确定正确的集气管压力

(三)“若集气管压力不能保持炭化室底部结焦末期为正压，或压力低于燃烧系统，则炭化室砌体中的石墨将被烧掉，并引起串漏，严重时砌体还会出现熔洞和渣蚀现象，”我们首先假定炭化室底部压力在结焦末期为负压，且稍小于燃烧系统压力。在结焦初期，由于保持了较低的集气管压力，炭化室和燃烧室压力差较小（此时炭化室压力高于燃烧室压力），串漏对燃烧室温度影响较小，串漏的荒煤气热解后的游离碳逐渐在墙缝中结成石墨。结焦末期燃烧室内气体串入炭化室，由于气体含氧量较低和时间较短，不会影响炉墙的石墨。那么当炭化室底部在结焦末期为负压时，有多少空气进入炭化室呢?这些空气会不会产生什么不良影响呢?我们通过下面的两个计算说明这个问题。
(1)当炭化室底部在结焦末期压力为-50Pa时(-5.l mm水柱)，炉门刀边下部有一直径为10毫米的半园形缺口，计算因炭化室负压每小时有多少空气进入炭化室(忽略了空气流动阻力)。
ห้องสมุดไป่ตู้由柏努利方程：
其中位压头Z1＝Z2＝0，空气初速度U1＝0，
V空＝SU2t＝0.5×（0.005）2×π×9.11×3600＝1.29（m3）
5、加快了荒煤气的导出速度，减少了煤气在炭化室内的二次分解，提高化产收率。
总之，通过理论分析和新旧两个原则的对比，说明了新原则的重要性及其使用推广的迫切性。如果能把新原则用于焦炉管理中去，其经济效益和社会效益都将是极为显著的，而且不用投资，比较有效地解决炼焦污染问题，这必将对炼焦事业的发展起到巨大的推动作用。
(一)“为保证炭化室在整个结焦时间内各部位的压力稍大于加热系统的压力，并防止吸入外界的空气，以炭化室底部压力在结焦末期不小于0.5毫米水柱为原则，确定集气管压力。”当确定了投化室底部在结焦末期不小于0.5毫米水柱时，因燃烧系统为负压，所以在客观上已经不存在炭化室压力梢大于加热系统压力，而应该说它们之间存在相当大的压差。由于确定的集气管压力较高，使大量的荒煤气从炉门、框后、加煤口、上升管等部位漏出进入大气，这样既浪费了能源，又污染了大气，恶化了操作环境，同时这也是导致焦炉着火烧坏炉门、炉框及护炉铁件的原因所在。护炉铁件的损坏与失效，加速了炉体的老化。
确定正确的集气管压力
尚文彬
[编者按]本文作者针对焦炉集为生产过程中的集气管压力气管压力制度提出了不同的看法，并通过分析和确定了新的原则。本着百家争鸣的方针，现刊发此文。
在焦炉的工艺管观中，焦炉各部位压力值的确定，直接关系到焦炉的温度控制、炉体寿命、产品质量、环境污染等问题，其重要性普遍为焦炉专家及炼焦生产的管理者所重视。焦炉的压力控制分为燃烧系统压力控制和炭化室压力控制两部分。燃烧系统压力的确定经过了科学的理论分析及理论计算，形成了一项比较完善的压力制度。炭化室压力的大小由集气管压力控制，集气管压力是根据“炭化室底部压力在结焦末期不小于0.5毫米水柱”这一原则，测量结焦末期炭化室底部压力来确定的。与燃烧系统压力制度的形成比较，确定集气管压力的原则实际上没有建立在科学理论分析和理论计算之上，而是片面地分析了炼焦生产中的一些问题，规定了这一原则。
进入炭化室的空气量在完全燃烧的情况下，大约能烧掉相当于l 68克焦炭的荒煤气和焦炭。
(2)如果炉门刀边因损坏下部翘起，对门后距框2毫米．宽度为300毫米，计算结焦末期炭化室底部压力为-50Pa时，每小时有多少空气进入炭化室(注：此门应进行大修)。
V空＝SU2t＝0.3×0.002×9.11×3600＝19.68（m3）
由以上的计算，我们知道在炉门相对较严密的情况下，炭化室底部在一段时间内保持一定的负压，既不会影响焦炭质量，也不会烧坏炉门炉框、更不会烧掉炉墙石墨。
