焦炉加热输配系统的安装与检验.docx

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焦炉加热输配系统的安装与检验

 焦炉加热输配系统的安装与检验

唐山科源环保技术装备有限公司

       前言：

焦炉加热输配系统是炼焦制气的重要生产环节，技术难度较大，安装检验过程中必须依照标准、严格把好质量关。

在安装与检验上，要求设计、施工单位一定要具备相当的技术水平和施工能力，本着对建设单位高度负责的态度保证工程质量。

本文介绍了焦炉加热输配系统的安装程序、安装注意事项和系统检验过程及要求，并对检验过程中所发现的一些问题提出了改进方案和设想。

       一、焦炉加热输配系统简介

       焦炉是依靠外来燃气或自产焦炉煤气对炼焦煤进行加热的装置，所用的加热燃气有焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气或其它混合煤气。

焦炉加热输配系统，即是将这些燃气进行调节输送到焦炉，用于加热炼焦煤的一系列管道、管件及设备的总称。

       1.1加热输配系统基本内容

       1.1.1输配管路及附件

       主要包括焦炉煤气管、高炉煤气管、混合煤气管及管路上的法兰、阀门和取样装置等。

       1.1.2测量装置

       1.1.2.1煤气流量的测量

       共设置五套流量孔板，在焦炉煤气预热器前的总管上安装一套，在高炉煤气管道上安装两套，混合煤气机、焦侧各安装一套。

       1.1.2.2煤气温度的测量

       在焦炉煤气预热器前后总管上各设一个测温点，在高炉煤气总管上设置一个测温点。

       1.1.2.3煤气压力的测量

       高炉煤气、焦炉煤气管道上各设置一个测压点。

       1.1.3加热煤气设备及其它装置

       1.1.3.1煤气预热器

       为保证焦炉煤气的入炉温度，焦炉煤气管道在炉间台总管部位，应装有煤气预热器。

       1.1.3.2自动调节翻板

       为稳定加热煤气的压力和调节流量，在流量孔板后装有煤气自动调节翻板。

       1.1.3.3旋塞

       在焦炉煤气及高炉煤气管道上分别设置调节旋塞和交换旋塞，用来开闭煤气及执行煤气换向。

例如：

在唐钢焦化厂3#焦炉上，高炉煤气管上装有76个旋塞，焦炉煤气管上装有74个旋塞。

       1.1.3.4煤气冷凝液排放装置

       此装置亦称冷凝液水封，用来将煤气输送过程中的冷凝液引入水封，然后排入水沟。

       1.1.3.5其它装置

       主要包括煤气安全防爆装置、煤气放散装置等。

       1.2加热输配系统布置简介

       1.2.1煤塔炉间台输配系统的布置

       炉间台部分主要设置煤气引入管，焦炉煤气管道和高炉煤气管道均由外部架空引入，其中焦炉煤气管道从机侧引入炼焦车间，而高炉煤气管道则从焦侧引入炼焦车间，在炉间台部位分成两股进入地下室。

它们在炉间台的结构形式，见下图1-1。

       1.2.2焦炉地下室输配系统的布置

       高炉煤气管道布置在地下室机、焦两侧，焦炉煤气主管位于接近焦炉的中间位置偏机侧。

焦炉可以用高炉煤气加热，也可以用焦炉煤气加热。

焦炉煤气的热值较高，多被应用到城市煤气和炼钢炉。

高炉煤气热值较低，用于焦炉加热时需混入一定比例的焦炉煤气，以提高热值。

加热煤气管道地下室部分的布置，可见下图1-2。

       二、输配系统安装

       2.1输配管路及附件的安装

       2.1.1总体原则及注意事项

       2.1.1.1水蒸汽管道安装要横平竖直，水平管道纵、横向弯曲允许偏差DN＜100mm时，每10m不超过5mm；DN＞100mm时,每10m不超过10mm；全长超过25m时总偏差不超过25mm。

