干熄焦装置一次除尘系统发生泄漏并导致损坏的原因分析

　　干法熄焦是近年来焦化行业推荐的一种环保，节能及有利于提高焦炭质量的熄焦方式。本文针对干熄焦装置一次除尘系统(英文简称1DC)发生泄漏并导致损坏的原因进行分析和探讨。

　　一次除尘器是利用重力除尘原理将循环气体中的大颗粒焦粉进行分离，主要是减少循环气体中焦粉对锅炉系统炉管(主要是二次过热器管道)产生的冲刷磨损，达到保护锅炉炉管的目的。一次除尘器系统主要包括一次除尘器本体、高温膨胀节、双岔溜槽、水冷套管、格式排灰阀、灰斗及一次除尘器本体上部设置的气体紧急放散装置。

　　1　 包钢干熄焦装置一次除尘器系统损坏现状

　　1.1 双岔溜槽部位烧损状况

　　双岔溜槽位于一次除尘器本体和四根水冷套管中部，是两者之间的枢纽，双岔溜槽内部焊接有不锈钢锚固爪，用以锚固隔热烧注料和高铝浇注料，从而保护溜槽壳体。一次除尘器系统运行一段时间后，双岔溜槽处隔热浇注料和高铝浇注料不同程度的开始脱落，使溜槽外壳失去保护，导致壳体经高温灼烧后慢慢氧化剥蚀，进一步使锚固爪开焊、脱落，从而堵塞水冷套管下端格式排灰阀，且随着时间增长，外壳烧蚀面积越来越大，壳体越来越薄，直至烧穿形成漏洞。

　　1.2 水冷套管部位烧损状况

　　一次除尘器本体下部双岔溜槽连接有两组四根水冷套管，每根水冷套管由三部分组成：内筒和外筒通循环冷却水，中间夹套用来冷却并排出焦粉。四根水冷套管分别通过四个格式排灰阀与下部贮灰斗相连，贮灰斗下设置有一个格式排灰阀向刮板机排出焦粉。运行一段时间后，发现其中一根水冷套管下部格式排灰阀有湿灰排出，随将该管循环冷却水关闭，此现象消失，即初步断定水冷套管发生泄漏。

　　1.3　一次除尘器本体法兰泄漏烧损情况

　　一次除尘本体与双岔溜槽之间用法兰连接，法兰之间用石墨盘根进行密封，法兰内侧镶高温浇注料，运行一段时间后，发现一次除尘器本体法兰与壳体焊接处出现烧穿现象，且法兰间石墨盘根烧毁，致使法兰之间形成大缝，导致空气进入系统。

　　1.4 高温膨胀节处烧损情况

　　一次除尘器是通过两个高温膨胀节分别连接干熄炉与锅炉，高温膨胀节为波纹管式结构，内衬由高温浇注料浇注而成。通常状况下，该膨胀节外部温度低于150℃，可是巡检过程中发现干熄炉连接处高温膨胀节温度逐渐升高，最高处达350℃，并且各部位温度不一致，顶部温度最高，底部最低，随判定内部浇注料按温度变化梯度出现不同程度的脱落。

　　2 一次除尘系统损坏原因分析

　　一次除尘器系统位于干熄焦系统的负压区段，因该区段泄漏致使大量空气进入系统，空气中的氧气与循环气体中一氧化碳、氢气、甲烷、焦粉等燃烧，产生大量的热量，造成局部高温，致使泄漏区浇注料脱落，壳体剥蚀，焊缝烧透。

　　C + O2 = CO2 ? Q放= 393 KJ/mol

　　2H2 +O2 = 2H2O Q放= 572 KJ/mol

　　CH4 + 2O2 = CO 2 + 2H2O Q放=890 KJ/mol

　　2CO+ O2 = 2CO2 Q放= 566KJ/mol

　　2.1 连接法兰间泄漏

　　水冷套管与双岔溜槽间法兰，双岔溜槽与一次除尘器本体间法兰均采用石墨盘根密封。由于该区段系统处于负压状态，法兰间有少量空气进入系统，就会立刻燃烧造成局部高温，致使法兰内衬浇注料慢慢疏松并脱落，使石墨盘根失去保护直接处于高温灼烧之下，很快炭化、断裂失去密封作用，使法兰之间成为大量冷空气进入的通道。

