何俊祥,徐俊彪

(馬鋼股份公司煤焦化公司 安徽馬鞍山 243000)

新環(huán)保法對(duì)焦?fàn)t生產(chǎn)提出了更高的要求，同時(shí)根據(jù)新環(huán)保法環(huán)保部門可以直接關(guān)停排放不達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)單位。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，職能部門各種明察暗訪，一旦發(fā)現(xiàn)無組織放散情況，罰款輕則上千，重則上千萬，更嚴(yán)重時(shí)停產(chǎn)整頓。

為此，必須對(duì)整個(gè)裝煤除塵過程進(jìn)行深入的剖析，找出整個(gè)裝煤除塵過程中容易產(chǎn)生爆炸或爆鳴的危險(xiǎn)因素，通過對(duì)其增加監(jiān)測(cè)手段、連鎖控制、有效切斷等方式，消除裝煤除塵過程中可能產(chǎn)生的爆炸或爆鳴，保證裝煤除塵系統(tǒng)安全高效運(yùn)行。

1 裝煤除塵工藝過程：

以6米頂裝焦?fàn)t為例，裝煤時(shí)，含一定水分的煤順著煤車套筒進(jìn)入炭化室，在炭化室內(nèi)與熾熱的爐墻接觸產(chǎn)生大量的煙氣(荒煤氣與煤粉混合物)，大部分煙氣在高壓氨水的作用下吸入到集氣管中，并在化產(chǎn)風(fēng)機(jī)的作用下將煙氣通過吸氣管抽至化產(chǎn)單元平煤時(shí),煙氣向機(jī)側(cè)集氣管流通的通道會(huì)大大減小，部分煙氣會(huì)從裝煤車內(nèi)套與裝煤口接觸面處外溢(如圖1)，外溢的煙氣在地面除塵風(fēng)機(jī)的作用下通過煤車上的煙氣管道進(jìn)入固定在爐頂?shù)难b煤除塵管道，順著除塵管道進(jìn)入除塵器，通過除塵布袋過濾干凈后排出(如圖2)。

圖1 煤車內(nèi)外套

圖2 裝煤除塵器

2 根據(jù)爆炸產(chǎn)生的三要素分析如何避免裝煤過程中產(chǎn)生的爆鳴或爆炸

2.1 高壓氨水

6米頂裝焦?fàn)t高壓氨水使用壓力達(dá)到2.4 Mpa，在橋管中形成的吸力達(dá)到600 Pa左右(關(guān)閉小爐門情況下)，打開小爐門平煤時(shí)，橋管中形成的吸力約200 Pa。經(jīng)過焦耐院測(cè)算，在整個(gè)裝煤過程中集氣管通過高壓氨水形成的吸力吸收裝煤過程的煙氣(大量荒煤氣與少量煙塵的混合物)約占70%。當(dāng)裝煤過程中沒有啟用高壓氨水或者高壓氨水突然停供，那么在集氣管正壓的作用下，約100%裝煤過程中產(chǎn)生的煙氣會(huì)從裝煤口溢出，被除塵系統(tǒng)吸走，除塵管道中的煙氣濃度會(huì)翻上好幾倍，很容易達(dá)到煙氣的爆炸極限。此時(shí)若風(fēng)機(jī)跳停，煙氣在除塵管道內(nèi)部不斷淤積，達(dá)到一定的濃度之后，炭化室內(nèi)的高溫會(huì)引燃煙氣，導(dǎo)致除塵管道或者除塵器產(chǎn)生劇烈的爆炸；有高壓氨水，但是除塵風(fēng)機(jī)在裝煤過程中因?yàn)槿藶檎`操作或者接觸不良等原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)由高速轉(zhuǎn)為低速，裝煤車煙氣管道及除塵管道內(nèi)煙氣淤積到一定的濃度達(dá)到爆炸下限之后，炭化室內(nèi)高溫會(huì)引燃煙氣，導(dǎo)致裝煤車上煙氣管道或除塵管道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生輕微的爆炸或爆鳴。

2.2 除塵吸力

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐得到，當(dāng)裝煤車煙氣主管中吸力達(dá)到400 Pa時(shí)(裝煤車上煙氣管道嚴(yán)密性較好的情況下)，可有效對(duì)裝煤過程中從裝煤口外溢的煙氣進(jìn)行吸收，當(dāng)吸力低于200 Pa時(shí)，裝煤末期在裝煤車煙氣管道及除塵管道中易發(fā)生輕微爆鳴。當(dāng)?shù)孛娉龎m站檢修等，必須停除塵系統(tǒng)，僅使用高壓氨水裝煤時(shí)，必須將裝煤車頂部的放散閥打開，煤車上煙氣管道的混風(fēng)調(diào)節(jié)閥關(guān)死，將煙氣導(dǎo)引至煤車頂部，此處煙氣的溫度低于其燃點(diǎn)(荒煤氣的燃點(diǎn)560℃-600℃)，所以可杜絕裝煤過程裝煤車煙氣管道中的爆鳴。

