焦炉炭化室炉墙窜漏的检测及治理.pdf

焦炉炭化室炉墙窜漏的检测及治理陈君安，安占来（河钢集团，河北石家庄050031）摘要：重点研究了焦炉炉墙窜漏的检测方法，通过对焦炉生产时交换过程中小烟道废气中 SO2含量进行检测，并以此判别焦炉炭化室炉墙的密封状态，及时对炉墙进行处理，实现提升炉墙的密封效果，降低了烟道废气中 SO2含量。关键词：焦炉；窜漏；烟道废气中图分类号：TQ520.5文献标识码：A文章编号：1004-7050（2023）09-0131-020引言受国家产业政策影响，焦化行业环保要求的日趋严格，尤其是焦炉烟道废气方面，对硫氧化物、氮氧化物和颗粒物含量均有明确的排放标准。如何降低焦炉烟道废气中硫氧化物和氮氧化物，是焦化行业一段时间以来高度关注的课题。众所周知，焦炉生产过程中，受生产操作的影响，炭化室炉墙的砖缝之间会产生缝隙，同时炉墙墙砖也可能发生破损，这些缝隙或者缺角漏洞会导致炭化室内荒煤气窜漏至燃烧室，显著增加烟道废气中硫氧化物的含量。高效率判断炭化室炉墙的窜漏程度，及时采取有效措施防止炉墙窜漏加剧，既是降低烟道废气中硫氧化物的重要手段，又是焦炉操作者亟待解决的问题1-2。1焦炉烟道废气排放的要求根据 GB l61712012 炼焦化学工业污染物排放标准要求 2015 年 1 月 1 日起企业执行限值标准，即焦炉烟道气排放限值执行：籽（SO2）50 mg/m3，籽（NOx）500 m3，同时依据国家环境保护部“关于执行大气污染物特别批复限值的公告”，按照国务院批复实旌的 重点区域大气污染物防治“十三五”规划的相关要求，重点地区京津冀、长三角、珠三角、三区十群 19 个省（区、市）47 个地级及以上城市，十三五期间焦炉烟道气排放限值执行：籽（SO2）530 mg/m3，籽（NOx）150 m3。实践表明，上述排放标准，仅仅依靠焦炉自身操作基本无法实现，所以，近年焦化企业为实现排放达标，都借助焦炉烟道气的脱硫脱硝来实现。脱硫脱硝工艺中，如果能从源头对废气中的硫氧化物、氮氧化物和颗粒物含量进行控制，从而降低焦炉烟道废气中有害物质的浓度，对降低脱硫脱硝运行成本有较好的效果。由于烟道气中的氮氧化物含量主要与煤气燃烧弹温度有关，硫氧化物的含量的控制就引起了焦炉生产者更大的关注。2烟道废气中硫氧化物的来源烟道废气中的 SO2含量主要取决于两个方面，一是加热用煤气中硫化物的含量，焦化厂都会对荒煤气进行净化处理在燃烧，此时煤气中 籽（H2S）达到 2020 mg/m3左右，当空气过剩系数 倩 值为 1.5 时，每立方米焦炉煤气燃烧将会产生约 7 m3的废气，其中的硫元素主要以 SO2的形式存在于燃烧废气中，其质量浓度约为 690 mg/m3。在钢厂自备焦化厂，焦炉加热用煤气通常为混合煤气，其中燃烧用煤气的含硫量主要由配入的焦炉煤气决定，而混合煤气中焦炉煤气质量配比约为 3%5，因此混合煤气中含硫更少。焦炉烟道废气中的 SO2的另一个来源，主要是荒煤气通过炭化室炉墙窜漏至燃烧室燃烧产生。据估算3，煤在干馏过程中，约有 15%35的硫转入到荒煤气中，其中 95以上以 H2S 形式存在，其余为有机硫。荒煤气发生量为 20000m3/h，加热煤气占比 45，为 9 000 m3/h，漏气率 6，入炉煤硫质量占比为 0.6，荒煤气中籽（H2S）为 5 500 mg/m3，计算得到由于荒煤气窜漏带入废气中的 SO2为 174 mg/m3，当漏气率降低为 3时，由于荒煤气窜漏带入废气中的 SO2为 87 mg/m3。因此，如能有效降低焦炉炭化室炉墙的窜漏，就能降低废气中的硫氧化物的含量，降低后续焦炉烟道废气脱硫环节的负荷。3炭化室炉墙窜漏程度的检测有效检测焦炉炉墙窜漏程度，及时采取有效措施提高焦炉炭化室炉墙的密封效果，是焦炉操作人员减少焦炉荒煤气窜漏的重点。焦炉生产的操作者主要是通过经验法、气体成分测试来辨别炉墙窜漏。例如根据推焦后对炉墙的肉眼观测或对炉墙墙面石墨层的附着情况来判断炉墙的状态；部分工作人员为检测炉墙串漏选择将废旧扫把放入燃烧室焚烧，获得浓烟，通过观察相邻炭化室或看火孔的烟雾情况来辨别炉墙窜漏情况，该检测方法存在检测位置难以定准，且可能会有烟灰落入蓄热室，影响焦炉加热稳定性；部分工作人员选择将焦油渣和锯末按一定比例混合均匀，用自制装置放入燃烧室中，通过在看火孔附近加煤口及两侧看火孔观测混合物质燃烧不充分产生的烟雾来辨别串漏部位，该方法同样有定位不准的缺点4。收稿日期：2023-03-09作者简介：陈君安，男，1987 年出生，毕业于华北理工大学，硕士学位，工程师，从事焦炉生产技术方面工作。