　　2.2 水冷套管内焦粉料位控制不稳定

　　干熄焦投产后一次除尘器排灰操作方式，一直采用计时器操作法，即按经验给定格式排灰阀排灰运转时间和排灰间隔时间，这种排灰方法需要丰富的操作经验和高度责任心，因干熄焦生产受炼焦检修时间和干熄焦设备检修及突发性故障的影响，循环气体中焦粉含量也在不断的发生变化，这就要求不断调整格式排灰阀的排灰运转时间和间隔时间，遇到特殊情况还要停格式排灰阀，若排灰时间控制不当，将致使水冷套管内焦粉流速太快，温度剧增，灼热焦粉未经充分冷却即下排，造成水冷套管下法兰处局部高温，甚至可能把水冷套管内的焦粉排空，这将直接导致空气从格式排灰阀进入双岔溜槽及一次除尘器本体内与热焦粉发生燃烧，造成高温事故，导致一次除尘系统的损坏。

　　2.3 水冷套管内焦粉出现膨料现象

　　由于格式排灰阀运转时间控制不当，导致水冷套管内焦粉出现膨料现象，使其上部料位仪显示高料位,但实际水冷套管内焦粉料位并不高，这时若按照错误的高料位信号去延长下部格式排灰阀的运转时间，就将使水冷套管下部的灰全部排空，大量冷空气将从格式排灰阀吸入水冷套管，在双岔溜槽位置发生剧烈燃烧，致使双岔溜槽内浇注料剥落，进一步使双岔溜槽外壳被高温氧化烧穿。

　　2.4　施工质量影响

　　由于一次除尘器本体外壳全部采用加筋满焊，特别是立缝角缝焊接时难度较大

　　，在系统气密性试验时即使有漏点也很难发现，再加上按系统整体气密性试验要求，15分钟内压降30%即认为合格，这样就很可能遗留隐患，造成生产过程中的空气进入

　　。此外，浇注料的质量、双岔溜槽锚固爪焊接时密度偏小，长度偏短，也将造成浇注料抓结不紧，很快脱落。

　　3 一次除尘器系统泄漏的预防

　　针对一次除尘器破损主要是由于系统泄漏造成大量的空气进入，从而产生局部高温这一原因，必须采取相应的有效措施予以防治。

　　3.1 提高施工质量

　　在基建施工中应制定科学合理的方案，加强施工质量检查，注重过程控制，保证一次除尘器壳体及连接处的严密，从根源上杜绝系统的泄漏。同时要提高浇注料的制作质量和施工质量，保证其牢固性、隔热性和耐热性。

　　3.2 加强工艺操作

　　在正常生产期间，要加强点巡检，防止水冷套管膨料，造成假料位，从而避免空气从格式阀乘机进入系统。在系统排灰操作过程中，应随时掌握焦炉生产情况，合理设定排灰时间，确保既不堵灰也不排空。

　　3.3 进行技术改造

　　由于格式排灰阀排灰时间控制不好，随时可能出现焦粉排空情况，为了解决该问题，可在水冷套管下部增加一组料位计，作为排灰下限与格式阀进行联锁，这样即可避免排空现象发生。

　　4　 一次除尘器系统泄漏处理方案

　　一次除尘器系统发生泄漏后，必须立即进行处理，否则将导致气体循环系统压力波动、温度混乱，同时也将使大量焦粉燃烧，漏点越来越大，漏点附近设备进一步烧损。

　　4.1　法兰间泄漏

　　生产期间若发现法兰之间泄漏，首先要检查法兰间的盘根或石棉绳是否变质、松动，若已松动应选用耐高温石棉绳塞严法兰间的缝隙，然后用特制的铁矿粉质粘结剂进行密封。

　　4.2　水冷套管泄漏

　　在正常生产期间，若发现水冷套管泄漏，应立即关闭其对应的排灰格式阀，使其停止排灰，然后缓慢关闭相应水冷套管的上水阀门，同时注意观察循环系统可燃气体成分的变化，若可燃气体成分下降很快并已低于报警限，即可关闭回水阀门。此时应调整该水冷套管横向管下格式阀的排灰时间，使其适当延长，以免使大量的焦粉带入锅炉冲刷炉管。此方案仅适用于短期应急维持生产，应采取尽快更换水冷套管的方法彻底解决问题。

　　4.3 双岔溜槽泄漏

　　在生产期间，若发生双岔溜槽烧漏现象，应立即进行修补，首先要确认泄漏区域，然后在该区域用钢板焊结槽型包套，在包套内填充隔热浇注料，最后给包套封口严密，以等待停炉时进行更换。

　　5　结论

　　通过对一次除尘器系统破损原因的分析及探讨，认为解决问题的关键在于提前防护，故障后的处理只能作为临时维持生产的应急方案，不能从根本上解决问题，所以我们在基建施工及设备安装过程中要严格按规范执行，把握关键点，避免隐患存在对系统造成内伤。