立管垂直度偏差，每米不超过1.5mm；全长超过5m时，总偏差不超过8mm。

       2.1.1.2煤气输送管道安装坡度为3~5‰，以保证煤气中的冷凝液流入冷凝液水封，避免煤气带水。

       2.1.1.3水蒸汽管道安装坡度应≥2‰，在管道终端或低处，应安装疏水装置。

       2.1.1.4阀件应按设计要求安装，未注明特殊要求者，可根据阀件特性及介质流向，安装在便于操作的地方。

       2.1.2具体安装

       2.1.2.1安装前的准备工作

（1）外购管子和阀件应有出厂合格证，其型号、规格、材质应与设计要求相符合，代用件应有设计部门的核定文件。

（2）管子和阀门不得有砂眼、裂纹或其它缺陷，阀件应打压合格。

       （3）煤气阀要做严格的打压实验：

将煤气阀清洗后涂50#机油，然后通入0.03MPa的压缩空气打压，风包体积为0.03m3，一小时漏汽率≤3%为合格。

       2.1.2.2管道安装

（1）下喷管与横管的连接

       下喷管的安装要保证与炉体的垂直度。

由于投产后在生产中需要经常清扫和更换小孔板（小孔板位于横管与下喷管的接头处），这就要求下喷管与横管接口处不能别劲，否则小孔板接口拆卸后不易安装，给生产操作带来很大困难，因此，横管与下喷管的连接通常须在650℃以后进行。

但为了减少热态工作量，经与设计部门协商，冷态连接部分下喷管和横管，同时机焦两侧分别留出五排下喷管，在650℃以后再和横管相连接，这样不仅可以避免因炉体膨胀而导致靠机、焦两侧的管体错位的问题，还为以后的热态工程减少了工作量。

（2）高炉、焦炉煤气主管的敷设及分配支管的连接

       焦炉煤气主管部分在地下室里组装，找正后与室外管道相连接。

管道中心位置应以焦炉纵向中心线为标准来测量，要求与其平行，调整好之后再开分配支管口。

分配支管所有法兰面应在同一水平面上，法兰中心应在一条线上，公差为±5mm。

为了提高施工精度，在支管定位划线和支管开口方面采用如下措施，以保证安装精度及质量。

       a.划线时采用统一基准原则：

全管道采用拉线测量，如图2-1

       采用这种方法可避免累积误差，以提高定位精度。

划线时应特别注意横向中心线与燃烧室中心位置符合设计要求，其距离公差为±3mm。

b.开孔焊接采用隔跳法对于焦炉煤气管，相邻一组旋塞的支管口相距较近，为了减少其变形影响，可采用隔跳法开口焊接，如图2-2所示

       （3）煤气取样装置的安装

       煤气取样装置是为煤气化验人员取样化验而设置的，应安装在便于操作的位置。

安装时应注意，取样接管不宜过长，以免撞坏造成煤气泄漏。

       2.2测量装置的安装

       2.2.1流量孔板的安装 

        2.2.1.1流量孔板必须安装在直管段上，不允许在弯管附近安装孔板。

孔板前后的直管段长度最小为：

前侧为管径的10倍，后侧为管径的5倍，且在其前后长度为两倍直径的直管段内不允许有任何突出部分（如凸出物、焊缝、温度计或压力计套管等）。

       2.2.1.2孔板在安装之前，应将其表面的油污用棉纱擦去，应特别注意保护孔板的尖锐边缘，严禁用砂布或锉刀进行辅助加工。

       2.2.1.3必须保证孔板的开孔中心和管道中心在一条直线上，孔板的入口端面应与管道中心垂直，孔板的锐孔要迎着流速方向。

       2.2.2测温仪表的安装

       2.2.2.1最好将接触式测温仪表插到管道中心，感温元件的工作端应处于管道流速最大处，切勿将感温元件插到流动介质的死角区，一般插入深度为200~300mm，保护管道逆着流体方向，流速大时应倾斜安装。

       2.2.2.2煤气管道上安装热电偶，可用气割或电钻开孔，然后装上相应法兰或接头，为使测量元件与被测介质（煤气）有更多的接触面，测温元件可以斜装，与管道成0~40°角。

       2.2.3测压元件的安装

       2.2.3.1取压点不宜选择在涡流区或截流区，压力表的安装地点应力求避免振动和高温影响，取压口到仪表之间的截断阀应装在靠近取压点的地方。

       2.2.3.2为保证系统的密封性，在安装压力仪表的工程中管路连接应尽量采用焊接，少用活接头。

       2.2.3.3测量煤气压力的压力仪表，应安装于管道上半部，如图2-3所示。

       2.3加热煤气设备及其它装置的安装

       2.3.1煤气预热器的安装

       煤气预热器，见图2-4，其作用是将来自回收车间的焦炉煤气加热到40~50℃，以防止煤气中的焦油、萘等冷凝下来，而堵塞管道或管件，并使入炉煤气温度稳定，加热煤气采用的饱和蒸汽，压力为0.7MPa，温度为169.6℃，煤气走管程、蒸汽走壳程。

