白劍鋒 劉震華 孫艷麗

（河鋼集團宣鋼公司焦化廠）

摘要：在河鋼宣鋼焦化廠5#、6#焦爐加熱的過程中，高爐煤氣含有的水分、雜質對高爐煤氣連接彎管的波形膨脹彎管腐蝕^[1]，目前發現連接彎管波形管部位腐蝕嚴重，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象，正常加熱時煤氣報警300～400ppm，在交換瞬間，煤氣泄漏量更高，對操作人員和焦爐爐體的危害是巨大的，直接影響焦爐的操作安全。

關鍵詞：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#焦爐高爐煤氣連接彎管原設計為波形膨脹彎管，在使用高爐煤氣加熱過程中，由于高爐煤氣含有水分較大，冷凝液對波形膨脹彎管造成腐蝕，目前發現連接彎管波形管部位腐蝕嚴重，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，正常加熱時煤氣報警300～400ppm，在交換瞬間，由于煤氣壓力較高，高爐煤氣泄漏嚴重，嚴重威脅到安全生產，必須更換。

5^＃、6^＃焦爐為JN60～6型焦爐，其爐型特點為雙聯火道、焦爐煤氣下噴、帶廢氣循環的復熱式焦爐，年產冶金焦炭100萬噸^[2]，日外供煤氣120萬m³。使用高爐煤氣加熱時發現有兩根波形管處泄漏煤氣，采取了臨時堵漏進行處理，煤氣區域煤氣報警值在30～70 ppm。后使用過程中彎管泄露嚴重，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  現象分析

1.1 高爐煤氣性質與高爐煤氣中毒

高爐煤氣泄漏就是煤氣在有限的小范圍內超過24ppm的先引起CO報警，進而泄露嚴重會發生中毒和爆炸,煤氣爆炸必須具備下面條件: 1、煤氣與空氣同時存在一定的空間范圍且混合比例處在爆炸范圍之內(高爐煤氣爆炸極限為36～72%) ； 2、爆炸性氣體達到一定的著火溫度(高爐煤氣700℃以上) ,給焦爐的生產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

（1）重度：1.29～1.30kg/m3。

（2）著火點：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

（1）煤氣熱值低，需要預熱。煤氣用量多，燃燒系統阻力較大。

（2）燃燒速度慢，火焰長，有利于高向加熱均勻性。

（3）CO含量大，毒性強大，操作時應防止煤氣中毒。

（4）含塵量較大時，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到爆炸極限:36～72%，遇到明火就容易引起爆炸發生。

1.3作業環境中CO濃度與人體中毒反應
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，一旦擴散到空氣中，就會停留在一定區域的空間內并可隨空氣流動，人的感覺器官很難感知到他的存在。

1.3.3、 CO一經與人體血液內的血紅蛋白相結合就會使人的血液失去輸氧能力，發生煤氣中毒事故。

作業環境中CO濃度與人體中毒反應如表2所示。

表2 作業環境中CO濃度與人體中毒反應

2       高爐煤氣連接彎管的波形膨脹彎管腐蝕現象的危害

焦化廠5#、6#焦爐高爐煤氣連接彎管原設計為波形膨脹彎管，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，目前發現連接彎管波形管部位腐蝕嚴重，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，正常加熱時煤氣報警700～800ppm，在交換瞬間，由于煤氣壓力較高，高爐煤氣泄漏嚴重，嚴重威脅到安全生產。

2015年11月18日～2015年12月29日5#焦爐使用高爐煤氣加熱，11月18日置換過程中有兩根波形管處泄漏煤氣，采取臨時堵漏進行處理。在使用中煤氣區域煤氣報警值在30～70 ppm. 從2016年1月份到目前5#焦爐使用焦爐煤氣加熱，3月10日在置換高爐煤氣過程中，彎管泄露嚴重，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#焦爐使用高爐煤氣加熱，存在同樣的問題，所以，迫切需要對高爐煤氣連接彎管結構進行改造。

3  高爐煤氣連接彎管改造的主要技術措施

3.1改造的內容

5#、6#焦爐自從2008年投產以來已經連續生產9年時間，爐體已經經過了較大的膨脹。前期的爐體膨脹造成了高爐煤氣彎管波形膨脹節拉伸，再加之高爐煤氣含水分較大腐蝕嚴重，最終導致了彎管處高爐煤氣泄漏。在焦爐使用中期，爐體膨脹較小^[3]，因此可以用機械強度高、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，對機械強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可行。煤氣彎管在改造前后對比如圖1、圖2、圖3所示。

2016年3月1日～2016年3月18日，現場跟蹤調查及分析原因，研究解決方案。發現問題后，立即組織人員對5#、6#焦爐的208根高爐煤氣連接彎管的不銹鋼膨脹節進行檢查統計，發現大多數都不同程度出現腐蝕情況，急需全部更換，否則會形成安全隱患，發生煤氣中毒現象，威脅操作人員生命安全。根據現場實際情況，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日更換機側，3月25日～27日機側打壓試漏處理；3月28日～4月3日更換焦側，4月4日～6日焦側打壓試漏處理，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行全面改造，改造結束后，通過打壓實驗，具備置換條件后，立即置換試用。

2016年5月1日～5月31日，對安裝后的高爐煤氣彎管進行跟蹤觀察使用情況，確認改造達到預想的效果。繼續進行同樣程序改造5#焦爐的高爐煤氣彎管。

3.2創新點

根據焦爐在不同使用周期的膨脹特點，使用無縫鋼管焊接，解決煤氣泄漏問題。改變連接彎管的設計，將波形膨脹彎管改為無縫鋼管。由于現場條件所限，對每根高爐煤氣連接彎管的要求不同，設計難度較大，所以必須采取現場制作、安裝、焊接，現場施工難度大。

3.3運行情況

當前5#、6#焦爐共208個高爐煤氣連接彎管已經全部完成改造，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，提高了焦爐安全系數。

3.4效果比較

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

3.5社會效益

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。

3.6附圖

圖1 高爐煤氣連接彎管改造前后對比圖

圖2 改造實施前高爐煤氣連接彎管

圖3 改造實施后高爐煤氣連接彎管

4  結論

通過對高爐煤氣連接彎管的設計改造實施，我們實現了消除原設計的缺陷，不銹鋼膨脹節承受高爐煤氣中水分和雜質的腐蝕性較差，經過長期的使用，出現小的漏點，逐漸發展擴大使煤氣泄露濃度增加，故障點發展成面，時刻威脅到職工操作的安全，必須徹底消除隱患。更換后機械強度高、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更好，不容易出現漏點，從而保障了高爐煤氣通過連接彎管處時不再漏煤氣。

參考文獻：

[1]  官習艷，馬作仿，熊樹林．高爐煤氣管道的腐蝕及預防措施[J]．冶金動力，2011（6）：22-25．

[2]  楊建華，闞興東，石熊保．煉焦工藝與設備[M]．北京：化學工業出版社， 2006：59-60．

[3]  鄭國舟．焦爐技術管理規程 [J]．燃料與化工， 1993：75．