白剑锋 刘震华 孙艳丽

（河钢集团宣钢公司焦化厂）

摘要：在河钢宣钢焦化厂5#、6#焦炉加热的过程中，高炉煤气含有的水分、杂质对高炉煤气连接弯管的波形膨胀弯管腐蚀^[1]，目前发现连接弯管波形管部位腐蚀严重，加之炉体膨胀引起波形管伸长，两者共同作用造成高炉煤气泄漏现象，正常加热时煤气报警300～400ppm，在交换瞬间，煤气泄漏量更高，对操作人员和焦炉炉体的危害是巨大的，直接影响焦炉的操作安全。

关键词：高炉煤气加热 波形膨胀弯管 腐蚀 高炉煤气泄漏

河钢宣钢焦化厂5#、6#焦炉高炉煤气连接弯管原设计为波形膨胀弯管，在使用高炉煤气加热过程中，由于高炉煤气含有水分较大，冷凝液对波形膨胀弯管造成腐蚀，目前发现连接弯管波形管部位腐蚀严重，加之炉体膨胀引起波形管伸长，两者共同作用造成高炉煤气泄漏，正常加热时煤气报警300～400ppm，在交换瞬间，由于煤气压力较高，高炉煤气泄漏严重，严重威胁到安全生产，必须更换。

5^＃、6^＃焦炉为JN60～6型焦炉，其炉型特点为双联火道、焦炉煤气下喷、带废气循环的复热式焦炉，年产冶金焦炭100万吨^[2]，日外供煤气120万m³。使用高炉煤气加热时发现有两根波形管处泄漏煤气，采取了临时堵漏进行处理，煤气区域煤气报警值在30～70 ppm。后使用过程中弯管泄露严重，主要原因是波形管腐蚀加重，存在安全隐患，不具备使用条件。

1  现象分析

1.1 高炉煤气性质与高炉煤气中毒

高炉煤气泄漏就是煤气在有限的小范围内超过24ppm的先引起CO报警，进而泄露严重会发生中毒和爆炸,煤气爆炸必须具备下面条件: 1、煤气与空气同时存在一定的空间范围且混合比例处在爆炸范围之内(高炉煤气爆炸极限为36～72%) ； 2、爆炸性气体达到一定的着火温度(高炉煤气700℃以上) ,给焦炉的生产带来极大的安全隐患。

1.1.1  高炉煤气组成

高炉煤气的组成如表1所示。

1.1.2 高炉煤气性质

（1）重度：1.29～1.30kg/m3。

（2）着火点：700℃以上。

（3）爆炸极限：36～72% 。

（4）1m3煤气燃烧需要空气量约0.6～0.8m3。

1.1.3高炉煤气特点

（1）煤气热值低，需要预热。煤气用量多，燃烧系统阻力较大。

（2）燃烧速度慢，火焰长，有利于高向加热均匀性。

（3）CO含量大，毒性强大，操作时应防止煤气中毒。

（4）含尘量较大时，易造成蓄热室阻力增大，堵塞格子砖。

1.2爆炸性气体的形成

高炉煤气与空气混合达到爆炸极限:36～72%，遇到明火就容易引起爆炸发生。

1.3作业环境中CO浓度与人体中毒反应
4 D- f& Q8 l" P& q% ?1.3.1、高炉煤气中含有约25～30%的CO，CO是一种无色、无味有剧毒的气体。
9 X' S! _0 {6 d; ?6 R1.3.2、其密度与空气接近，一旦扩散到空气中，就会停留在一定区域的空间内并可随空气流动，人的感觉器官很难感知到他的存在。

1.3.3、 CO一经与人体血液内的血红蛋白相结合就会使人的血液失去输氧能力，发生煤气中毒事故。

作业环境中CO浓度与人体中毒反应如表2所示。

表2 作业环境中CO浓度与人体中毒反应

2       高炉煤气连接弯管的波形膨胀弯管腐蚀现象的危害

焦化厂5#、6#焦炉高炉煤气连接弯管原设计为波形膨胀弯管，在使用高炉煤气加热过程中，由于高炉煤气水分较大，造成波形管腐蚀，目前发现连接弯管波形管部位腐蚀严重，加之炉体膨胀引起波形管伸长，两者共同作用造成高炉煤气泄漏，正常加热时煤气报警700～800ppm，在交换瞬间，由于煤气压力较高，高炉煤气泄漏严重，严重威胁到安全生产。

