滿流法三種?！?〕噴漿法。按照一定的配比將粘土火泥生料和熟料用水混合制成噴漿料，使用風(fēng)壓將噴漿料由下噴管底部快速噴入磚煤氣道，在重力作用下噴漿料自然下落，從而在磚煤氣道壁上形成一層漿膜，此漿膜同時能夠向磚煤氣道磚縫內(nèi)滲透，起到密封作用。此方法處理時間較短，能夠大面積進(jìn)行操作，快速有效。但是漿膜的附著一般僅能維持3個月作用，隨著漿膜的脫落，竄漏狀況將會進(jìn)一步惡化，同時漿膜積攢在下噴管下部，堵塞四通，影響正常加熱?！?〕插管法。將需處理的磚煤氣道在下降氣流時關(guān)閉該橫排管的煤氣加減旋塞，拆卸下噴管，將選用的不銹鋼管〔φ25×2.5，L=2000mm〕從下噴預(yù)埋管底部插入，用石棉繩和耐火泥密封兩管端部間隙，以免煤氣竄入。裝回下噴支管，恢復(fù)加熱，約10min即可處理一個竄漏的磚煤氣道。此方法能夠有效處理嚴(yán)重的磚煤氣道竄漏問題，維持正常的加熱，但是插入的不銹鋼管在使用過程中經(jīng)常脫落插入下噴管下部的四通，完全阻斷煤氣進(jìn)入立火道，假設(shè)發(fā)現(xiàn)不及時，極易造成低溫事故，同時在磚煤氣道中插管，也會增加系統(tǒng)阻力，不利于正常加熱?！?〕滿流法。將滿流器與焦?fàn)t煤氣下噴管緊密連接，采用一定壓力的壓縮空氣，將配好的耐火泥漿壓入滿流噴漿器內(nèi),泥漿滿流到磚煤氣道與插入其間的噴漿器管子之間的管壁間,在重力作用下使泥漿充滿磚煤氣道的各處裂縫,到達(dá)密封磚煤氣道的目的。同時,多余的泥漿回流到噴漿器料管內(nèi),用貯漿桶盛接貯存,供循環(huán)使用，如圖1所示。此方法能夠有效處理不同部位、不同程度的竄漏，處理效果好，但是處理過程較長，大面積處理竄漏可行性較低。3、處理措施〔1〕跟蹤交換爆鳴情況。在交換過程中，大的爆鳴一般都是由密封性差引起的，在排除了交換旋塞密封不嚴(yán)后，重點對磚煤氣道竄漏情況進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)大的爆鳴，需翻開蓄熱室封墻下部的塞子磚，觀察蓄熱室內(nèi)部是否有火苗出現(xiàn)，根據(jù)火苗的方向和位置制定檢修方案。〔2〕按季度進(jìn)行噴漿。由于噴漿料只能堅持3個月左右的時間，要保證全爐磚煤氣道的密封性，就必須按季度對全爐磚煤氣道進(jìn)行噴漿處理。在噴漿過程中，我們用水玻璃替代水配制噴漿料。雖然磚煤氣道內(nèi)的溫度缺乏以發(fā)揮水玻璃的最大作用，但是其配制的噴漿料掛接效果明顯優(yōu)于水〔3〕使用插管法進(jìn)行日常治理。根據(jù)插管法使用方便，效果明顯的特點，在日常作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)竄漏，及時使用插管法進(jìn)行治理，可有效保證爐溫的正常，同時做好記錄，按方案進(jìn)行噴漿或灌漿?！?〕滿流法處理爐頭磚煤氣道。受爐體膨脹和溫度散熱量大影響，爐頭部位磚煤氣道竄漏率一直處于較高的，在溫度