装煤冒烟、放炮及除尘爆炸的原因分析和控制技术(最新)

6米顶装煤焦炉装煤“冒烟、放炮”原因分析与控制技术
【摘要】：装煤车在装煤过程中由于各种原因会发生装煤“冒烟、放炮”甚至装煤除尘器爆炸现象，这种现象在很多焦化厂都曾发生过，其危害极其严重，直接对焦炉炉体和工作人员的人身安全造成严重损害和危险，2009年6-7月和2010年1月我车间连续发生了四起装煤除尘器爆炸事故，其爆炸程度和损害部位各不相同，但都是由于装煤车在装煤时冒烟、冒火、放炮，装煤除尘风机没有达到高速而导致除尘器爆炸，这给正常生产带来严重影响，因此怎样避免这一现象的发生事关重要，首先要对装煤除尘的整个工艺过程和与之相关的煤车、除尘设备及装煤过程的特点进行详细的剖析，才能正真找出装煤冒烟、放炮甚至除尘器爆炸的原因，并采取针对性措施进行控制。

【关键词】：装煤冒烟放炮除尘吸力高压氨水
一、装煤除尘工艺过程：
煤车从煤塔受好煤后要开到待装煤炭化室进行装煤，煤车对好位后，外套首先落下，然后揭开炉盖，同时煤车除尘接管伸出与炉顶焦侧的除尘管道进行对接，紧接着煤车内套下落，且内套下部有一水平密封板与炉口钢圈上表面紧密接触，确保装煤时的密封效果（相对密封），减少荒煤气和煤粉尘的外溢，当煤车除尘接管到达前限时，除尘风机开始高速，煤车司机通过对讲机确认除尘高速后开始装煤，煤在炭化室内与炽热的炉墙接触产生大量的荒煤气，而6米顶装煤焦炉装煤时采用高压氨水喷射和地面除尘的装煤方式，高压氨水喷射在桥管处形成负压将装煤时产生的荒煤气吸入到集气管中，并在化产鼓风机的作用下荒煤气通过吸气管达到化产进行煤气净化和化产品的回收；装煤过程中荒煤气由于压力作用会从煤车内套与炉口接触面不严处外溢，同时携带有煤粉尘，外溢的荒煤气和煤粉尘在地面除尘风机的作用下通过煤车内套与内导套形成的环形排风管（如图1中红箭头指向路径）沿除尘管道进入到装煤除尘器内，在装煤除尘器内通过除尘布袋将煤粉尘和荒煤气进行分离净化，附着在除尘布袋上的煤粉尘在
反吹系统的作用下被吹落到灰仓，净化后的气体（<50mg/m3）通过风机烟囱排到大气；装煤除尘器的除尘方式通常为布袋除尘，在除尘器前设置有一混风阀（如图2所示），装煤过程中，当除尘器前温度达到120℃（可根据实际设置）时，混风阀自动开启，吸入大量冷空气降低除尘器前温度，当除尘器前温度低于120℃时混风阀关闭；在除尘器后还设置有一个非常阀（如图2所示），主要作用就是在煤车装完煤后，风机达到低速后，非常阀打开，除尘系统发生短路，减少对除尘器前的吸力，反吹系统启动，有利于反吹，之后反吹阀开始对除尘器每个布袋进行反吹，将布袋上的除尘灰吹到灰仓里，通过双层排灰阀排走，来保证布袋的过滤效果和透气性，确保除尘器阻力在控制参数范围内（<2000Pa），直到下次装煤时，风机在达到高速的过程中，预喷涂系统同时运行将干焦粉附着在除尘器的布袋上来保护布袋，以免煤粉尘中的焦
油粘结在布袋上而影响布袋的除尘效果，到此完成一个装煤除尘过程，在正常情况下，装煤除尘系统整个控制过程为自动控制。

二、从装煤开始到装煤结束整个过程中煤在炭化室内各个阶段变化及特点：
第一阶段：从高压氨水打开，煤车内套与炉口对接：此过程中有大量空气吸入炭化室内，对炉墙造成一定损伤；装煤开始时，煤与灼热的炉墙接触产生大量的荒煤气，通常在装煤开始10-20s 时煤气发生量会达到一个峰值，随着装煤量的持续增加，炉墙温度降低，煤气发生量逐渐减少并趋于稳定，这也是煤车在装煤初期发生冒黑烟的原因所在；
第二阶段：装煤过程中开始平煤：通常装煤持续60-70s（根据装煤速度而定）时，煤在炭化室内已达到如图3所示的波峰煤堆形状，此时要进行平煤作业，确保炭化室内煤堆能填满之间的间隙，装煤平整而均匀、荒煤气导出通畅；由于平煤杆平煤时在炭化室内占据了一定的空间，当平煤杆前进时，平煤杆会阻碍荒煤气吸入到集气管中，荒煤气会从四个炉口与煤车内套接触
不严密处冒出，造成装煤冒烟，当平煤杆后退时，炭化室内空间顿时增大，冒烟减少，但会吸入一定量空气和荒煤气混合在炉口处造成装煤放炮；
第三阶段：平煤结束到盖好炉盖：平煤过程中继续装煤，煤落到平煤杆上，降低了入炉煤的堆比重，同时会造成煤车堵煤，下煤不畅，影响装煤效果，当装完煤后盖炉盖时，此时仍在平煤，会有大量荒煤气从炉口冒出，此时也会发生装煤放炮，且冒烟较严重。