2015年11月18日～2015年12月29日5#焦炉使用高炉煤气加热，11月18日置换过程中有两根波形管处泄漏煤气，采取临时堵漏进行处理。在使用中煤气区域煤气报警值在30～70 ppm. 从2016年1月份到目前5#焦炉使用焦炉煤气加热，3月10日在置换高炉煤气过程中，弯管泄露严重，主要原因是波形管腐蚀加重，存在安全隐患，不具备置换条件。目前6#焦炉使用高炉煤气加热，存在同样的问题，所以，迫切需要对高炉煤气连接弯管结构进行改造。

3  高炉煤气连接弯管改造的主要技术措施

3.1改造的内容

5#、6#焦炉自从2008年投产以来已经连续生产9年时间，炉体已经经过了较大的膨胀。前期的炉体膨胀造成了高炉煤气弯管波形膨胀节拉伸，再加之高炉煤气含水分较大腐蚀严重，最终导致了弯管处高炉煤气泄漏。在焦炉使用中期，炉体膨胀较小^[3]，因此可以用机械强度高、密封性能好的无缝钢管替代波形膨胀弯管。在使用过程中，炉体有较小膨胀，对机械强度高的无缝钢管制作的弯管没有较大的损坏，所以用无缝钢管替代波形膨胀弯管完全试验可行。煤气弯管在改造前后对比如图1、图2、图3所示。

2016年3月1日～2016年3月18日，现场跟踪调查及分析原因，研究解决方案。发现问题后，立即组织人员对5#、6#焦炉的208根高炉煤气连接弯管的不锈钢膨胀节进行检查统计，发现大多数都不同程度出现腐蚀情况，急需全部更换，否则会形成安全隐患，发生煤气中毒现象，威胁操作人员生命安全。根据现场实际情况，研究确定解决方案。

2016年3月18日～2016年5月31日，改造施工。3月18日～24日更换机侧，3月25日～27日机侧打压试漏处理；3月28日～4月3日更换焦侧，4月4日～6日焦侧打压试漏处理，4月7日具备置换高炉煤气条件。

2016年4月～5月，6#高炉煤气连接弯管进行全面改造，改造结束后，通过打压实验，具备置换条件后，立即置换试用。

2016年5月1日～5月31日，对安装后的高炉煤气弯管进行跟踪观察使用情况，确认改造达到预想的效果。继续进行同样程序改造5#焦炉的高炉煤气弯管。

3.2创新点

根据焦炉在不同使用周期的膨胀特点，使用无缝钢管焊接，解决煤气泄漏问题。改变连接弯管的设计，将波形膨胀弯管改为无缝钢管。由于现场条件所限，对每根高炉煤气连接弯管的要求不同，设计难度较大，所以必须采取现场制作、安装、焊接，现场施工难度大。

3.3运行情况

当前5#、6#焦炉共208个高炉煤气连接弯管已经全部完成改造，改造后彻底杜绝了高炉煤气在弯管处的泄漏，有效消除了安全隐患，提高了焦炉安全系数。

3.4效果比较

改造实施后，大大提高了高炉煤气弯管的机械强度和密封性能。高炉煤气泄漏报警问题得到解决，煤气报警由原来的700～800PPm降低为0PPm。改造实施前后高炉煤气连接弯管对比见图2和图3所示。

3.5社会效益

高炉煤气弯管改造后彻底杜绝了高炉煤气在弯管处的泄漏，消除了安全隐患，提高了高炉煤气使用的安全系数。

3.6附图

图1 高炉煤气连接弯管改造前后对比图

图2 改造实施前高炉煤气连接弯管

图3 改造实施后高炉煤气连接弯管

4  结论

通过对高炉煤气连接弯管的设计改造实施，我们实现了消除原设计的缺陷，不锈钢膨胀节承受高炉煤气中水分和杂质的腐蚀性较差，经过长期的使用，出现小的漏点，逐渐发展扩大使煤气泄露浓度增加，故障点发展成面，时刻威胁到职工操作的安全，必须彻底消除隐患。更换后机械强度高、密封性能好的无缝钢管耐腐蚀性比原使用的不锈钢膨胀节更好，不容易出现漏点，从而保障了高炉煤气通过连接弯管处时不再漏煤气。

参考文献：

[1]  官习艳，马作仿，熊树林．高炉煤气管道的腐蚀及预防措施[J]．冶金动力，2011（6）：22-25．

[2]  杨建华，阚兴东，石熊保．炼焦工艺与设备[M]．北京：化学工业出版社， 2006：59-60．

[3]  郑国舟．焦炉技术管理规程 [J]．燃料与化工， 1993：75．