上升管

上升管是由封閉電爐排出爐內氣體的管道，因在電爐上方，一般與電爐爐蓋水平面夾角大於45°， 故稱上升管。

基本介紹

• 中文名：上升管
• 外文名：riser
• 相關行業：冶金
• 相關學科：機械設計製造
• 材料：鋼鐵
• 功能：導出氣體

簡介

上升管裝在焦爐爐頂上升管口， 用以導出炭化室內粗煤氣的焦爐附屬設備。上升管由筒體、橋管和翻板座 (又稱水封閥閥體)構成。上升管筒體是鑄鐵的或用鋼板焊制的圓筒，內襯粘土磚;也有的製成帶有夾套或呈螺旋管狀結構，在夾套或螺旋管內通水或有機載熱體， 以回收荒煤氣顯熱。橋管上部設有水封蓋， 以防粗煤氣逸出污染大氣。橋管的轉彎處設有氨水噴嘴，用以噴入熱氨水，藉助於氨水蒸發冷卻粗煤氣。橋管上還設有蒸汽噴嘴或高壓氨水噴嘴。當往炭化室內裝煤時， 利用蒸汽或氨水噴射時產生負壓引導粗煤氣進入集氣管， 以減少由裝煤孔逸散的煙氣。翻板座上裝設一翻板 (又稱水封閥)，當炭化室出焦時，翻板關閉，從橋管噴下的氨水沿翻板四周溢流，形成水封，以防止粗煤氣從集氣管逸出。為改善焦爐爐頂操作條件，還可在上升管筒體外增設隔熱罩，以減少上升管的熱輻射。

上升管

操作規程

1、操作前必須穿戴好勞動保護用品。

2、爐上行走時，嚴禁踩煙除塵孔蓋，防止掉入炭化室中。

3、打開消煙除塵孔或清掃上升管時，應站在上風側。

4、禁止不管橋管翻板清掃上升管。

5、清理橋管、集氣管，應注意風向，防止煤氣中毒。

6、集氣管放散時嚴禁推焦或打開焦炭，已成熟的焦爐號上升管蓋，放散著火時應立即熄滅。

7、用完的各種工具必須放於規定地點，清掃孔蓋的小鏈必須完整可靠，防止掉下傷人。

8、非本崗位人員不準使用和操作本崗位設備。

9、及時檢查液封水量及下水情況，防止外溢損害爐體。

10、禁止鐵器掉入炭化室。

防結焦措施

上升管的主要作用是排出荒煤氣，荒煤氣中的焦油蒸汽受到冷卻或遇到冷的換熱界面冷凝析出，荒煤氣冷卻溫度越低，焦油析出量就越大。當析出的液態焦油遇到上升管內的高溫環境時( 如荒煤氣上升管入口處高溫荒煤氣及爐內的輻射熱)，焦油發生熱解和熱縮聚重新汽化生成石墨，而且溫度越高，上升管內石墨的層積量也會越多，層積的殘留物附在換熱界面使熱回收難以長期進行，影響上升管的使用。

1、提高上升管內壁溫度。針對上升管不同內壁溫度可選用不同導熱係數的金屬耐高溫材料，將這些材料混搭卷制焊接成上升管內壁，即低溫壁面處選用導熱係數較小的材料，減少導熱，提高壁溫；高溫壁面處選用導熱係數較大的材料，加強導熱，降低壁溫。同時，布置合理的上升管換熱面，嚴格控制荒煤氣冷卻溫度。

2、對上升管採取保溫措施。對上升管進行保溫處理，可以很好的提高上升管內壁溫度，同時也有利於改善焦爐爐頂的操作環境。

3、上升管內設焦油導流裝置。設定導流裝置可以將冷凝的焦油直接引導流淌到爐頂空間的煤料或焦餅上燒掉，避免了冷凝的液態焦油流淌到上升管根部而重新汽化、固化堆積；同時設定導流裝置還有增強管內擾動、加強換熱、加速焦結物脫落的功能。

4、保證上升管內壁光滑。結焦沉積物的生長要有附著位置，凹凸不平的上升管根部的粘土磚表面就是結焦物生長的絕佳位置。可以採用在其表面塗矽酸鈉或釉等材料，形成玻璃狀覆膜來保證壁面光滑。

5、改變換熱工質的流量。煤在炭化室內成焦後期或延遲推焦時，荒煤氣生成量減少，溫度降低。若換熱工質流量不變，就會造成荒煤氣在上升管內溫降過大，析出大量焦油。因此，可以配備必要的儀表及自動監控系統對不同時期的荒煤氣流量和溫度加以監測，及時調控工質流量，嚴格控制荒煤氣冷卻溫度。

