螺旋裝煤對堆密度的影響及改進措施

張 赟

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

螺旋裝煤對堆密度的影響及改進措施

張 赟

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

螺旋裝煤是借助于機械裝置將煤均勻、定時、定量地裝入炭化室,螺旋裝煤在裝煤過程存在高轉速與低轉速的差別。在螺旋裝煤后期平煤低轉速運行時,將使上部煤料的堆密度減小,高向堆密度差值達到103 kg/m3。提高低轉速條件下的下煤量,有利于上部煤料的密實,減輕結焦末期收縮。對降低爐頂空間溫度,改善炭化室頂部石墨生產有積極作用。

螺旋裝煤 堆密度 改進

1 螺旋裝煤特性

螺旋裝煤的裝煤機理是:裝煤車煤斗中的煤沿下部水平螺旋輸送機運行,利用螺旋桿上的螺旋葉片旋轉過程的推動作用,將倉中的煤推向裝煤口。影響螺旋裝煤量的有關參數為:葉片直徑,螺旋桿直徑,螺旋葉片升角,螺旋桿轉速和牽引速度,螺旋升角,螺旋桿旋轉方向,擋煤板,煤的粒度,煤與葉片的摩擦系數。

螺旋桿和葉片直徑及轉速構成螺旋裝煤的技術特性。對于葉片直徑來說,在螺旋桿直徑一定的情況下,選擇大一些的葉片直徑,有利于臨界轉速的降低,但是在同樣轉速的情況下,煤的軸向速度會增加,煤越過螺旋桿成為循環煤量的可能性也會增大,裝載過程中的粉塵量也會增多。在葉片直徑一定的條件下,螺旋桿直徑的大小決定了輸煤空間的大小,對煤的裝載有很大影響,即螺旋桿直徑越大,螺旋葉片之間的自由空間越小,煤塊在葉片間的自由空間越小,煤塊在葉片間的裝載阻力也將增大,但是螺旋桿直徑不能太小否則會使循環煤量增多。

圖1 葉片直徑與螺旋桿直徑示意圖

2 裝煤堆密度分析

2.1 平均堆密度

平均堆密度作為整體因素影響著煉焦過程,平均堆密度低這就意味單位體積內的煤量少損失產量。反之,平均堆密度高不但可以提高單孔炭化室的產量,同時由于煤粒間的空隙率減少,有利于不同組分的煤粒子在煉焦過程中的相互作用、相互結合,得到質量均勻、優良的焦炭。

表1收集分析了5.5 m焦爐與6 m焦爐各10孔炭化室的煤線高度、濕煤量,計算出平均堆密度分別為0.783 t·m-3和0.789 t·m-3,可以看出自由重力裝煤與螺旋裝煤相比平均堆密度相差不大,說明兩種裝煤方式均能滿足設計要求的裝煤量。

表1 自由重力裝煤與螺旋裝煤平均堆密度比較

2.2 高向堆密度

煤料高向堆密度的變化尤其重要。如堆密度不均,一方面不能充分利用炭化室容積。另一方面防礙結焦過程中煤的均勻成熟,使煤內結焦速度有高有低。成熟不均會導致推焦時煙塵彌漫。為防止這種現象,就必須延長結焦時間,使結焦速度慢的部分也轉為高溫焦炭。另一部分煤還會或多或少的過火,耗熱量必然升高。

由于從炭化室內直接測量堆密度存在很大困難,只有進行冷態模擬試驗。本試驗設置10個Φ100、高30 mm的圓筒,將其依次重疊其中最下部一個一端密封。從1.5 m高度向試驗裝置裝煤,當煤裝滿至300 mm后,由上至下依次稱量每個圓筒內煤的質量可以得到不同高向上的堆密度,試驗結果見圖2。

圖2 落煤高度與堆密度關系

從圖3中可知,自由重力裝煤高向堆密度之差為98 kg/m3,螺旋裝煤高轉速高向堆密度之差為82 kg/m3,說明螺旋裝煤的高向堆密度分布好于自由重力裝煤。

圖3 現有轉速和轉數條件下裝煤情況示意圖

但是螺旋裝煤在裝煤過程存在高轉速與低轉速的差別,在螺旋裝煤后期低轉速運行時,將使上部煤料的堆密度減小,高向堆密度差值達到103 kg/m3,這樣在高轉速與低轉速之間存在一個較為明顯的分層。從實際生產可以看到,螺旋裝煤的頂部焦炭收縮劇烈,爐頂空間高度明顯大于自由重力裝煤的爐頂空間高度。

