安鋼140 t/h干熄焦生產探索與實踐

張紀民 陳昕 李學志 王新會 杜玉對

(安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼140 t/h干熄焦生產探索與實踐

張紀民 陳昕 李學志 王新會 杜玉對

(安陽鋼鐵股份有限公司)

結合安鋼140 t/h干熄焦生產實際,介紹了干熄焦生產過程中所存在的問題,分析并找出了解決問題的方法,對干熄焦生產的穩定順行和焦炭質量的穩步提高有重要的保障作用,具有較強的指導借鑒意義和推廣價值。

干熄焦 氣體循環 冷強度 熱強度

0 前言

安鋼焦化廠140 t/h干熄焦工程于2008年3月26日動工,2009年6月8日投產,2009年6月23日達產。該工藝采用高溫高壓自然循環雙壓余熱鍋爐,自身除氧,全自然水循環,煙氣系統中的受熱面分為高壓部分和低壓部分,為國內干熄焦發電工藝首創。該工藝的優勢是設備運行平穩、投資較低、熄焦效果好、回收紅焦余熱效率高。相對于中溫中壓工藝可提高10%～15%的發電效率,每年多創效益800萬元。該工藝的投用,不但節約了大量的水資源,利用了紅焦余熱發電,還可以提高焦炭強度,防止濕法熄焦時產生的污染性氣體和粉塵,較好地解決了冶金行業所必須面對的高能耗、高污染兩大難題[1]。

該工藝配套的是一組2×55孔6 m焦爐,設計周轉時間為19 h。由于焦炭在干熄爐內要停留1.5 h～2 h,相當于延長了燜爐時間,對此在生產中實施了6 m焦爐18 h周轉時間的生產模式。但6 m焦爐18 h周轉時間的生產模式不但需要解決焦爐生產組織上操作時間、焦爐標準溫度確定等問題,同時需要解決焦爐焦炭產量超過140 t/h干熄焦的處理量的問題。

1 生產模式設計

1.1 操作時間的確定

一組2×55孔6 m焦爐共有110孔炭化室,按原設計每孔炭化室10min的操作時間,整個循環需要1100min,合計約18.3 h,超出了18 h的周轉時間,無法實現正常生產。若將操作時間設定為9min,整個循環共需要990min,合計16.5 h,除完成正常操作外,還余1.5 h的檢修時間[2]。因此生產中將6 m焦爐的每爐的操作時間確定為9min是可行的。

1.2 熄焦模式的確定

該工藝設計處理能力為129.11 t/h,最大處理量140 t/h。而安鋼焦化廠執行18 h周轉時間后,紅焦的平均生產量為136.28 t/h,最大生產量為148.67 t/h,均超出了140 t/h干熄焦的生產能力。根據計算,得出"九干一濕"的熄焦模式,與140 t/h干熄焦設計處理能力基本匹配。

1.3 排焦模式的確定

由于安鋼焦化廠140 t/h干熄焦排焦系統是單皮帶運行,需要留有一定的檢修時間,不可能實現18 h連續排焦。結合操作經驗,確定的生產計劃是白班檢修1.5 h,其它時間連續排焦的運行模式。

2 存在問題及分析

2.1 焦爐單爐操作時間

在實際生產過程中,發現制約操作時間的最大因素是熄焦車的操作時間。在最大速度為3.0 m/s的情況下,熄焦車在8#焦爐 (近干熄爐端)的每爐平均處理時間為9.07min,而在7#焦爐的每爐平均處理時間為9.87min,總平均每爐處理時間為9.47min,不能滿足每爐平均處理時間為9.00min的生產要求。

2.2 干熄爐操作

由于安鋼140 t/h干熄焦排焦系統是單皮帶運行,白天需要留有1.5 h的檢修時間,我們要用16.5 h左右的時間排出2230 t左右的焦炭,平均每小時排焦135 t,比設計的129.11 t/h高出6 t/h,處理量過大,易造成鍋爐入口溫度和排焦溫度偏高。且處理量的增大對循環風機的操作也帶來較大困難,循環風量提升過快,易造成焦炭的浮起;提升較慢,排焦溫度過高,嚴重影響正常生產。

2.3 干熄爐焦炭燒損

空氣中的氧氣在干熄爐內與 CO發生反應生成CO2,而 CO2又與熾熱的焦炭發生碳熔反應,生成CO,從而導致焦炭燒損。其化學反應如下:

從以上反應可以看出,循環氣體中導入空氣是為了降低 CO濃度、提高安全系數,但同時也導致焦炭燒損。目前,國內各干熄焦工藝廠家對空氣導入量的要求大約為100 m3/t焦左右,循環氣體中 CO的含量一般控制在3%左右。而焦炭的燒損也較高,一般在2%左右[3]。

2.4 焦爐標準溫度

在周轉時間為19 h,采用濕法熄焦的狀態下,焦爐的標準溫度為機側1280℃、焦側1340℃,焦餅中心溫度為1020℃.采用干法熄焦后,周轉時間縮短為18 h,焦爐標準溫度先確定為機側1290℃、焦側1350℃,實測焦餅中心溫度為1033℃,分析認為焦餅中心溫度過高。

