焦炉的煤气与空气(焦炉冒烟、烟囱冒烟的原因与治理)

Posted 2023-06-02

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焦炉的煤气与空气(焦炉冒烟、烟囱冒烟的原因与治理)

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炼焦炉的烟囱，在生产中起着重要的作用，通过烟道与焦炉相连，在热浮力的作用下产生一定的吸力，从而达到焦炉加热系统内产生气体流动，排出燃烧废气和引入助燃空气，实现焦炉的连续加热和正常生产。

在炼焦生产过程中，焦炉烟囱或轻或重的冒烟情况，不仅污染环境，还造成焦炉煤气损耗大，也反映出焦炉加热系统不正常，焦炉炉体串漏严重。还有；焦炉炉体、炉门、炉顶等冒烟；也严重影响环保，消耗热量，浪费荒煤气，损坏焦炉炉体、护炉铁件等。因此必须尽快治理，否则对焦炉损坏大，污染环境。

一、现状：

1、焦炉烟囱一般都在85—105m高，主要是导出燃烧后的废气。如果炉体串漏或操作不当就会造成烟囱冒烟，烟囱冒烟分别以蓝、黑、黄烟为主；偶尔冒白烟（即；蒸汽）等。大多时冒黑烟为主。烟囱冒烟说明焦炉生产不正常；因为焦炉加热介质主要是焦炉煤气、高炉煤气或混合煤气，煤气加热燃烧后的废气中成分主要是气态的和H2O、CO2、NOx、SO2等，，在焦炉正常情况下，烟囱排出的废气是看不到的；因此，焦炉烟囱冒烟就说明焦炉生产存在问题，不但影响环保，还影响焦炭产量、质量，同时焦炉煤气消耗也大，所以说烟囱冒烟是百害而无一益的事。治理烟囱冒烟是迫在眉睫的事，一定要重视。

2、焦炉炉体冒烟、炉门冒烟、上升管根部冒烟、上升管翻板轴处冒烟等，造成焦炉黄烟一片，现场气味气味呛人，这说明焦炉墙体串漏，护炉铁件没及时测量调节，操作不规范，炉温不均匀，炉门、炉框、上升管、桥管、集气管等清理不及时造成炉体冒烟。

二、焦炉、烟囱冒烟分析：

（一）烟囱冒烟分析：焦炉烟囱排出废气分别是；60万吨年生产能力，排出废气量约为150000m³/h，110万吨年生产能力，排出废气量约为275000m³/h，其中含有颗粒物量37—74mg/m³，能看到明显冒烟，说明排放的废气中含有未完全燃烧的煤气以及在高温下裂解形成的含炭微粒，引起烟囱冒烟原因很多，主要原因还是焦炉炉体的串漏和燃烧不合理造成。

1、焦炉炭化室与燃烧室墙串漏。

炼焦炉的炭化室和燃烧室之间，仅以炭化室墙相隔开，而炉墙存在很多条砖缝，在装煤初期，由于大量水汽的形成，煤气发生量较大，对炉墙表面的压力也较大，高时可达1000pa，此时大量的荒煤气很容易顺着不严实的砖缝涌入燃烧室内，破坏了燃烧系统的正常燃烧工况，造成净化加热煤气和荒煤气都无法充分燃烧，随燃烧废气经下降火道排到废气系统，通过烟道带着黑黄颜色的气体从烟囱排入大气。根据焦炉生产情况，造成炭化室墙体不严密的原因分析为以下几点。

（1）焦炉的烘炉孔是烘炉时加热气流的通道，烘炉结束后，在焦炉砖正常加热时将次孔用塞子砖粘泥浆后封堵严实，炉头上升管烘炉孔塞子砖与装煤孔处塞子砖直径不一样，易将塞子砖搞错给生产留下隐患，抹补泥浆造成漏气、塞不紧在生产过程中会松动，容易造成此处串漏，频繁喷补也会造成冷热不均产生漏气。

（2）炉头部位串漏：在焦炉出焦操作过程中，焦炉炭化室墙面间歇性的暴漏在大气空间内，炉头部位易承受外界冷空气的侵蚀；正常操作室，炉门敞开时间不长，顶装操作时间为8—10分钟，侧装煤操作时间为13—15分钟，在规定时间内操作，炭化室砖缝的石墨不会被烧掉，但是由于清炉门、炉框、倒换炉门或不按规定时间进行操作，还有修设备影响等，炉门敞开时间较长，炭化室砖缝上的石墨就容易烧掉，形成炉头串漏，炉头串漏不及时抹补或喷补，就造成炉串漏严重，影响焦炭质量，还使烟囱冒烟，污染环境；

