白劍鋒 劉震華 孫艷麗

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司焦化廠）

摘要：在河鋼宣鋼焦化廠5#、6#焦?fàn)t加熱的過程中，高爐煤氣含有的水分、雜質(zhì)對(duì)高爐煤氣連接彎管的波形膨脹彎管腐蝕^[1]，目前發(fā)現(xiàn)連接彎管波形管部位腐蝕嚴(yán)重，加之爐體膨脹引起波形管伸長，兩者共同作用造成高爐煤氣泄漏現(xiàn)象，正常加熱時(shí)煤氣報(bào)警300～400ppm，在交換瞬間，煤氣泄漏量更高，對(duì)操作人員和焦?fàn)t爐體的危害是巨大的，直接影響焦?fàn)t的操作安全。

關(guān)鍵詞：高爐煤氣加熱 波形膨脹彎管 腐蝕 高爐煤氣泄漏

河鋼宣鋼焦化廠5#、6#焦?fàn)t高爐煤氣連接彎管原設(shè)計(jì)為波形膨脹彎管，在使用高爐煤氣加熱過程中，由于高爐煤氣含有水分較大，冷凝液對(duì)波形膨脹彎管造成腐蝕，目前發(fā)現(xiàn)連接彎管波形管部位腐蝕嚴(yán)重，加之爐體膨脹引起波形管伸長，兩者共同作用造成高爐煤氣泄漏，正常加熱時(shí)煤氣報(bào)警300～400ppm，在交換瞬間，由于煤氣壓力較高，高爐煤氣泄漏嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅到安全生產(chǎn)，必須更換。

5^＃、6^＃焦?fàn)t為JN60～6型焦?fàn)t，其爐型特點(diǎn)為雙聯(lián)火道、焦?fàn)t煤氣下噴、帶廢氣循環(huán)的復(fù)熱式焦?fàn)t，年產(chǎn)冶金焦炭100萬噸^[2]，日外供煤氣120萬m³。使用高爐煤氣加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)有兩根波形管處泄漏煤氣，采取了臨時(shí)堵漏進(jìn)行處理，煤氣區(qū)域煤氣報(bào)警值在30～70 ppm。后使用過程中彎管泄露嚴(yán)重，主要原因是波形管腐蝕加重，存在安全隱患，不具備使用條件。

1  現(xiàn)象分析

1.1 高爐煤氣性質(zhì)與高爐煤氣中毒

高爐煤氣泄漏就是煤氣在有限的小范圍內(nèi)超過24ppm的先引起CO報(bào)警，進(jìn)而泄露嚴(yán)重會(huì)發(fā)生中毒和爆炸,煤氣爆炸必須具備下面條件: 1、煤氣與空氣同時(shí)存在一定的空間范圍且混合比例處在爆炸范圍之內(nèi)(高爐煤氣爆炸極限為36～72%) ； 2、爆炸性氣體達(dá)到一定的著火溫度(高爐煤氣700℃以上) ,給焦?fàn)t的生產(chǎn)帶來極大的安全隱患。

1.1.1  高爐煤氣組成

高爐煤氣的組成如表1所示。

1.1.2 高爐煤氣性質(zhì)

（1）重度：1.29～1.30kg/m3。

（2）著火點(diǎn)：700℃以上。

（3）爆炸極限：36～72% 。

（4）1m3煤氣燃燒需要空氣量約0.6～0.8m3。

1.1.3高爐煤氣特點(diǎn)

（1）煤氣熱值低，需要預(yù)熱。煤氣用量多，燃燒系統(tǒng)阻力較大。

（2）燃燒速度慢，火焰長，有利于高向加熱均勻性。

（3）CO含量大，毒性強(qiáng)大，操作時(shí)應(yīng)防止煤氣中毒。

（4）含塵量較大時(shí)，易造成蓄熱室阻力增大，堵塞格子磚。

1.2爆炸性氣體的形成

高爐煤氣與空氣混合達(dá)到爆炸極限:36～72%，遇到明火就容易引起爆炸發(fā)生。

1.3作業(yè)環(huán)境中CO濃度與人體中毒反應(yīng)
4 D- f& Q8 l" P& q% ?1.3.1、高爐煤氣中含有約25～30%的CO，CO是一種無色、無味有劇毒的氣體。
9 X' S! _0 {6 d; ?6 R1.3.2、其密度與空氣接近，一旦擴(kuò)散到空氣中，就會(huì)停留在一定區(qū)域的空間內(nèi)并可隨空氣流動(dòng)，人的感覺器官很難感知到他的存在。

1.3.3、 CO一經(jīng)與人體血液內(nèi)的血紅蛋白相結(jié)合就會(huì)使人的血液失去輸氧能力，發(fā)生煤氣中毒事故。

作業(yè)環(huán)境中CO濃度與人體中毒反應(yīng)如表2所示。

表2 作業(yè)環(huán)境中CO濃度與人體中毒反應(yīng)

2       高爐煤氣連接彎管的波形膨脹彎管腐蝕現(xiàn)象的危害

焦化廠5#、6#焦?fàn)t高爐煤氣連接彎管原設(shè)計(jì)為波形膨脹彎管，在使用高爐煤氣加熱過程中，由于高爐煤氣水分較大，造成波形管腐蝕，目前發(fā)現(xiàn)連接彎管波形管部位腐蝕嚴(yán)重，加之爐體膨脹引起波形管伸長，兩者共同作用造成高爐煤氣泄漏，正常加熱時(shí)煤氣報(bào)警700～800ppm，在交換瞬間，由于煤氣壓力較高，高爐煤氣泄漏嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅到安全生產(chǎn)。