2.3 焦?fàn)t或除塵地面站供電

當(dāng)裝煤過程中焦?fàn)t突然停電時(shí)，裝煤車裝煤導(dǎo)套及除塵導(dǎo)套不能快速收回，大量的煙氣會(huì)被抽向除塵器本體，當(dāng)布袋的透氣性變差到一定程度，煙氣會(huì)在除塵管道及除塵器中富積，達(dá)到一定的濃度，炭化室內(nèi)的高溫會(huì)引燃煙氣，易造成裝煤車被燒壞或裝煤車煙氣管道內(nèi)產(chǎn)生爆鳴；若裝煤過程除塵地面站突然停電，如前“有高壓氨水，但是除塵風(fēng)機(jī)在裝煤過程中因?yàn)槿藶檎`操作或者接觸不良等原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)由高速轉(zhuǎn)為低速”所述。

3 裝煤除塵系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)及安全連鎖

從上述分析可以看出，裝煤除塵系統(tǒng)產(chǎn)生爆炸或爆鳴的主要因素有高壓氨水、除塵吸力、焦?fàn)t或除塵系統(tǒng)供電，如何杜絕裝煤過程中產(chǎn)生的爆鳴或爆炸就必須要對(duì)高壓氨水和、除塵吸力、焦?fàn)t或除塵系統(tǒng)供電進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)，并有相應(yīng)的報(bào)警和連鎖，才能及時(shí)制止事故的發(fā)生或擴(kuò)大。I、對(duì)高壓氨水除人工定時(shí)記錄監(jiān)控外，在高壓氨水主管上取點(diǎn)，通過壓力變送器接入焦?fàn)t交換機(jī)室的DCS系統(tǒng)，設(shè)置低壓報(bào)警(如設(shè)定值不能低于2/3，若低于2/3，裝煤過程中高壓氨水在橋管、炭化室內(nèi)就不能形成足夠的負(fù)壓，將煙氣抽向集氣管側(cè)，導(dǎo)致抽向除塵器的煙氣量成倍增加，而埋下爆炸隱患)。當(dāng)高壓氨水主管壓力過低時(shí)，DCS系統(tǒng)報(bào)警，交換機(jī)工立即通過對(duì)講機(jī)聯(lián)系裝煤車司機(jī)，司機(jī)收回裝煤車除塵導(dǎo)套(裝煤車頂部設(shè)置有一個(gè)放散閥，當(dāng)從裝煤口溢散出的煙氣在裝煤車煙氣管道內(nèi)產(chǎn)生爆炸或爆鳴時(shí)，放散閥及除塵導(dǎo)套口可以泄爆，不會(huì)對(duì)裝煤車造成大的損壞)，切斷裝煤車與除塵管道之間的連接，可防止除塵風(fēng)機(jī)突然故障停機(jī)造成除塵管道或或除塵器本體產(chǎn)生劇烈爆炸；II、對(duì)除塵吸力進(jìn)行監(jiān)控，在裝煤車煙氣總管道上取點(diǎn)，用膠管(耐高溫)連接到放在司機(jī)室的U型液體壓力計(jì)上，由司機(jī)對(duì)裝煤過程中煙氣管道的吸力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。司機(jī)若在裝煤過程中發(fā)現(xiàn)U型液體壓力計(jì)壓差歸零時(shí)，立即抽回裝煤車除塵導(dǎo)套，切斷裝煤車與除塵管道之間的連接，可防止避免除塵地面站風(fēng)機(jī)因故障或者誤信號(hào)造成停機(jī)，引發(fā)爆炸；或?qū)⒃诔龎m總管上的取點(diǎn)通過壓力變送器送入PLC，在司機(jī)室操作觸摸屏上顯示管道吸力，同時(shí)具備低壓報(bào)警功能，并將除塵吸力低與除塵導(dǎo)套后退動(dòng)作進(jìn)行連鎖，可有效切斷裝煤車與除塵管道之間的連接，防止爆炸發(fā)生；III、通常生產(chǎn)中都會(huì)將集氣管壓力保持在一個(gè)正壓的值，當(dāng)集氣管壓力異常，壓力過大，會(huì)消弱高壓氨水在炭化室中產(chǎn)生的吸力對(duì)煙塵向集氣管側(cè)導(dǎo)向作用。在集氣管上取點(diǎn)，通過壓力變送器接入焦?fàn)t交換機(jī)室的DCS系統(tǒng)，設(shè)置高壓報(bào)警。