環隙堵渣

氣化爐在實際生產運行過程中會出現氣化爐上升管環隙堵渣的情況。上升管環隙間的 結垢、堵渣，將會導致氣化系統出現一系列非正常現象，影響氣化爐的安全穩定長周期運行。

判斷依據

(1)氣化爐液位下降較為明顯，氣化爐去閃蒸系統的大黑水調節閥自動關小；

(2)洗滌塔液位升高，洗滌塔補水閥關閉；

(3)氣化爐出口合成氣溫度偏高；

(4)氣化爐托盤溫度上升；

(5)因上升管環隙堵塞，導致來自氣化爐的粗煤氣向後續洗滌設備帶水帶灰嚴重，表現為文丘里管壓差增大並出現波動；

(6)氣化爐壓差呈減小趨勢，其中GE氣化爐壓差為氣化爐爐膛壓力與氣化爐 粗煤氣出口管線處壓力之差；

(7)大黑水流量增加，高閃氣氣量明顯增大。

原因分析

1、氣化用原料煤的影響

煤中灰分含量較高，高溫反應後得到的熔渣偏多，造成激冷水系統中的離子濃縮，來自氣化爐燃燒室的粗煤氣中含有大量的酸性氣體溶於激冷水中，易與黑水中的離子形成低能量穩定物質，附著在下降管外壁和上升管內壁上。

2、氣化爐激冷室結構尺寸的影響

粗煤氣離開燃燒室，經下降管進入激冷室激冷洗滌後，沿下降管與上升管環隙上升，離開氣化爐，因環隙空間較下降管空間偏小，相同氣量的乾粗煤氣 突然經過較小橫截面積的通道，粗煤氣流速會突增，細小灰渣 更容易被高速的粗煤氣帶入後續系統，尤其是高負荷情況下。

3、氣化系統水質的影響

外排廢水量偏小，不足以保證氣化系統的水質。根據設計要求，氣化爐大黑水中固體質量分數約 0.5%，而氣化爐大黑水中固體質量分數已經超過 0.7%，水質差，則激冷水的激冷效果及洗滌效果減弱，粗煤氣更容易 通過上升管環隙造成後系統帶水、帶灰。

調整措施

一旦判斷出下降管與上升管間的環隙堵塞時，可採取以下主要措施，來調整對氣化爐的操作。


降低氣化爐負荷並相應調整激冷水量，負荷由原來的70%降至 50%。降低氧煤比，由472減至460，以穩定氣化爐爐溫及粗煤氣的溫度。停止鎖斗順序控制系統，緩慢打開鎖斗反衝洗閥，給氣化爐補充液位。當氣化爐去閃蒸系統的大黑水調節閥處於手動(MAN)模式時，手動調小其閥位，減弱或防止合成氣串到閃蒸系統中。因氣化爐向後系統帶水嚴重，導致洗滌塔液位漲幅較快，當洗滌塔補水閥處於手動(MAN)模式時，調小補水閥的閥位，以穩定洗滌塔液位，調低變換冷凝液進洗滌塔塔盤調節閥的閥位。適當加大其他運行系列的洗滌塔補水，降低除氧器液位，防止振動過大。調低氣化爐合成氣出口處變換冷凝液調節閥的閥位，進一步保持洗滌塔液位穩定。

預防措施

1、改善氣化用煤的煤質

儘量選用灰分低的煤種，及時對氣化用煤的組分進行分析，並根據原料煤的情況，調整操作。

2、穩定工藝操作

加減氣化爐負荷及調整氧煤比時，一定要緩慢， 避免大幅度波動；合理調整激冷水量，保證氣化爐中粗煤氣的激冷洗滌效果；控制好閃蒸系統真空度，保證黑水的閃蒸效果。

3、改善系統水質

增大外排廢水量，保證氣化系統水質達標；增加 大、小黑水排放量，提高系統水循環量；按時進行水質分析，並根據灰水懸浮物的含量，調整分散劑、絮凝劑加入量；增加水處理設備，如電化學處理裝置，對灰水槽來水進行部分淨化處理等。

4、設備的改造

改善激冷室內件的尺寸:適當增加下降管底部鋸齒的高度，以穩定粗煤氣進入上升管環隙時的波動；依據以上對環隙橫截面積及下降管橫截面積的計算可知，上升管內徑增加 10%時，相同氣量的粗煤氣經過環隙通道時的流速與經過下降管時的流速相比，由原來的1.68倍降低至 1.07 倍，經過激冷室水浴洗滌後的濕粗煤氣的流速增加由原來4.69 倍降低至 3.03 倍，可見適當增加上升管內徑尺寸，更有利於粗煤氣中的灰塵在激冷室內沉降。

5、工藝的改造

一是在下降管中央位置，均勻布置噴淋裝置，如設定有中間激冷器的下降管結構，對來自燃燒室的粗 煤氣充分洗滌除塵，降低進入上升管粗煤氣中的含塵量；二是在下降管頂部粗煤氣入口處，設計導流管，將粗煤氣進入下降管的模式由直線型改造成旋流型，依靠離心力作用，加大粗煤氣中灰塵的冷卻分離等，儘可能降低上升管環隙的結垢。