2015年11月18日～2015年12月29日5#焦?fàn)t使用高爐煤氣加熱，11月18日置換過程中有兩根波形管處泄漏煤氣，采取臨時(shí)堵漏進(jìn)行處理。在使用中煤氣區(qū)域煤氣報(bào)警值在30～70 ppm. 從2016年1月份到目前5#焦?fàn)t使用焦?fàn)t煤氣加熱，3月10日在置換高爐煤氣過程中，彎管泄露嚴(yán)重，主要原因是波形管腐蝕加重，存在安全隱患，不具備置換條件。目前6#焦?fàn)t使用高爐煤氣加熱，存在同樣的問題，所以，迫切需要對(duì)高爐煤氣連接彎管結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

3  高爐煤氣連接彎管改造的主要技術(shù)措施

3.1改造的內(nèi)容

5#、6#焦?fàn)t自從2008年投產(chǎn)以來已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)9年時(shí)間，爐體已經(jīng)經(jīng)過了較大的膨脹。前期的爐體膨脹造成了高爐煤氣彎管波形膨脹節(jié)拉伸，再加之高爐煤氣含水分較大腐蝕嚴(yán)重，最終導(dǎo)致了彎管處高爐煤氣泄漏。在焦?fàn)t使用中期，爐體膨脹較小^[3]，因此可以用機(jī)械強(qiáng)度高、密封性能好的無縫鋼管替代波形膨脹彎管。在使用過程中，爐體有較小膨脹，對(duì)機(jī)械強(qiáng)度高的無縫鋼管制作的彎管沒有較大的損壞，所以用無縫鋼管替代波形膨脹彎管完全試驗(yàn)可行。煤氣彎管在改造前后對(duì)比如圖1、圖2、圖3所示。

2016年3月1日～2016年3月18日，現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)查及分析原因，研究解決方案。發(fā)現(xiàn)問題后，立即組織人員對(duì)5#、6#焦?fàn)t的208根高爐煤氣連接彎管的不銹鋼膨脹節(jié)進(jìn)行檢查統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)都不同程度出現(xiàn)腐蝕情況，急需全部更換，否則會(huì)形成安全隱患，發(fā)生煤氣中毒現(xiàn)象，威脅操作人員生命安全。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，研究確定解決方案。

2016年3月18日～2016年5月31日，改造施工。3月18日～24日更換機(jī)側(cè)，3月25日～27日機(jī)側(cè)打壓試漏處理；3月28日～4月3日更換焦側(cè)，4月4日～6日焦側(cè)打壓試漏處理，4月7日具備置換高爐煤氣條件。

2016年4月～5月，6#高爐煤氣連接彎管進(jìn)行全面改造，改造結(jié)束后，通過打壓實(shí)驗(yàn)，具備置換條件后，立即置換試用。

2016年5月1日～5月31日，對(duì)安裝后的高爐煤氣彎管進(jìn)行跟蹤觀察使用情況，確認(rèn)改造達(dá)到預(yù)想的效果。繼續(xù)進(jìn)行同樣程序改造5#焦?fàn)t的高爐煤氣彎管。

3.2創(chuàng)新點(diǎn)

根據(jù)焦?fàn)t在不同使用周期的膨脹特點(diǎn)，使用無縫鋼管焊接，解決煤氣泄漏問題。改變連接彎管的設(shè)計(jì)，將波形膨脹彎管改為無縫鋼管。由于現(xiàn)場(chǎng)條件所限，對(duì)每根高爐煤氣連接彎管的要求不同，設(shè)計(jì)難度較大，所以必須采取現(xiàn)場(chǎng)制作、安裝、焊接，現(xiàn)場(chǎng)施工難度大。

3.3運(yùn)行情況

當(dāng)前5#、6#焦?fàn)t共208個(gè)高爐煤氣連接彎管已經(jīng)全部完成改造，改造后徹底杜絕了高爐煤氣在彎管處的泄漏，有效消除了安全隱患，提高了焦?fàn)t安全系數(shù)。

3.4效果比較

改造實(shí)施后，大大提高了高爐煤氣彎管的機(jī)械強(qiáng)度和密封性能。高爐煤氣泄漏報(bào)警問題得到解決，煤氣報(bào)警由原來的700～800PPm降低為0PPm。改造實(shí)施前后高爐煤氣連接彎管對(duì)比見圖2和圖3所示。

3.5社會(huì)效益

高爐煤氣彎管改造后徹底杜絕了高爐煤氣在彎管處的泄漏，消除了安全隱患，提高了高爐煤氣使用的安全系數(shù)。

3.6附圖

圖1 高爐煤氣連接彎管改造前后對(duì)比圖

圖2 改造實(shí)施前高爐煤氣連接彎管

圖3 改造實(shí)施后高爐煤氣連接彎管

4  結(jié)論

通過對(duì)高爐煤氣連接彎管的設(shè)計(jì)改造實(shí)施，我們實(shí)現(xiàn)了消除原設(shè)計(jì)的缺陷，不銹鋼膨脹節(jié)承受高爐煤氣中水分和雜質(zhì)的腐蝕性較差，經(jīng)過長期的使用，出現(xiàn)小的漏點(diǎn)，逐漸發(fā)展擴(kuò)大使煤氣泄露濃度增加，故障點(diǎn)發(fā)展成面，時(shí)刻威脅到職工操作的安全，必須徹底消除隱患。更換后機(jī)械強(qiáng)度高、密封性能好的無縫鋼管耐腐蝕性比原使用的不銹鋼膨脹節(jié)更好，不容易出現(xiàn)漏點(diǎn)，從而保障了高爐煤氣通過連接彎管處時(shí)不再漏煤氣。

參考文獻(xiàn)：

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