（3）负压操作影响：

焦炉炭化室砖（硅砖）是靠硅火泥粘结在一起的，存在砖缝是不可避免的，砖缝的大小取决于砌筑炉的质量，在生产过程中，因管理不当易使炉墙出现损坏而导致炉墙裂缝是难免的。正常生产时，焦炉炭化室内压力始终应大于燃烧室压力，即炭化室压力要保持正压，结焦末期炭化室底部压力不准低于5pa。

炭化室内的荒煤气在高温不会产生裂解，裂解形成的石墨填充在砖缝和裂缝之间，从而保持炭化室墙面严密，当集气管压力波动造成压力偏低或负压时，炭化室内部就呈负压状态，燃烧室中的废气（含过剩氧气）就会串入炭化室内，以及从炉门进入炭化室内的空气进行燃烧，燃烧就烧掉砖缝中的石墨，造成炭化室与燃烧室之间的炉墙出现串漏，这就是导致烟囱冒青烟或蓝烟的主要原因，同时也造成炭化室内部串漏。

（4）采用高压氨水无烟装煤影响：

部分焦化厂为了节省投资，增加所谓的收集荒煤气而创效益的理论，采用了高压氨水喷射形成负压无烟装煤法；此方法是通过导烟管道装煤时产生的荒煤气导入第三炭化室内，在第三炭化室上升管桥管内用高压氨水喷射产生的负压，把装煤的炭化室的荒煤气吸入第三炭化室，经上升管、桥管进入集气管内，这样形成无烟装煤。由于第三炭化室已处于结焦末期，煤气量少，因此可实现无烟装煤的条件，来完成无烟装煤的目的。但是导烟套筒与水封槽、套筒轴密封不严时，还有从机侧炉门处等能吸入空气，在导烟过程中，随经导烟套筒进入第三炭化室的有荒煤气和空气，两种介质一种是助燃物，一种是可燃物，在第三碳化室遇到红焦炭（即，火源）而燃烧，理论说是把荒煤气收集到荒煤气系统内增加了换煤气产量，其实是收集了换煤气燃烧后的废气，不但没利反而造成换煤气中氧含量超标，造成电捕焦油器停车，打乱生产秩序。另一个是在操作过程中过早或过迟，都会有大量空气进入第三炭化室与煤气混合燃烧，相当于每一个结焦周期对炭化室烧一次石墨。因此，炉顶空间、上升管根部因石墨被烧掉无法保证炉体的严密而形成串漏，这也是造成烟囱冒烟的原因之一。

（5）炭化室墙面受到外部机械力的伤害，如推焦、侧装煤时，墙体出现裂缝，也是焦炉串漏原因之一。

（6）因结焦时间频繁变化，焦炉铁件工作没有及时跟上来，因炉体收缩、膨胀等，墙面拉开出现裂缝，这也是造成炉体串漏、烟囱冒烟的原因之一。

（7）上升管水封槽内积灰尘多，水封水溢出，流到上升管根部，造成炉头密封不严；氨水喷洒不正常时，循环氨水返流回炭化室，造成炉头内部砖墙裂缝，使炉头串漏，造成烟囱冒烟。

（8）入炉煤水分过大时，造成炉温波动大，使炭化室墙面出现裂纹，这也是造成焦炉串漏、烟囱冒烟原因之一。

2、空气系数不合理：

焦炉空气系数偏大时，火焰拉不长，焦炉上下温度不均匀，温度相差大，影响焦炭质量；空气系数偏小时，导致进入立火道的煤气因缺氧燃烧不完全，此时焦炉烟囱易冒黑烟。

3、地下室砖煤气道不严密：

下喷式焦炉，砖煤气道位于蓄热室的主墙内，在烘炉时，因膨胀会有少量的移动错位产生裂缝，一般在热态时要对砖煤气道进行喷浆，防止砖煤气道串漏。在生产时如砖煤气道串漏，煤气将串漏到蓄热室内，与下降气流在蓄热室内发生不安全燃烧，焦炉烟囱冒黑烟。

4、地下室加热煤气压力偏大：

地下室煤气管道压力一般保持700—1500pa，压力偏大时增加煤气的漏失，还有煤气燃烧不充分，导致烟囱冒黑烟；压力偏小时，易造成煤气管道负压，发生回火爆炸的危险；

5、加热系统设备因素：

焦炉加热时，采用煤气、空气定时交换方式，一般为30分钟为一个换向周期，有的换向操作或设备问题，换向时或换向后烟囱冒烟，为此要从加热系统和设备来找原因。

（1）上升气流时，废气盘进风门空气盖板提起高度不够或个别没提起，使得上升气流的阻力增大，上升气流立火道内的空气量不足，造成燃烧不完全；

（2）下降气流时，废气盘风门盖没关严，使得与之相连的下降气流通道内的吸力减少，燃烧室内的废气无法排出，而煤气还在不断地进入火道内，煤气得不到充分燃烧，产生大量的黑烟从烟囱冒出。