总第 214 期2023 年第 9 期山西化工Shanxi Chemical IndustryTotal 214No.9，2023DOI:10.16525/14-1109/tq.2023.09.051化机与设备山西化工第 43 卷Detection and Treatment of Leakage of Furnace Wall in Coke Oven ChamberChen Junan,An Zhanlai（HBIS Group Co.,Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050031,China）Abstract:The detection method for leakage in the coke oven wall was mainly studied.By detecting the SO2content in the small flue gasduring the exchange process of coke oven production,the sealing status of the coke oven carbonization chamber wall was determined,andthe wall was treated in a timely manner to improve the sealing effect of the wall and reduce the SO2content in the flue gas.Key words:coke oven;leakage;flue gas有部分工作人员选择利用炉墙窜漏后，烟道废气成分会发生变化，来辨别炉墙窜漏情况，比如采集小烟道废气，并对试样进行分析。借助气体分析仪测量样本气体中某些气体的成分（H2、CH4、N0、O2、CO、CO2），并对比送加热煤气和不送加热煤气、装煤和不装煤时的指标，来找出砌体的渗漏点及其大小5。邯钢焦化厂的工作人员选择对比交换过程中小烟道废气中 SO2的含量，来监测炉墙的窜漏程度6。4焦炉炉墙窜漏检测及治理本文利用对比焦炉生产过程中燃烧系统交换前后中小烟道废气中 SO2的含量（表 1），来监测炉墙的窜漏程度，并采取相应炉墙维护措施。通过观察炉墙的石墨化程度、墙面平整度和推焦电流，梳理可能窜漏炭化室号，对重点炭化室相应的燃烧废气进行取样分析。其中小烟道 1 和小烟道 2、小烟道 3 和小烟道 4、小烟道 5 和小烟道 6 分别为 3 个炭化室两侧燃烧室对应的废气排放烟道。对比小烟道废气中 SO2含量，交换过程中小烟道1 和小烟道 2 的废气成分中 SO2含量最高，6 号炭化室两侧炉墙存在明显窜漏，需要重点检测两侧炉墙状况；交换过程中小烟道 3 和小烟道 4 的废气成分中SO2含量较高，23 号炭化室两侧炉墙存在窜漏隐患，需要重点关注两侧炉墙状况；交换过程中小烟道 5 和小烟道 6 的废气成分中 SO2含量较低，38 号炭化室两侧炉墙炉墙状况较好。针对检测分析结果，在推焦后重点观察了 6 号炭化室和 23 号炭化室两侧炉墙，墙砖并没有明显的破损，但是炉头和炉顶部位砖缝较明显，决定增加炉墙石墨量来解决该窜漏问题。主要采取了减少 6 号和23 号炭化室的装煤量、适当调小相应炭化室对应的荒煤气氨水阀门等操作。历经 5 个结焦周期，再次对相应炭化室对应小烟道在交换过程中产生的废气进行取样分析。通过对比小烟道废气中 SO2含量的检测（表 2），可知相应炭化室对应小烟道在交换过程中的 籽（SO2）含量基本恢复至100mg/m3左右，炉墙窜漏问题得到明显改善。5结论1）近年，环保检查对焦炉废气中 SO2含量控制较严格，焦企为实现排放要求，增加了废气脱硫系统，如果能从源头减少废气中 SO2含量，可以有效减少脱硫剂的消耗，降低运行成本。2）焦炉炭化室炉墙的密封效果对烟道废气中SO2的含量有影响，检测交换过程中烟道废气的 SO2含量，可以有效判断焦炉炉墙的密封状态；及时对有窜漏的炭化室炉墙进行处理，如增加炭化室内煤气压力，增加石墨附着，可以有效减少煤气窜漏，降低烟道废气的 SO2含量。参考文献1刘国学，周跃辉，高建伟，等.焦炉烟囱冒烟的综合治理J.燃料与化工，2021，52（1）：17-20.2闫书山，赵海燕.焦炉烟道废气脱硫脱硝技术在邢钢焦化厂的应用J.煤化工，2019，47（5）：61-63.3吴添，王晓东.焦炉热修对焦炉节能环保的贡献C.2016 年（第十届）焦化节能环保及干熄焦技术研讨会论文集.2016：132-133.4陈勇，刘建迅，翟瑞津.焦炉炉墙串漏检查方法及其治理措施C.2014 年（第八届）焦化节能环保及干熄焦技术研讨会论文集.2014：224-226.5程乐意，徐志栋，曹银平.宝钢焦炉蓄热室窜漏检测与维护实践C.中国钢铁年会.刘国学.2007.6河钢股份有限公司邯郸分公司.一种检测焦炉炭化室炉墙窜漏的方法：CN201710139857.5P.2017-07-07.表 1小烟道废气中 SO2的质量浓度炭化室序号检测序号取样位置质量浓度/（mg/m3）6小烟道 1小烟道废气盘端部5426小烟道 2小烟道废气盘端部45423小烟道 3小烟道废气盘端部21323小烟道 4小烟道废气盘端部24438小烟道 5小烟道废气盘端部7238小烟道 6小烟道废气盘端部85表 2维护后小烟道废气中 SO2的质量浓度炭化室序号检测序号取样位置质量浓度/（mg/m3）6小烟道 1小烟道废气盘端部1076小烟道 2小烟道废气盘端部10423小烟道 3小烟道废气盘端部9423小烟道 4小烟道废气盘端部9638小烟道 5小烟道废气盘端部7638小烟道 6小烟道废气盘端部89132窑窑