焦化厂焦炉的压力与吸力

　莱芜钢铁集团股份有限公司焦化厂(简称莱钢焦化厂)1＃焦炉为58-Ⅱ型,自1993年8月改烧高炉煤气,每小时可替代6000m?3焦炉煤气,为莱钢后序生产提供了优质气体能源。由于受高炉冶炼生产的影响,焦炉用高炉煤气加热气源压力不稳定,生产中需经常切换为焦炉煤气加热。据统计1＃焦炉自改烧高炉煤气加热至1998年12月,共切换煤气高达120次。另外,高炉煤气流量调节与烟道吸力调节之间没有实现自动控制。烟道吸力凭经验与高炉煤气流量保持匹配,会造成煤气不合理燃烧现象,进而导致炉温波动,生产不顺。　测量蓄热室顶部吸力,用来检查焦炉加热中煤气、空气和废气量的分配,检查横排温度的分布,检查看火孔压力是否合理,是热工调火的重要指标。按规程要求每周要测量并调节一次蓄热室顶部吸力。下面对蓄热室顶部吸力测量、调节途径的相关问题加以阐述。2 蓄热室顶部吸力的确定与调节采用下列公式计算蓄热室顶部吸力:上升气流时:? a2 = a1+∑f-∑ΔP (1)下降气流时:? a2 = a1-∑x-∑ΔP (2)式中a--考察点对于大气压的相对压力，Pa；?? f--热浮力,f = h(r空气- r空气);? h--起始点间高度,m;?? r空气--大气密度,r气体包含r空气、r煤(指蓄热室内空气、煤气气体密度),kg/m3;?? ΔP--起始点间气体全部阻力之和,Pa。?2.1 蓄热室顶部吸力的确定上升、下降两种情况下蓄顶吸力的确定见图1。 图1 蓄热室顶部吸力确定2.1.1 上升气流时空气蓄热室顶部吸力:??a4 = a空+∑h(r空气 - r空1-4)-∑ΔP空气1-4? (3)??保持下降气流看火孔吸力为0,即a4为0,则??-a空 = ∑h(r空气 - r空1-4)-∑ΔP空1-4? (4)??同理,煤气蓄热室顶部吸力:??-a煤 = ∑h(r空气 - r煤1-4)-∑ΔP煤1-4? (5)??2.1.2 下降气流时空气蓄热室顶部吸力:??a空1 = ∑h(r空气- r空4-7)+∑P空4-7? (6)?煤气蓄热室顶部吸力:??a煤1 = ∑h(r空气- r煤4-7)+∑ΔP煤4-7? (7)2.2 蓄热室顶部吸力的调节(1)上升时蓄顶吸力的调节见图2。图2 上升气流蓄顶吸力确定上升气流时,设煤气蓄热室顶部压力为a煤,由: a煤 = a煤1+∑h(r空气-r煤1-2)-∑ΔP煤1-2?得:-a煤 = -a煤1+∑h(r空气-r煤1-2)+∑ΔP煤1-2? (8)-a煤1近似为常数,因为1997年6月煤气主管由于安装了压力电动调节器,虽然煤气总管压力有所波动但能够保持相对稳定。∑h(r空气-r煤1-2)也近似为常数,因为在一定的高炉冶炼状态下其高炉煤气气体成分相对稳定,燃烧后形成的废气成分也是相对稳定的。 ∑ΔP煤1-2 = ΔP孔板+ΔP支管+ΔP废气盘+ΔP蓄热室?中唯有ΔP孔板是可变项,所以??-a煤 = 常数+ΔP孔板? (9)??由(9)式可以看出:若孔板直径大,则孔板阻力小,蓄热室顶部吸力也小。反之亦然。　 (2)下降气流时吸力的调节见图3。图3 下降气流蓄顶吸力确定下降气流时,设煤气蓄顶吸力为a煤,分烟道吸力为a分,由:? a分 = a煤-∑h(r空气-r煤1-2)-∑ΔP煤1-2? -a煤 = -a分-∑h(r空气-r煤1-2)-∑ΔP煤1-2? (10)而∑ΔP煤1-2 = ΔP孔板+ΔP废气盘+ΔP蓄热室?