（3）废气砣发生故障无法提起或废气砣提起高度不够，使得对应的燃烧室火道内的废气排出困难，煤气得不到充分燃烧而造成烟囱冒烟；

（4）地下室交换旋塞不正常，在下降气流时仍因旋塞关不到位而有煤气喷出，喷出的煤气被从斜道口直接吸入蓄热室，在蓄热室内发生不完全燃烧，产生大量的烟雾从烟囱冒出；

(5）两叉部密封不好，漏空气，使空气进入蓄热室，还有蓄热室外墙面漏气，使空气进入蓄热室，都影响吸力和焦炉加热，从而造成焦炉烟囱冒烟；

(6）换向后工人要及时巡查换向的设备，发现以上问题及时汇报并处理，减少焦炉烟囱冒烟，另外，换向时操作要快，30秒内操作完成，煤气、空气换向一定到位，不因人的操作而在成烟囱冒烟；

(7) 换向操作时间过长，也会造成煤气压力高，燃烧不完全，造成烟囱冒黑烟，一般要求换向操作在30秒内完成。

6、加热煤气的影响：

当加热用煤气净化不好，如H2S、CnHm，N2、O2、NH3等高时，在炭化室内与空气混合进行燃烧室，在高温条件下生成SO2、NOx等，废气会造成废气变颜色，或黄或蓝等，从烟囱排出，这也是造成烟囱冒烟的原因；

7、烟囱冒白烟（即蒸汽）形成：

（1）煤气预热器内部串漏，使大量的蒸汽串入煤气中，造成煤气含水分大，在燃烧时产生的水蒸气经下降侧排入烟囱，使烟囱冒白烟；

（2）分烟道、总烟道内有积水，没及时抽出，经过下降的废气温度的作用下，使烟道内水被气化带走，从烟囱冒出白烟。

（3）煤气含水分大，回炉煤气冷凝液排放不及时，或冷凝液排放管堵塞，煤气预热器冷凝液排放管不畅通，或关闭阀门不排放，水封槽堵塞等，造成煤气内含水分大，造成烟囱冒白烟。

8、焦炉砌筑质量影响：

焦炉是上万吨耐火材料砌筑成的工业窑炉，燃烧室与炭化室之间有一层厚100mm的炉墙相隔，炉墙由一块块硅砖砌筑成，形成若干条砖缝，在砌筑炉时砖缝泥浆饱满与否与炉体的严密性有着重要作用，如焦炉砌筑时管理不到位，监管松散，就给炉体留下串漏的隐患，到生产时就造成炉体串漏，造成烟囱冒烟。

9、炉体、炉门、上升管等冒烟；炉体冒烟，护炉保护板内的炉墙串漏，炉门、炉框不清理、炉门不修理，上升管、桥管、集气管不清理，桥管氨水喷洒不好等，造成炉体、炉门冒烟。

三、焦炉操作、维护不到位的影响：

1、加热制度的影响：为了确保焦炉稳产、优质、低耗、环保、长寿的目的，要求焦炉每个炭化室内的焦饼在规定的结交时间内横向、纵向、高向都同时均匀成熟，为保证焦炭均匀成熟，必须制定严格的加热制度，加热制度包括温度、压力、结焦时间、标准温度、煤气流量、进风门开度、空气过剩系数，即九温五压。

标温制定：测煤饼中心温度后定，最高不超过1450，最低不低于1100℃。标温制定不好，焦炉九温五压控制不好，易咋成炭化室炉头、砖墙串漏使烟囱冒烟。炉温控制不均匀，高温火号不处理易把炭化室砖烧变形，造成焦炉串漏，严重的影响装煤和推焦。

2、铁件管理不到位影响：焦炉铁件不到位，护炉柱三线不按规定时间测量，炉柱垂直度不测量，大小弹簧不调簧，使焦炉处于自由收缩、膨胀，易造成炉墙体裂缝、串漏，损坏炉柱，造成炉体串漏冒烟。

3、炉门清理维修影响：正常生产时炉门、炉框要及时清理焦油渣，否则造成炉门上不严密漏气、冒烟，在一个是打开炉门时，炉门、炉框上的焦油渣被红焦引燃后造成炉门冒烟。

炉门不维修，刀边容易损坏，有的炉门砖脱落，这样的炉门上不到炉子上，造成炉门冒烟，炭化室压力小时从炉门吸入空气，燃烧掉部分煤气，影响化产品回收。

4、上升管、桥管、集气管的影响：

上升管、桥管要及时清理，上升管内的石墨要及时清理，确保上升管内径达到规定要求，目的是方便荒煤气从上升管逸出不受阻。桥管清理。桥管内石墨、焦油等要及时清理，保证桥管内无杂物而影响荒煤气通过；再有就是桥管内低压氨水喷洒一定要均匀、雾化，确保从上升管逸出的650℃荒煤气经氨水均匀喷洒把温度降到80℃左右，这样才能确保化产品回收率，只有把上升管、桥管清理到位，让荒煤气顺利通过，这样才能减少炉门冒烟。集气管要每班都有进行人工清扫，一是用氨水进行冲洗；二是人工打开清扫孔，用铲子来回晃动清扫，目的是把集气管底部的沉淀物给清走，保证集气管畅通，便于换煤气导出，只有换煤气系统畅通，方可是焦炉不冒烟。

