確定參考資料正確的集氣管壓力

1、確定正確的集氣管壓力尚文彬編者按本文作者針對焦?fàn)t集為生產(chǎn)過程中的集氣管壓力氣管壓力制度提出了不同的看法，并通過分析和確定了新的原則。本著百家爭鳴的方針，現(xiàn)刊發(fā)此文。在焦?fàn)t的工藝管觀中，焦?fàn)t各部位壓力值的確定，直接關(guān)系到焦?fàn)t的溫度控制、爐體壽命、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境污染等問題，其重要性普遍為焦?fàn)t專家及煉焦生產(chǎn)的管理者所重視。焦?fàn)t的壓力控制分為燃燒系統(tǒng)壓力控制和炭化室壓力控制兩部分。燃燒系統(tǒng)壓力的確定經(jīng)過了科學(xué)的理論分析及理論計算，形成了一項比較完善的壓力制度。炭化室壓力的大小由集氣管壓力控制，集氣管壓力是根據(jù)“炭化室底部壓力在結(jié)焦末期不小于0.5毫米水柱”這一原則，測量結(jié)焦末期炭化室底部壓力來確定的。

2、與燃燒系統(tǒng)壓力制度的形成比較，確定集氣管壓力的原則實際上沒有建立在科學(xué)理論分析和理論計算之上，而是片面地分析了煉焦生產(chǎn)中的一些問題，規(guī)定了這一原則。如何確定集氣管壓力呢？舊原則及理論是這樣閘述的:“為保證炭化室在整個結(jié)焦時間內(nèi)各部位的壓力稍大于加熱系統(tǒng)的壓力，并防止吸入外界的空氣，以炭化室底部壓力在結(jié)焦末期不小于0.5毫米水柱為原則，確定集氣管壓力。這樣可以保持炭化室產(chǎn)生的荒煤氣，不與燃燒系統(tǒng)相互串漏，因為新砌焦?fàn)t的炭化室墻砌體不可能非常嚴(yán)密，但規(guī)定了上述集氣管壓力，最初荒煤氣會通過夜縫串入燃燒系統(tǒng)，磚縫逐漸被荒煤氣熱解生成的游離石墨填塞而密封。若集氣管壓力不能保持炭化室底部結(jié)焦末期為正壓，或

3、壓力低于燃燒系統(tǒng)，則炭化室砌體磚縫中的石墨將被燒掉，引起串漏。嚴(yán)重時砌體還會出現(xiàn)熔洞和渣蝕現(xiàn)象”。這一理論有三個要點，下面逐一分析其錯誤所在。（一）“為保證炭化室在整個結(jié)焦時間內(nèi)各部位的壓力稍大于加熱系統(tǒng)的壓力,并防止吸入外界的空氣，以炭化室底部壓力在結(jié)焦末期不小于0.5毫米水柱為原則，確定集氣管壓力?！碑?dāng)確定了投化室底部在結(jié)焦末期不小于0.5毫米水柱時，因燃燒系統(tǒng)為負(fù)壓，所以在客觀上已經(jīng)不存在炭化室壓力梢大于加熱系統(tǒng)壓力，而應(yīng)該說它們之間存在相當(dāng)大的壓差。由于確定的集氣管壓力較高，使大量的荒煤氣從爐門、框后、加煤口、上升管等部位漏出進入大氣，這樣既浪費了能源，又污染了大氣，惡化了操作環(huán)境，同

4、時這也是導(dǎo)致焦?fàn)t著火燒壞爐門、爐框及護爐鐵件的原因所在。護爐鐵件的損壞與失效，加速了爐體的老化。（二）“這樣可以保持炭化室產(chǎn)生的荒煤氣，不與燃燒系統(tǒng)相互串漏，因為新砌焦?fàn)t的炭化室墻砌體不可能非常嚴(yán)密，但規(guī)定了上述集氣管壓力，最初荒煤氣會通過磚縫漏入燃燒系統(tǒng)，逐漸由于磚縫被荒煤氣熱解生成的游離石墨填塞而密封?！边@一觀點無論是從理論上分析還是與實際觀察結(jié)果比較，都能證明其錯誤。新砌爐墻投產(chǎn)后雖不是十分嚴(yán)密，但由子串入燃燒系統(tǒng)的荒煤氣量較少.不致于影響到爐體加熱。因而會逐漸被生成的石墨密封，如果在結(jié)焦末期炭化室底部保持不太大的負(fù)壓，同樣會達到這種結(jié)果。我們知道造成串漏有兩個必要條件；一是串漏途徑，二

5、是串漏動力（即壓差）即串漏的途徑面積及串漏的壓差越大，串漏就越嚴(yán)重。隨著爐齡的增長，爐墻由爐頭部泣向內(nèi)逐漸出現(xiàn)直縫，爐體的串漏口趨嚴(yán)重，這種串漏不是炭化室保持較高的正壓通過長石墨所能嚴(yán)密的，反而因壓力高串漏嚴(yán)重，致使直縫加大而損壞爐墻。裝煤初期炭化室壓力最高，此時串漏最嚴(yán)重，大量的荒煤氣串入燃燒室。在燃燒室中，煤氣量、空氣量及各部位壓力要求較為嚴(yán)格，荒煤氣的串入，必然會破壞其系統(tǒng)的壓力，同時造成煤氣量增加，空氣量減少，導(dǎo)致串漏處燃燒室立火道不燃燒或不完全燃燒，立火道溫度下降；加之因裝煤降溫，降溫幅度過大，使?fàn)t墻產(chǎn)生較大的收縮，增大爐墻縫隙。這種情況在炭化室結(jié)焦后期，因串入燃燒室荒煤氣量的減少，

