焦炉集气管与鼓风机煤气平衡调节探究

摘 要：焦炉集气管压力稳定控制是焦化工艺系统中比较重要的组成部分，焦炉集气管主要负责对焦炉生产中所产生的焦炉煤气进行收集，然后经气液分离器，煤气初冷器，电捕焦油器将煤气进行气液分离、洗涤、冷却等一系列的净化操作，最后由煤气鼓风机对其进行加压输送，最终煤气回收利用。然而，焦炉集气管具有偶合严重、扰动大、非线性等缺陷，此时就需要根据焦炉集气管压力系统的实际情况来制定智能控制对策，这样不仅可以确保焦炉集气管压力系统的稳定性、快速性和协调性，而且还可以提高焦炉集气管压力系统的运行效率。

关键词：集气管;高压氨水;初冷前吸力

1.在焦化工业生产过程中，焦炉集气管压力的稳定与否将会直接决定焦炉生产效率的高低。在焦炉集气管压力系统运行过程中，如果焦炉集气管压力比较低时，会导致空气进入炉体，从而诱发煤气当中氧含量增加，化产安全生产及甲醇安全生产受到影响。煤气当中的灰份增加，既增加了后续生产冷却系统的负担，而且还缩短生产设备的使用寿命。反之如果压力过高时，会导致荒煤气将从炉门炉盖冒出，引发冒烟冒火现象，既降低了荒煤气回收效率，又会引发环境污染。如今，大多数焦炉集气管压力存在比较大范围的波动，从而导致焦炉集气管压力系统运行效率低下。此时就需要在对上述问题分析的基础上，制定出一套系统、完善的智能控制对策，其可以达到改善环境的目的，而且还可以有效提高煤气质量和回收量，提高焦炉集气管压力系统的運行效率。

2.鼓风机前煤气吸力调节是煤气鼓风机操作中最重要的工作，它不仅要完成焦炉煤气的输送，而且还要保持焦炉集气管压力的稳定，同事还要担负“大循环”的工作，所谓“大循环”就是将鼓风机压出后的煤气部分送回到初冷器前。当机前吸力增大，焦炉集气管压力偏低时经鼓风机压出的煤气通过“大循环”回到初冷器前增多，以减少鼓风机对集气管煤气的吸力。反之当机前吸力减小，焦炉集气管压力增大时，煤气通过“大循环”回到初冷器前减小，增大鼓风机对集气管煤气吸力。

3.鼓风机前吸力分为初冷器前吸力，初冷器后吸力，鼓风机入口吸力。通过分析鼓风机的操作，首先要保证焦炉微正压操作，鼓风机的抽吸量取决于焦炉煤气的发生量。也就是说鼓风机的操作应根据焦炉集气管压力情况设定。鼓风机入口吸力的大小由于受机前设备（初冷器阻力和电捕焦油器阻力）影响，此处吸力波动大较难控制。初冷后吸力同样受初冷器阻力影响，不易控制。初冷器前吸力，直接来自焦炉集气管，最能直接反应焦炉集气管压力变化。控制初冷器前吸力有利于焦炉操作。

4.在煤气流动的整个过程中，高压氨水压力及流量对焦炉集气管有着直接影响。当装煤操作不变时，集气管压力是唯一影响进入系统的气量和杂质情况的因素。或者反过来说，当集气管压力稳定时，影响进入系统的气量和杂质情况是装煤操作——高压氨水的喷射力大，进入系统（集气管）的气量就多、流速就大、可能夹带的杂质就多;若喷射力小 ，则反之，但可能炉门冒烟。

如图 1 所示——装煤期间在桥管处喷洒的高压氨水将煤气（包括部分空气）压入集气管，上升管根部 （A）的压力（PA）一般为-1000 Pa（或叫吸力1000 Pa） 左右，假设集气管的压力（P）为 100 Pa，那么BC处 的压差约为 1100 Pa左右——也就是说高压氨水与桥 管所构成的“射流泵”能产生的升压（PBC）为 1100 Pa 左右。上升管根部（A）的压力PA越低， 气体的流速就越大，可能夹带进的煤粉就越多，可能 进入的空气量就大;反之，当PA越高（吸力越小），气体的流速就越小，可能夹带进的煤粉就 越少，不但不会进入空气，炉门也可能会冒烟。可见，当高压氨水的喷射力不能调节时，集气管压力是会对装煤效果产生影响的;当高压氨水压力能够调节时，可根据集气管压力的变化自动调节高压氨水压力，使上升管根部（A）的负压程度基本保持稳定。装煤效果就会保持良好，而且不受集气管压力变化的影响。

焦炉在关闭情况下翻板的阻力最大——DE处 的压差最大，为保证合格的集气管压力，吸气管的吸力也会很大，当然机前吸力就更大了。也可以将上述情况反过来说：当机前吸力小时，为保证合格的集气管压力，翻板就要开大;当机前吸力大时，为保证合格的集气管压力，翻板就要关小。

对照图 3 ：P3= （h1+h2+h3）- P — 我们需要保持集气管压力（P） 不变。（h1+h2+h3）时，集气管压力就是可控的。所以，不论吸力大小，只要在翻板能调节的范围内，集气管压力就不会有太大的变化;只要“无烟装煤”系统能控制好上升管根部（A）的负压值，装煤效果就会很好，煤粉的夹带 量也不会大增——因为上升管根部是煤粉的唯一入口（当PA较高——煤气不能进入上升管时，不管多大的机前吸力，都不会有煤粉进入系统）。

简单的说：集气管翻板开度小点，吸力就会大点;集气管翻板开度大点，吸力就会小点，集气管翻板开度与吸力有无数个组合，都能保证集气管压力的稳定

事实上，这些影响是同时存在的，我们只是为了便于理解，将其分开进行讨论。在生产 实际中，调整大循环量时，影响初冷器前吸力（P2）。而当鼓风机处在其特性曲线较平坦的区域时，调节大循环对初冷器前吸力（P2）的影响会更大些。

总之控制初冷器前吸力与高压氨水流量是鼓风机煤气平衡的关键，更是焦炉平稳生产的重要因素。现今在煤化工生产过程中安全环保是焦化企业的生命线，如何稳定焦炉生产，确保炉顶炉盖不冒烟不冒火更是焦化企业的生存根本。才能为企业带来经济效益和可持续发展。

参考文献：

[1].孟月波;焦炉集气管压力系统建模及智能控制的研究【D】;西安建筑科技大学;2005年

[2].易以锋;单神经元自适应PID控制器在焦炉集气管压力控制中的应用[D];武汉科技大学;2006年

[3].姬长侠;李维忠;贺西娟;济钢焦化厂推焦“准大循环”运行实践[A];苏鲁皖赣四省金属学会第十三届焦化联合学术年会论文集[C];2005年

[4].陈旭凤;攀钢焦炉提高热效率途径的探讨[J];钢铁钒钛;1984年03期

作者简介：

魏凯（1982-），男，汉族，河北省保定市望都县人，企业职工，大专，助理工程师，单位：河北旭阳新能源有限公司，专业：应用化工技术，研究方向：煤气利用与开发。