       2.3.1.1安装前准备

       煤气预热器属压力容器，应有制造厂焊接质量证明。

另外应对设备的焊接质量做严格检测，特别是对热交换管进行严格检查，具体方法为：

将压力为9.7MPa的水打入壳程，持续时间为2h，注意观察管程，若无水渗出则表明设备合格，可以安装。

       2.3.1.2本体安装

       找正设备位置中心，确保设备垂直度偏差不得超过1/1000，法兰、阀门连接处的衬垫材料应密封严密，不得泄漏。

       2.3.2调节翻板的安装

       调节翻板的作用是调节煤气的压力和流量，并不起关闭作用。

安装前要检查翻板与外壳间隙，要求间隙均匀，无卡塞现象；翻板转动须灵活省力；翻板轴的固定须牢固；应注意翻板的全开全闭位置，并在摇柄处标出记号。

        另外，安装时还应注意其与连接法兰处的密封，以避免煤气泄漏。

       2.3.3旋塞的安装

       旋塞是用来开闭煤气及执行煤气换向的设备，旋塞有四种：

焦炉煤气用调节旋塞和交换旋塞，高炉煤气用调节旋塞和交换旋塞。

       2.3.3.1安装前的准备工作

       2.3.3.1.1旋塞外形检查

       从安全角度出发，旋塞制作要求较为严格，要求旋塞处于全开状态时孔的侧边错台允许1mm，底部错台允许3mm。

阀体及阀芯应加工严密，其表面不应有裂口、气孔、蜂窝及其它降低密封效果的缺陷。

        2.3.3.1.2旋塞的压力实验

（1）试压标准：

用压缩空气进行试验，压力为0.01Mpa，使用0.03m3

的风包，持续30min之后，压降≤0.005Mpa（考虑温度校正）为合格。

（2）试压方法：

旋塞应在以下两种位置上分别进行试验。

       第一种位置——关闭状态。

       第二种位置——全开状态。

       （3）其它准备工作：

       a.在旋塞阀体上应刻上“全开”“全闭”的刻印，公差±1mm，在这里需要特殊说明的是，当安装交换旋塞时，应注意区分A、B型两种型号，且应标明记号，以免搞错。

       高炉煤气A型与B型交换旋塞，见示意图2-5。

       焦炉煤气A型与B型交换旋塞，见示意图2-6。

       b.注意油眼清洁、畅通 

       c.打压结束后，旋塞阀芯涂50#机油，并用纸板将两端法兰及除碳口处封严，以防掉入灰尘影响严密性。

 打压夹具基本形式，如图2-7所示。

       使用该夹具时应注意丝杠不能压得过紧，以免旋塞受压发生变形，影响其严密性。

       使用这种夹具可缩短准备时间，极大地提高了打压效率，节省了人力。

打压完毕的旋塞，为了防止进入脏物，用原包装塑料袋罩上放在一边

准备安装。

       2.3.3.2本体安装 

       试压完毕后可安装旋塞，安装过程中应注意以下几点 

（1）要求沿焦炉纵向所有交换旋塞标高完全一致，公差±3mm。

旋塞法兰面要呈水平状态（横向、纵向均水平），以免影响将来旋塞扳把不能垂直地面，影响交换传动的安装质量，要求公差±3mm，这点应特别注意。

（2）交换旋塞安装时要特别注意方向（旋塞上已打好“全开”“全关”