當(dāng)集氣管壓力過高(300Pa以上持續(xù)10 s)時(shí)，DCS系統(tǒng)報(bào)警，交換機(jī)工立即通過對(duì)講機(jī)聯(lián)系裝煤車司機(jī)，收回裝煤車除塵導(dǎo)套，切斷裝煤車與除塵管道之間的連接，防止大量煙氣沿裝煤車煙氣管道進(jìn)入除塵管道及除塵器本體引發(fā)爆炸。IV、在除塵管道上設(shè)置快速切斷閥(如圖3，圖4)，切斷閥關(guān)閉與除塵風(fēng)機(jī)停機(jī)及集氣管壓力過大連鎖。當(dāng)風(fēng)機(jī)停機(jī)或者集氣管壓力過大時(shí)，切斷閥能快速關(guān)閉將除塵管道切斷，使得煙氣不再被抽向除塵器本體，可保護(hù)除塵器本體及除塵管道，防止爆炸發(fā)生；V、裝煤車液壓站蓄能器改為一鍵操作。目前設(shè)計(jì)的裝煤車從裝煤除塵系統(tǒng)安全性考慮，液壓站都配有蓄能器(如圖5)，但是蓄能器的設(shè)計(jì)需要至少兩個(gè)人配合才能實(shí)現(xiàn)蓄能器蓄能的有效釋放進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。出于成本及日常操作需求，日常操作中裝煤車上只有司機(jī)一人，焦?fàn)t突然發(fā)生停電故障，短短幾分鐘甚至幾十秒的時(shí)間內(nèi)，司機(jī)不能叫上其他員工與其一起配合利用煤車蓄能器將除塵導(dǎo)套收回，無法將裝煤車與除塵管道之間的連接有效進(jìn)行切斷，從而易導(dǎo)致焦?fàn)t段除塵管道內(nèi)爆鳴爆炸，甚至除塵器本體劇烈爆炸。要想讓蓄能器在緊急狀況下起到應(yīng)急作用，必須簡(jiǎn)化蓄能器操作方法，縮短操作時(shí)間至幾秒以內(nèi)，才能保證足夠的安全冗余。將液壓站蓄能器的能量釋能與裝車除塵導(dǎo)套回抽動(dòng)作改為手動(dòng)閥一鍵操作(如圖6)，可在5s內(nèi)快速實(shí)現(xiàn)，切斷裝煤車與除塵管道之間的連接，確保裝煤除塵系統(tǒng)安全。除塵導(dǎo)套收回之后，再利用蓄能器將裝煤車其他機(jī)構(gòu)回抽到位，防止裝煤套筒或者其他結(jié)構(gòu)被燒壞。VI、增加一個(gè)備用UPS電源(定期對(duì)UPS電源進(jìn)行檢查，防止UPS失效，事故狀態(tài)下，不能起到應(yīng)急作用)，并將焦?fàn)t停電與除塵導(dǎo)套后退連鎖，在焦?fàn)t停電時(shí)，備用電源可以自動(dòng)啟動(dòng)，收回除塵導(dǎo)套，可有效切斷裝煤車與除塵管道之間的聯(lián)接，從而可防止焦?fàn)t段除塵管道內(nèi)爆鳴爆炸，甚至除塵器本體劇烈爆炸；VII、制定裝煤除塵安全操作規(guī)范，明確裝煤過程中操作順序，嚴(yán)禁在裝煤結(jié)束之后，推焦機(jī)還在平煤時(shí)，裝煤車提套管，可杜絕裝煤末期爆鳴；嚴(yán)禁先抽除塵導(dǎo)套，后提裝煤套筒，可防止提套筒時(shí)，因?yàn)槠矫簺]完全平通，導(dǎo)致煙氣在裝煤口與大量的空氣混合而產(chǎn)生爆鳴。將上述操作順序在裝煤車PLC中進(jìn)行連鎖設(shè)計(jì)，可有效杜絕裝煤末期產(chǎn)生的各種爆鳴現(xiàn)象。

圖3 快速切斷閥工作流程圖

圖4 快速切斷閥聯(lián)鎖控制圖

圖5 蓄能器實(shí)物圖

圖6 蓄能器改造液壓原理圖

4 結(jié)語

全國(guó)焦化行業(yè)，裝煤除塵系統(tǒng)發(fā)生過很多爆炸事故。裝煤除塵系統(tǒng)的安全運(yùn)行，已嚴(yán)重關(guān)系到每個(gè)煉焦人的生命安全，必須高度重視裝煤除塵系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須對(duì)其進(jìn)行必要的監(jiān)護(hù)及連鎖，同時(shí)要對(duì)其監(jiān)護(hù)及連鎖進(jìn)行不定期檢查實(shí)驗(yàn)，確保監(jiān)護(hù)及連鎖可靠，防止突發(fā)事故狀態(tài)下，監(jiān)護(hù)及連鎖失效，導(dǎo)致裝煤除塵系統(tǒng)發(fā)生劇烈的爆炸，造成人員傷害。