发表时间：2020-05-22T04:35:54.178Z 来源：《防护工程》2019年24期作者：邓旺东[导读] 改善高向加热，从而节约煤气、降低标准温度、提高焦炭产量以及改善焦炭质量。 酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司焦化厂甘肃省嘉峪关市 735100摘要：采用焦炉废气循环技术从源头控制氮氧化物含量，改善高向加热，从而节约煤气、降低标准温度、提高焦炭产量以及改善焦炭质量。
关键词：废气循环；高向加热；节约煤气；焦炭质量
1.生产现状
1.1焦炉炉体存在问题
该焦化厂有2座6．0m顶装焦炉，2座焦炉在投产3年内焦炉炉体高向膨胀增长100mm以上。打开炉顶看火孔盖后，发现燃烧室上部不同部位及多处管砖砌体(包括黏土砖部分)窜火严重。检查发现2座焦炉不同程度地存在这种现象，机侧1～2立火道间中心隔墙砌砖出现扭曲并凸出硅砖砌体，部分立火道内斜道口出现烧熔变形或轻微蠕变现象。炉顶看火孔正压高达30Pa以上，影响正常的焦炉测温工作。焦炉地下室焦炉煤气支管压力约2200Pa，机焦侧分烟道吸力350Pa左右，在废气开闭器两叉部测量孔处测量废气温度平均280℃左右。机侧个别炭化室1火道硅砖与炉肩高铝砖衔接部分炭化室墙面出现轻微形变。蓄热室 封墙出现倒塌现象，距蓄热室封墙约1．0m内出现1～2条5～10mm上下通长的裂隙。
1．2烟囱冒烟现象及分析
1．2．1焦炉烟囱冒烟现象观察及判断
观测点及观测时间不同时，观察到的烟雾呈现不同的颜，且焦炉煤气换向时烟囱冒烟受到影响。阴天或傍晚观测时黄烟或黑烟现象居多；晴天观测时白烟现象居多；中午天气晴朗、光照较好时还可发现蓝烟雾现象。废气中的成烟成分与NOx及SO2有关，并且与焦炉炉体窜漏后煤气不完全燃烧状态有关。通过监测数据可知，废气中NOx及SO2含量分别在1300～1500mg/m3和250mg/m3左右。分析认为，焦炉烟囱出口处的NO在光合作用下转化为红棕的NO2时，出现烟囱冒黄烟现象；废气中H2S、HCN含量较高时，往往出现蓝烟雾。为有效判断焦炉烟囱冒烟原因，采取了先后3次停止焦炉煤气加热的措施，并在炉顶看火孔、焦炉废气开闭器上测温孔处，取燃烧后的废气样测定废气组分。计算得出2座焦炉的窜漏率，分别为9．4%及8．6%。 1．2．2原因分析
在焦炉推焦时观察到炭化室顶部及墙面基本没有石墨层沉积。在投产初期炭化室顶部及墙面上石墨沉积正常，装煤生产后荒煤气窜漏进入燃烧室及炉顶黏土砖砌体内，包括看火孔管砖内，荒煤气燃烧产生的大量石墨漂浮在废气中，出现焦炉烟囱冒黑烟现象。荒煤气中含有H2S、SO2及有机硫化物等组分，配合煤中的硫含量在1．1%～1．2%。在焦炉炉顶区炉头部位看火孔盖、装煤孔盖周围可观察到
因荒煤气窜漏造成沉积的黄硫固化物，当废气中SO2及NOx含量高时易出现黄烟雾。地下室管道内焦炉煤气中H2S含量约为200mg/m3或更高，炉头部位蓄热室单、主墙墙面上存在的裂隙可使焦炉煤气窜漏到烟道内经烟囱排放。H2S含量较高时，易出现蓝烟雾。 1．3燃烧室中心隔墙出现的问题及分析看火孔压力过高是造成炉顶区域不正常膨胀及窜漏的直接原因。(1)纵横拉条交互作用。窜漏后会造成高温区硅砖及黏土砖的残余膨胀，受焦炉炉顶纵向拉条的制约，每条纵拉条吨位在24t以上，若管理不善、调整不及时吨位会更大。砌体残余的高向膨胀受到极大吨位的纵拉条约束限制，而横向膨胀受到横拉条施加到护炉设备上的保护性压力作用。在2种不同方向力的共同作用下，导致出现炉头部位燃烧室隔墙上部硅砖砌体发生扭曲及错位甚至脱落。(2)出现热负荷聚集区。炭化室墙面与燃烧室间的荒煤气窜漏加重了燃烧室上部的热负荷。炭化室顶部荒煤气在窜漏进入炉顶黏土砖砌体后，与废气中残存的氧燃烧，黏土砖出现高温体积蠕变及膨胀现象。黏土砖在温度超过1100℃后会出现收缩现象，进一步加剧窜漏。(3)石墨层受到破坏。炭化室内压力在结焦末期前高于燃烧室内的压力，会出现炭化室向燃烧室窜漏，而在结焦末期后出现燃烧室向炭化室方向窜漏。这一双向窜漏过程的时间周期随看火孔压力值的大小而变化，当设定的看火孔压力较大时，会提前出现燃烧室向炭化室的逆向窜漏，烧掉原沉积的具有保护性作用的石墨层，加剧窜漏程度，形成恶性循环。
2.废气循环利用技术特点
2.1降低焦炉燃烧过程中NOx的生成量
炭化废气循环在一定程度上降低了燃气和空气的浓度，减缓了燃烧反应，降低了燃烧峰值温度。由于降低了上升气流温度，拉长了火焰，使高向加热更加均匀，也可以避免高温区集中，降低温度热力型NOx的生成量。我厂5．5m焦炉废气循环系统投用前后NOx浓度曲线见图1。
图 3 烟道气回配系统示意图
3.结论
3.1焦炉采用废气循环利用技术后，燃烧室加热火焰长度加长，焦炉整体受热均匀，降低了燃烧室底部温度，由于焦炉的氮氧化物生成主要属于温度热力型，因此可以降低焦炉废气中的氮氧化物含量，大约降低20%左右。
3.2焦炉采用废气循环利用技术后，可以使焦炉废气温度提高20～40℃，使焦炉废气温度达到300～320℃，因此可以由原来的低温脱硝改为常温脱硝。由于低温脱硝催化剂价格非常高，并且低温脱硝催化剂容易失去活性而丧失催化能力，且使用寿命较短。实现焦炉常温脱硝后，可以减少脱硝催化剂的资金投入，延长脱硝催化剂的寿命，提高催化剂使用活性，因此常温脱硝运行费用大幅降低，且脱硝系统运行更加可靠和稳定。
3.3焦炉采用废气循环利用技术后，可以提高焦炉的高向加热能力，使焦炉炭化室的温度更加均匀，减小了炭化室高低温度差异，使焦炭加热更加均匀，改善了焦炭质量。
参考文献
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【3】宁钢焦炉煤气系统优化控制措施[J]. 宋永杰.??冶金动力.?2020(01)
【3】焦炉煤气综合利用技术探讨[J]. 蔡伟均.??广东化工.?2019(07)
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