采用上面的假设条件:a分、∑h(r空气-r煤1-2)、ΔP废气盘、ΔP蓄热室都可以近为常数,所以? -a煤 = 常数-ΔP孔板? (11)??由式(11)可以看出,若孔板直径增大,则孔板阻力小,蓄顶吸力则大。反之亦然。生产中,原则上除边部2个燃烧室孔板直径特殊取定外,其余孔板直径考虑煤气主管已两段变径保持基本一致,这样从理论上可以保证蓄顶吸力均匀性。但是实际上由于种种原因,个别燃烧室温度低,必须加大孔板直径以增大煤气流量,因此改变了蓄顶吸力并影响了相邻燃烧室的蓄顶吸力。所以单纯调节孔板的直径是不够的。2.3 蓄顶吸力比较大小(1)上升气流蓄热室和下降气流蓄热室比较见图4。图4 上升与下降气流蓄顶吸力比较 a下 = a上+∑f上-∑f下-∑ΔP1-2?对于热浮力项,因为上升时、下降时废气比重无大变化,则???∑f上 ≌ ∑f下??　 又∑ΔP1-2是系统阻力,不小于0,所以? a下＞a上? -a下＜-a上即上升气流蓄热室顶部吸力大于下降气流蓄热室顶部吸力。(2)空气、煤气蓄热室顶部吸力比较见图5。?图5 空气与煤气蓄顶吸力比较对于空气上升时:? a空2 = a空气1+f空1-2-∑ΔP空1-2? (12)对于煤气上升时:? a煤2 = a空气1+f煤1-2-∑ΔP煤1-2? (13)两式中,因为:? r空 = 1.293kg/m3,r煤=1.297kg/m3有:f空1-2 ≌ f煤1-2?又因为空气过剩系数α为1.2,空气流量大于煤气流量,阻力正比于流量的二次平方,有:? ? ∑ΔP空1-2＞∑ΔP煤1-2＞0而a空2与a煤2相等,所以:? a空1＞a煤1?? (-a空1)＜(-a煤1)即上升空气蓄热室顶部吸力小于上升煤气蓄热室顶部吸力。3 测量和调节顶部吸力存在的问题(1)只测下降气流值。因为上升气流和下降气流的差值,才是气体流量指标。即压差代表流量,只测下降值不科学。(2)随测随调。仅仅为了满足规程要求:即上升气流时与标准蓄热室允许±2Pa误差,下降气流时与标准蓄热室允许±3Pa误差,及时调节达到均匀性。但是由于测量时,上升、下降两个换向测量,上升时调节均匀性满足了,往往影响到下降时均匀性,难以实现全炉的吸力均匀性。(3)只看均匀性不看上升、下降气流压差。例如,测上升时与标准蓄热室差-3Pa,下降时与标准蓄热室差+2Pa,则压差+5Pa;而另一蓄热室则分别为+3Pa、-2Pa,其压差值-5Pa。两个蓄热室之间压差的差值为10Pa,已经引起流量相差很大了。4 结语以上公式推导出蓄热室顶部吸力调节的最基本公式,在实际生产中指导如何通过调节孔板直径来改变蓄顶吸力大小 ,进而达到全炉蓄顶吸力的均匀性和各燃烧室温度的均匀合理性。生产上测量和调节该项指标尚存在一些问题。生产中一般是先测量该项指标,但不急于调节,其次分析吸力值的均匀性,判断上升、下降气流压差是否相等,还要考虑实际的燃烧室温度是否正常,最后要循序渐进调节孔板直径并摸索经验,结合废气分析手段,达到由微调粗调到精调细调的理想调节。焦炉贫煤气加热蓄顶吸力调节理论上要求严格的科学性、准确性,操作上讲求丰富的实践经验,调节过程因情而异。对于相同炉型不同炉龄的焦炉,由于炉体的严密性差别太大,测量和调节蓄热室顶部吸力的方法也是有区别的。