3 探索與實踐

3.1 縮短熄焦車處理時間

要縮短熄焦車的操作時間,首先在確保安全的前提下,提高熄焦車的運行速度,使其最大速度由原來的3.0 m/s提高到3.3 m/s;其次,提高旋轉焦罐的低速運行速度,縮短低速運行時間,平均每爐縮短4 s;最后,科學安排濕熄爐號,將濕熄爐號安排在7#爐 (遠離干熄爐端),利用干熄消火車與濕熄消火車兩套設備作業,縮短操作時間。

3.2 優化干熄爐操作

干熄爐排焦時,按照以下程序進行:在檢修結束后1 h～2 h,可以快速提高循環風量的百分比 (0.6%/min),冷焦排出量不低于142 t/h。在2 h以后,應降低循環風機的變頻增加值 (≤0.3%/min),冷焦排出量先降低至約120 t/h,待風量提高后再逐漸加大,但不大于138 t/h。檢修開始后逐漸將排焦量降低至約80 t/h,然后停止排焦。其具體操作關系如圖1、圖2所示。

圖1 循環風量與時間關系圖

圖2 排焦量與時間關系圖

為保證鍋爐入口溫度不大于960℃,當鍋爐入口溫度大于900℃時,打開循環風量旁通調節閥,控制鍋爐入口溫度。在風量操作上,將循環風機變頻器的調節模數由1%精確到0.1%,使風量的增減調節更加精確,防止焦炭浮起。

3.3 降低焦炭燒損率

根據資料可以計算出循環氣體爆炸極限 CO的下限濃度為7.5%,也就是說,循環氣體中 CO的濃度在7.5%以下時是安全的[4]。根據這一計算結果,將循環氣體中 CO的濃度控制在5%～6%,空氣導入量大約為60 m3/t焦左右,其余風量用氮氣補充。

3.4 降低焦爐標準溫度

由于焦爐標準溫度為機側1290℃、焦側1350℃時,實測焦餅中心溫度為1033℃,反映出焦餅中心溫度稍高。當標準溫度降低為機側1285℃、焦側1345℃時,此時實測焦餅中心溫度為1007℃,考慮到焦炭要在干熄爐內燜爐約1.5 h,該溫度還是合適的。

4 效果分析

1)通過采取以上改進措施,熄焦車的平均處理時間每爐縮短為8.4min,完全滿足了每爐平均操作時間9min的生產要求;循環風量穩步提高,不會出現焦炭浮起,冷焦排出溫度不大于180℃,鍋爐入口溫度控制在880℃～960℃之間;通過對空氣導入量的調節控制,循環氣體中 CO的含量一般保持在5%～6%之間,根據實際測量,焦炭的燒損約在1.1%左右。CO含量與燒損率關系見表1。

表1 CO含量與燒損率關系

2)2009年7月干熄焦達產以來,焦爐周轉時間一直保持18 h,熄焦方式保持“九干一濕”,各種車輛運行平穩;焦爐溫度均勻穩定,焦爐各項系數優良,焦炭成熟均勻;干熄爐運行平穩,循環風量調節均勻,發電運行平穩高效,焦炭燒損穩定保持在1.1%左右;焦炭質量大幅度提高,煉焦耗熱量顯著下降 (見表2),產能也大幅提高,僅2009年下半年就多產焦炭31673.82 t。

表2 干熄焦與濕熄焦指標對比

3)由于干熄焦炭在水分、粒度及強度等方面都較濕熄焦炭的穩定性提高,高爐使用后爐況穩定,焦比降低,產量提高,2800 m3高爐可降低焦比約40 kg/t～50 kg/t鐵 。

5 結語

改進后焦爐及干熄爐操作更加緊密,設備運行速度提高,要求操作更加精準、精心,防止各類操作及設備事故的發生。同時,干熄焦工藝對設備維修人員提出了更高的要求,不但要快速解決各種設備故障,更要能預防設備故障的發生。

通過對安鋼140 t/h干熄焦系統及配套工藝上的設施改造及操作制度的改進,使干熄焦工藝產生了良好的經濟效益,焦爐年產量提高了6萬 t,焦炭質量M40提高了0.2百分點,對焦爐及干熄爐的操作具有借鑒意義。

[1]潘立慧,魏松波.干熄焦技術.北京:冶金工業出版社,2005:11-13.

[2]余振東,蔡承佑.焦爐生產技術.沈陽:遼寧科學技術出版社,2003:95-96.

[3]尹勇,梁治學.干熄焦焦炭燒損率與蒸汽產量的探討[J].燃料與化工,2008,39(1):13-15.

[4]謝全安,田慶來.煤氣安全防護技術.北京:化學工業出版社,2006:91-96.

EXPLORATION AND PRACTICEON ANGANG140 t/h COKEDRY QUENCHED(CDQ)PRODUCTION

Zhang Jimin Chen Xin Li Xuezhi Wang Xinhui Du Yudui
(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

Combining the production practice ofAngang’s140 t/h CDQ,it briefly introduced the problem in CDQ production process,analyze and find a solution to the problem.It’s very important to the stable of CDQ production and improve of the coke qualitywith strong practical significance and value.

CDQ Gas circulation Cold strength Heat intensity

聯系人:張紀民,廠長,教授級高級工程師,河南.安陽 (455004),安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠;

2010—4—1