5、焦炉操作影响：

焦炉操作主要是管理到位，必须事事有人管，炉门敞开时间不准过长，推焦装煤要在操作时间内完成，炉门、炉框清理要做到孔孔清；炉门敞开时间过长，大量冷空气吸入，对炉头、炉墙损坏严重，易造成墙体裂缝串漏，炉顶盖、上升管生产时严禁打开过多，最多打开4个（连出炉号），打开过多容易吸入空气，空气与煤气在炉顶空间燃烧，一是把煤气中化产品烧掉，二是把炭化室顶部石墨烧掉，易造成炭化室墙面串漏，使焦炉烟囱冒烟。

再有在推焦的炉号时，敞开炉顶盖子推焦，这样易造成在推焦是气体从炉孔处窜出，造成炉顶冒烟，还影响焦侧除尘吸力。

热修工要及时封补焦炉串漏的地方，确保焦炉炉体严密，杜绝串漏，使焦炉不冒烟、不漏气，达到环保、清洁型生产。

四、对烟囱、焦炉炉体冒烟的治理：

烟囱、焦炉冒烟不仅危及焦炉的安全，还污染环境，不能有效的对焦炉烟囱、焦炉冒烟现象进行治理，将使焦炉的状况恶化。为此，针对焦炉烟囱、炉体冒烟，制定以下措施进行治理。

1、保持好集气管压力，大容积焦炉集气管压力为150Pa±20Pa，炉体密封不严密的焦炉可调到120Pa±20Pa，集气管压力必须保持正压，严禁负压操作。

2、加强消烟除尘设备的管理和维护，确保消烟除尘设备完好有效。要求除尘风管、设备无漏点，确保出焦时风量达36—40万，装煤时风量26—30万，主要是除尘箱内布袋过滤面积，过滤面积小了就影响风量，导致消烟除尘效果差，关键是维护使用好除尘设备。（注：出焦过滤面积4300—4500，装煤除尘过滤面积1200—1500）

3、加强对炉门清理、修理的管理，一是把炉门修理质量把好关，二是清门轻框要求清理到位，检查落实到位，确保炉门刀边与炉门框的紧密无缝隙的接触。

4、铁件管理要跟上来，定时测量炉柱三线、弹簧，根据以前的测量数据结合生产实际情况，及时调节大小弹簧、纵横拉条，把炉体固好，杜绝因护炉铁件松动而造成炉子膨胀、收缩产生炉体裂缝而串漏。因此，必须强化铁件管理，保证护炉铁件与炉体紧密贴在一起。

5、对炉头、炉墙、砖煤气道进行抹补、喷补，确保焦炉的严密性，减少焦炉串漏。

6、保持合理的空气系数，正常操作立火道空气过剩系数为1.25，过大、过小及时调节。

7、集气管翻板与煤气鼓风机联锁，保证集气管压力调节自动化，确保焦炉生产时，集气管压力在规定指标内。

8、加强三班管理，提高设备维护，保证出炉系数，K均1.0，K安1.0，K11.0，K21，K31.0，保证出炉系数正常，生产才能正常，对炉体才能保护好。

9、加强对加热设备，废气设备的检查，确保交换到位。

10、加强焦炉操作管理，制定相关的奖罚制度，严禁违规操作，必须要求按时出炉、换向、清理，确保上升管三通一活。确保焦炉九温五压合格，炉门、框清理到位，设专人检查、监督，保证生产、设备正常运行。

11、在推焦时，首先和地面除尘站联系到位，待除尘风机起到高速后在进行推焦，推完焦，待推焦杆全部退回，拦焦上好炉门在通知除尘站降低除尘风机转速；在推焦过程中，炉顶导烟孔盖子必须盖好，防止烟尘冒出，只打开上升管盖，必须把翻板压死。装煤时在打开导烟孔盖子进行导烟。

五、治理后效果：

经过以上方法治理和强化管理，焦炉烟囱、炉体冒烟得到治理，要长期、有效的管控方可根治烟囱、炉体冒烟。这样对保护环境，减少污染有利，对延长焦炉使用寿命，为公司多创利润，减少投资有利；这是对国家，企业都有好处的。因此必须坚强监管，规范操作，落实责任人，贯彻到员工，让众人参与焦炉冒烟治理，从而达到环保、清洁文明生产。