6、使得串漏處燃燒室立火道的燃燒狀況好轉(zhuǎn)，溫度又較大幅度的上升。隨著裝煤推焦周期性變更，串漏處溫度頻繁大幅度波動，加快爐墻老化。在實際生產(chǎn)中，焦?fàn)t爐墻并沒有因為保持了較高的集氣管壓力而使串漏得以控制。如我廠3#焦?fàn)t的炭化室頂部串漏及4#焦?fàn)t爐墻直縫的串漏，尤其是3#焦?fàn)t炭化室頂部的串漏，此部位壓力在炭化室中最大，但并沒因此而嚴(yán)密，這種以漏治漏的想法是不現(xiàn)實的。由于焦?fàn)t的串漏。使加熱溫度得不到合理調(diào)節(jié)。這也是產(chǎn)生焦炭難推，損壞爐墻的主要原因之一。（三）“若集氣管壓力不能保持炭化室底部結(jié)焦末期為正壓，或壓力低于燃燒系統(tǒng)，則炭化室砌體中的石墨將被燒掉，并引起串漏，嚴(yán)重時砌體還會出現(xiàn)熔洞和渣蝕現(xiàn)象，我們首

7、先假定炭化室底部壓力在結(jié)焦末期為負(fù)壓，且稍小于燃燒系統(tǒng)壓力。在結(jié)焦初期，由于保持了較低的集氣管壓力，炭化室和燃燒室壓力差較小（此時炭化室壓力高于燃燒室壓力），串漏對燃燒室溫度影響較小，串漏的荒煤氣熱解后的游離碳逐漸在墻縫中結(jié)成石墨。結(jié)焦末期燃燒室內(nèi)氣體串入炭化室，由于氣體含氧量較低和時間較短，不會影響爐墻的石墨。那么當(dāng)炭化室底部在結(jié)焦末期為負(fù)壓時，有多少空氣進入炭化室呢?這些空氣會不會產(chǎn)生什么不良影響呢?我們通過下面的兩個計算說明這個問題。（1）當(dāng)炭化室底部在結(jié)焦末期壓力為-50Pa時（-5.1mm水柱），爐門刀邊下部有一直徑為10毫米的半園形缺口，計算因炭化室負(fù)壓每小時有多少空氣進入炭化室（

8、忽略了空氣流動阻力）。由柏努利方程：U22P2+2gPg空氣初速度Ui = 0,7Ul2Pl一ZiHFZ2+2gQg其中位壓頭Zi=Z2=0,u2=2 (PL P?)q=9.11(m/s)V=SU2t=0.5X(0.005)2X71X9.11X3600=1.29(m3)進入炭化室的空氣量在完全燃燒的情況下，大約能燒掉相當(dāng)于168克焦炭的荒煤氣和焦炭。(2)如果爐門刀邊因損壞下部翹起，對門后距框2毫米.寬度為300毫米，計算結(jié)焦末期炭化室底部壓力為-50Pa時，每小時有多少空氣進入炭化室(注：此門應(yīng)進行大修)。V空=5112t=0.3X0.002X9.11X3600=19.68(m3)由以上的計

9、算，我們知道在爐門相對較嚴(yán)密的情況下，炭化室底部在一段時間內(nèi)保持一定的負(fù)壓，既不會影響焦炭質(zhì)量，也不會燒壞爐門爐框、更不會燒掉爐墻石墨。如何才能確定正確的集氣管壓力呢？應(yīng)該建立如下原則：在爐門相對嚴(yán)密的情況下，盡量使得炭化室各部位壓力在整個結(jié)焦時間內(nèi)的平均值等于同一水平高度的燃燒室壓力，即根據(jù)以上原則和爐門嚴(yán)密狀況，在結(jié)焦末期選定一合適的炭化室底部的壓力，然后由計算的方法確定集氣管壓力。例如當(dāng)選定結(jié)焦末期炭化室底部壓力為-50Pa時，經(jīng)過計算冬季和夏季集氣管壓力應(yīng)分別保持28.2Pa和21.4Pao通過建立確定集氣管壓力的新原則，大幅度降低了集氣管和炭化室壓力，其意義可歸納為以下幾個方面：1、通過降低集氣管壓力，使炭化室壓力更接近于燃燒室壓力，避免了因大量荒煤氣串入燃燒室而引起的爐墻溫度大幅度波動，降低煉焦耗熱，提高焦炭質(zhì)量,延長焦?fàn)t壽命。2、避免由于大量荒煤氣串入燃燒系統(tǒng)而燒壞蓄熱室格子磚和廢氣盤，燒裂磚煤氣道，穩(wěn)定燃燒系統(tǒng)壓力，有利于爐體的加熱管理。3、爐門、加煤口、上升管及承叉口冒煙狀況得到較為明顯的治理，既節(jié)約了能源，又大大改善了工人的操作環(huán)境，改善了焦化廠和北京市的大氣狀況。4、為徹底解決焦?fàn)t冒煙著火創(chuàng)造了條件，減少了維護焦?fàn)t的工作量，避免了爐門、爐框及護爐鐵件被燒壞，減少爐門、爐框的更換，降低生產(chǎn)成本。由于減少了爐門冒煙，從而減少了爐門爐框清掃工作量，有利于爐門的維護