刻印），A、B型旋塞的初始状态必须按设计位置安装，方向不能安反，因为它直接影响废气与煤气交换的工艺过程。

交换旋塞安好后，将旋塞清洗一遍，涂上50#机油即可进行管道总体试

压。

       2.3.4煤气冷凝液排放装置的安装冷凝液排放装置，如图2-8所示。

       2.3.4.1安装前的准备工作 

       安装前应对设备做检漏实验，方法是将水加至溢流口处，保持一昼夜，观察各焊缝及连接管处是否渗漏，以不漏为合格。

检查其有效水封高度是否符合设计要求，水封高度如图2-8所示，检查各连接管口是否齐全。

       2.3.4.2本体安装 

        将设备找正、垫平、固定，设备垂直度偏差不得大于1/1000。

冷凝液排放装置应安装在煤气管道最低点处，安装时必须保证煤气排液管与冷凝液排放装置接口管连接处密封严密，不得有煤气泄漏。

       2.3.4其它装置的安装 

       2.3.4.1安全防爆装置（防爆阀）的安装。

如图2-9所示

       防爆阀上的隔板安装前均须进行破裂试验，试验压力为工作压力的1.25倍。

当工作压力P为5~20Kpa时，试验压力为P+20Kpa。

试验中为了减少防爆膜的有效厚度，在防爆膜上面刻画“#”字或“米”字形沟槽。

隔板材料一般为工业用纯铝板。

       安装隔板（防爆膜）时，一定要注意质量及完整性、动作部件的灵活性、阀盖以及密封部位的严密性。

       2.3.4.2放散管的安装 

       放散管的作用在于当送煤气或停煤气时，气体需要置换将空气排放出来。

安装时应注意阀门开启灵活，位置便于操作，阀门与法兰连接处密封性要好。

       三、系统检验 

       3.1系统管道清洗 

       3.1.1水管用水清洗 

       管路过长，支管过多时可分段冲洗，冲洗时采用设计最大流量和压力的水冲洗，当出水口无杂物且进、出口水的透明度和水色基本一致时，冲洗完毕。

       3.1.2蒸汽管用蒸汽吹洗 

       由进汽口引进蒸汽，沿汽流方向预先拆除水管上的阀门和连接疏水器的法兰，分段吹洗，每次吹一个排汽口，排汽口接到室外，截面大于被吹截面的75%。

首先通入少量蒸汽预热管道，当排汽温度接近进汽温度时，缓慢开大进汽阀门。

维持吹洗蒸汽压力在设计最大压力的25~75%之间，流量为设计流量的50%左右，每个排汽口反复吹两次，每次约15分钟。

吹洗后对可能积存污物的部位，应拆开单独清除。

       3.1.3煤气管用压缩空气吹扫 

       吹扫压力可小于工作压力，气流速度为30~50m/s，用贴有白布的木板在吹出口测试3~5s，以板上无污迹为合格。

吹扫完毕后对可能有积存物的部位，拆开单独清除。

       3.2系统试压 

       3.2.1试压标准：

       试压通常采用0.01MPa的压缩空气，持续30min，压降不超过初压的10%为合格。

       3.2.2试压状态：

       a.调节旋塞打开，交换旋塞关闭； 

       b.交换旋塞打开，调节旋塞关闭； 

       c.调节旋塞、交换旋塞皆开。

       漏气率计算公式：

       漏气率=（1-P2T1/P1）×100%

式中：

P1——初压（Pa）

P2——终压（Pa）

T1——初温（℃）

T2——终温（℃） 

       焦炉煤气管道系统试压合格后即可连接横管，而高炉煤气试验合格后，上部与废气开闭器连接的一米管道暂不安装，因为在烘炉过程中，废气开闭器的位置有可能移动。

       3.2.3旋塞的检查 

       对加热煤气管道旋塞的安装情况进行检查和调整是一项必不可少的工序。

因为焦炉的工艺性非常强，如果旋塞开闭状态不正确，很可能导致煤气爆炸。

       3.2.1检查A、B型旋塞开闭状态是否与设计相符。

       加热煤气管道旋塞分高炉旋塞和焦炉旋塞，调节旋塞都是一致的，交换旋塞分A型、B型，在初始状态，必须保证A、B型旋塞的交叉开闭，这是由焦炉的工艺原理来决定的。

       3.2.2拉线检查旋塞扳把是否在一条直线上，对偏离情况作出记录。

工艺上要求废气与煤气的交换周期一定要准确无误，且要保证这一周期与扳把在拉条上的运行灵活程度有着最直接的关系。

在检查这一项时，我们发现旋塞扳把的位置不太理想：

（1）焦炉煤气旋塞扳把离拉条较近。

（2）高炉煤气旋塞由两根拉条带动，偏离拉条的扳把数量基本均衡。

       究其原因，法兰盘已经固定，中心线一致，这说明旋塞的螺栓中心线位置不规范，造成旋塞安装之后，总体水平直线不太理想，稍微偏离一个角度。

       发现这一问题以后，我们决定采取以下措施：

       a.由于中间焦炉煤气旋塞普遍较紧，造成滑块夹在扳把中滑动受阻，我们可将拉条位置稍稍外移，在托架底部适当垫些薄铁板，将别劲的扳把给以烤正； 

       b.对于高炉煤气，旋塞扳把可直接烤正。

       分析以上出现的问题，笔者提出一个设想：

主管上的支管先点焊连接，将旋塞扳把找正后，再利用支管来进行角度调整，应不失为一种行之有效的办法。

       结语：

焦炉加热输配系统是炼焦制气厂的重要生产环节，而煤气又是易燃、易爆、有毒气体，作为焦炉加热输配系统安装与检验的施工人员，必须熟悉焦炉加热输配系统的生产工艺，精通所用设备、管道、阀门、旋塞及其附件的特性；掌握设备、管道及附件的安装程序及使用标准；对易燃、易爆、有毒气体的输送应特别注意施工与运行过程中的安全与防范。

另外，为了确保施工安装质量，须慎重填写安装日记并编写竣工报告。

通过工作实践，深刻体悟焦炉加热输配系统的安装与检验。

2006-11-20