如何才能确定正确的集气管压力呢？应该建立如下原则：在炉门相对严密的情况下，尽量使得炭化室各部位压力在整个结焦时间内的平均值等于同一水平高度的燃烧室压力，即根据以上原则和炉门严密状况，在结焦末期选定一合适的炭化室底部的压力，然后由计算的方法确定集气管压力。例如当选定结焦末期炭化室底部压力为-50Pa时，经过计算冬季和夏季集气管压力应分别保持28.2Pa和21.4Pa。
通过建立确定集气管压力的新原则，大幅度降低了集气管和炭化室压力，其意义可归纳为以下几个方面：
1、通过降低集气管压力，使炭化室压力更接近于燃烧室压力，避免了因大量荒煤气串入燃烧室而引起的炉墙温度大幅度波动，降低炼焦耗热，提高焦炭质量，延长焦炉寿命。
2、避免由于大量荒煤气串入燃烧系统而烧坏蓄热室格子砖和废气盘，烧裂砖煤气道，稳定燃烧系统压力，有利于炉体的加热管理。
3、炉门、加煤口、上升管及承叉口冒烟状况得到较为明显的治理，既节约了能源，又大大改善了工人的操作环境，改善了焦化厂和北京市的大气状况。
4、为彻底解决焦炉冒烟着火创造了条件，减少了维护焦炉的工作量，避免了炉门、炉框及护炉铁件被烧坏，减少炉门、炉框的更换，降低生产成本。由于减少了炉门冒烟，从而减少了炉门炉框清扫工作量，有利于炉门的维护。
(二)“这样可以保持炭化室产生的荒煤气，不与燃烧系统相互串漏，因为新砌焦炉的炭化室墙砌体不可能非常严密，但规定了上述集气管压力，最初荒煤气会通过砖缝漏入燃烧系统，逐渐由于砖缝被荒煤气热解生成的游离石墨填塞而密封。”这一观点无论是从理论上分析还是与实际观察结果比较，都能证明其错误。新砌炉墙投产后虽不是十分严密，但由子串入燃烧系统的荒煤气量较少．不致于影响到炉体加热。因而会逐渐被生成的石墨密封，如果在结焦末期炭化室底部保持不太大的负压，同样会达到这种结果。我们知道造成串漏有两个必要条件；一是串漏途径，二是串漏动力(即压差)即串漏的途径面积及串漏的压差越大，串漏就越严重。随着炉龄的增长，炉墙由炉头部泣向内逐渐出现直缝，炉体的串漏日趋严重，这种串漏不是炭化室保持较高的正压通过长石墨所能严密的，反而因压力高串漏严重，致使直缝加大而损坏炉墙。装煤初期炭化室压力最高，此时串漏最严重，大量的荒煤气串入燃烧室。在燃烧室中，煤气量、空气量及各部位压力要求较为严格，荒煤气的串入，必然会破坏其系统的压力，同时造成煤气量增加，空气量减少，导致串漏处燃烧室立火道不燃烧或不完全燃烧，立火道温度下降；加之因装煤降温，降温幅度过大，使炉墙产生较大的收缩，增大炉墙缝隙。这种情况在炭化室结焦后期，因串入燃烧室荒煤气量的减少，使得串漏处燃烧室立火道的燃烧状况好转，温度又较大幅度的上升。随着装煤推焦周期性变更，串漏处温度频繁大幅度波动，加快炉墙老化。在实际生产中，焦炉炉墙并没有因为保持了较高的集气管压力而使串漏得以控制。如我厂3#焦炉的炭化室顶部串漏及4#焦炉炉墙直缝的串漏，尤其是3#焦炉炭化室顶部的串漏，此部位压力在炭化室中最大，但并没因此而严密，这种以漏治漏的想法是不现实的。由于焦炉的串漏。使加热温度得不到合理调节。这也是产生焦炭难推，损坏炉墙的主要原因之一。
如何确定集气管压力呢？旧原则及理论是这样闸述的：“为保证炭化室在整个结焦时间内各部位的压力稍大于加热系统的压力，并防止吸入外界的空气，以炭化室底部压力在结焦末期不小于0.5毫米水柱为原则，确定集气管压力。这样可以保持炭化室产生的荒煤气，不与燃烧系统相互串漏，因为新砌焦炉的炭化室墙砌体不可能非常严密，但规定了上述集气管压力，最初荒煤气会通过砖缝串入燃烧系统，砖缝逐渐被荒煤气热解生成的游离石墨填塞而密封。若集气管压力不能保持炭化室底部结焦末期为正压，或压力低于燃烧系统，则炭化室砌体砖缝中的石墨将被烧掉，引起串漏。严重时砌体还会出现熔洞和渣蚀现象”。这一理论有三个要点，下面逐一分析其错误所在。