图3 炭化室内煤堆形状
针对以上装煤除尘工艺过程和装煤整个过程特点可找出装煤冒烟、放炮甚至除尘系统爆炸的真正原因及相应的控制技术要点：
荒煤气爆炸的基本原理是：荒煤气和空气混合达到爆炸极限范围内在明火的作用下发生瞬时燃烧积聚大量能量而以爆鸣为形式散发能量的一种现象；
根据现场跟踪结果，装煤过程中放炮主要发生在平煤阶段，在炉口或煤车内套至除尘管道这一段，有时开小炉门时也会发生轻微的爆鸣，严重时甚至会在装煤除尘器内发生爆炸；煤粉尘和荒煤气的混合性爆炸物的爆炸极限在20-6000mg/m3空气，因此要杜绝装煤放炮最根本就是要解决装煤冒烟的问题即减少可燃物的外溢，破坏爆炸条件。

目前装煤时采用的阻止冒烟的方法主要是高压氨水喷射、密封堵漏和装煤除尘这三种，而装煤产生的大量荒煤气在高压氨水喷射的作用下被抽吸到集气管中，因此高压氨水压力的大小直接决定着荒煤气能否被及时导走，而目前高压氨水的压力是相对恒定的，不能和装煤节奏同步变化，装煤时由人工手动开关阀门来接通关闭高压氨水，因此高压氨水压力不能太高，否则平煤开小炉门的瞬时会发生回火爆鸣现象，高压氨水压力保持在3.0±0.3map时既能及时将荒煤气导走又不至于开小炉门时爆鸣；其次，装煤过程中即使煤车内套下的密封板与炉口接触，但其密封也是相对密封而已，装煤时由于平煤不通畅，荒煤气不能及时被抽吸到集气管中，致使炭化室内压力增大，荒煤气从不严密处携带煤粉外溢，通常会在装煤初期冒出大量黑烟，密封板和煤车内套变形越严重，冒烟量越大，因此保证密封板和煤车内套不变形提高与炉口的密封程度是降低冒烟的有效手段，
才能起到密封堵漏作用；最后就是装煤除尘，在高压氨水喷射和煤车设施密封堵漏的情况下，仍有部分荒煤气携带煤粉外溢，那么外溢的荒煤气和煤粉在装煤除尘风机吸力的作用下将其抽吸到除尘器内进行净化后排放，外溢的煤粉和荒煤气被抽吸路径如图1所示，抽吸荒煤气和煤粉的同时要将大量的空气同时抽吸进去，确保可燃物在爆炸极限的下限以下，如果外溢的荒煤气和煤粉尘量大于装煤除尘风机的处理能力时，就会有部分荒煤气和煤粉尘散发到环境中造成装煤冒烟现象，同时装煤过程中伴随冒出大量烟火，如果由于除尘器阻力增大、除尘风机转速达不到要求或管路发生泄漏等原因造成除尘吸力不足不能及时将外溢的荒煤气和煤粉尘迅速过滤排走，就会在除尘器内和除尘管道内逐渐积聚大量荒煤气、煤粉尘和空气混合成的爆炸性气体，由于外溢的煤粉尘经炭化室高温而燃烧成火星，燃烧的煤粉火星进入到除尘系统中聚集的混合性爆炸气体中便会发生严重的爆炸现象，造成除尘设备的损坏和人员伤亡，因此一切影响除尘吸力的因素都可能造成除尘爆炸，在正常的生产过程中，造成除尘吸力降低的因素主要有：
1、炉顶除尘管道密封圈缝隙增大、管道有漏点；
2、煤车自身四个除尘支管的调节翻板位置不当或清扫孔翻板脱落（如图1所示）；
3、除尘器反吹系统漏气降低反吹效果从而降低除尘布袋的透气性增加阻力；
4、装煤时除尘风机没有同步高速；
5、违反装煤工艺执行制度，两辆煤车同时装煤造成煤车除尘接口处除尘吸力降低而放炮
甚至造成除尘爆炸；
6、由于特殊原因造成停电等致使煤车及除尘系统不能正常运行的因素。

因此要在正常生产过程中，严格执行装煤工艺制度，确保装煤开始前除尘风机高速运行，定期检测炉顶除尘管道接口处吸力和盖密封情况，更换密封圈，减小除尘盖板间隙，提高吸力，并对整个除尘管道进行检查及时发现漏点处理，确保炉顶除尘接管处的吸力至少在800-1000pa；每次使用煤车前对煤车四个除尘支管的调节翻板和清扫孔翻板的位置进行检查，确保正常；其次要严格监视好装煤除尘系统的阻力（<2000Pa），检查好反吹系统的运行情况及压力，确保除尘布袋透气性良好，不损坏；最好要加强岗位职工在除尘系统和煤车发生故障时的应急处理能力，保证故障时及时处理，稳定生产。

结束语：通过以上控制措施的实施和生产操作的严格管理，目前我车间装煤冒烟、放炮现象得到了很大的改观，预计通过下一步装煤车设备的改造完全可以杜绝装煤冒烟、放炮现象，实现焦炉清洁生产。

参考文献：
1. 姚昭章，《炼焦学》，北京：冶金工业出版社，1983年
2. 王小琴，《炼焦工艺》，北京：化学工业出版社，2005年
3. 梁英华等，《炼焦机械及设备》，北京：化学工业出版社，2005年
4. 潘立惠、魏松波等，《炼焦新技术》，北京：冶金工业出版社，2006年。