2.3 分析結果

(1)高轉速條件下螺旋裝煤的高向堆密度好于自由重力裝煤,能改善焦炭質量的均勻性。

(2)兩種裝煤方式條件下,平均堆密度的變化不大均能滿足設計要求裝煤量。

(3)螺旋裝煤在高轉速與低轉速切換時,會在炭化室內造成較為明顯的分層,導致炭化室上部煤料堆密度下降,結焦末期收縮劇烈,爐頂空間增大,荒煤氣裂解和煤粉石墨化,裝煤孔之間石墨生長速度加快。

(4)在炭化室內,堆密度由下至上遞減。最大的堆密度位于裝煤孔下方的炭化室底部。堆密度取決于裝煤的連續性,兩個裝煤孔同時裝煤時,堆密度最高;兩個裝煤孔交替裝煤時,堆密度居中。

3 改進方法

3.1 生產現狀

我廠5#、6#焦爐現采用螺旋給料裝煤,但存在以下兩個重要問題:

(1)裝煤量不夠。5#、6#焦爐炭化室有效容積為38.5 m3,設計裝干煤量28.5 t。但采用螺旋給料裝置后,平均每孔炭化室干煤量僅為27.06 t比設計少裝煤1.5 t。新1#、2#焦爐同樣也采用螺旋給料,平均每孔炭化室干煤量為27.60 t比設計少裝煤0.9 t。直接的影響就是減少單位時間內的焦炭產量。

(2)頂部煤料密度小。螺旋裝煤在裝煤過程存在高轉速與低轉速的差別,在螺旋裝煤后期平煤低轉速運行時,將使上部煤料的堆密度減小,高向堆密度差值達到103 kg/m3,這樣在高轉速與低轉速之間存在一個較為明顯的分層。從實際生產可以看到,螺旋裝煤的頂部焦炭收縮劇烈,爐頂空間高度明顯大于自由重力裝煤的爐頂空間高度。直接影響造成爐頂空間溫度過高,荒煤氣裂解化產收率下降及石墨生長加快。

3.2 改進措施

以6#焦爐裝煤車為例螺旋給料運轉參數(見表2)。螺旋給料裝置轉速為:

高速為:28.5 r/min

低速為:14.2 r/min

表2 螺旋給料運轉參數

由上述條件計算可以得到:

螺旋給料低速輸送能力Q低=72.4 kg/r=1028 kg/min

螺旋給料高速輸送能力Q高=70.9 kg/r=2020 kg/min

可以看出螺旋轉速的高低對每轉裝煤的影響差別不明顯,差別關鍵在于單位時間內轉數不同所引起的下煤量差別。5#、6#焦爐現螺旋給料采用的是4級電機,共分為4/6/8/12所對應的轉數為:1494 r/min;996 r/min;747 r/min;497 r/min。因此要提高裝煤后期的煤量并增加上部煤料堆密度需要提高低轉速的輸送能力。

(1)提高螺旋低轉速

現采用電機轉速的是6級和12級,由實際標定的現有螺旋給料輸送能力可知:單位時間的輸送能力為2∶1。如將電機低轉速調整到8級即:使用6/8級轉速,則單位時間的輸送能力為2∶1.5。則同等時間下裝煤量提高1.5倍。按前述6#爐裝煤車低轉速裝煤量4.2t計算,則裝煤量增加為4.2×1.5=6.3 t。則總裝煤量增加為:202.2-175.7+6.3=32.8 t

(2)調整螺旋轉數。

通過提高螺旋低轉速后在同等時間內增加了裝煤量,但超過設計裝煤量這也給焦爐生產帶來不利影響,因此必須調整螺旋轉數。6#焦爐裝煤車標定得出螺旋高低轉速為:0.82轉/s;0.45轉/s。總裝煤時間為150 s。高轉數為353轉,低轉數為78轉(包括20轉啟動時低轉數)如圖3所示。

從圖4可以看出通過提高螺旋低轉速后,適當增加螺旋高轉速的時間和轉數,可以減少低轉速的時間,而使總裝煤量由30.65 t提高到31.63 t增加近1 t達到設計要求裝煤量。

圖4 改進后轉速和轉數條件下裝煤情況示意圖

4 效果

(1)提高單孔裝煤量至設計值,提高了單位容積的焦炭產量。

(2)提高低轉速條件下的下煤量,換而言之提高對上部煤料的沖擊力,有利于上部煤料的密實,減輕結焦末期收縮。對降低爐頂空間溫度,改善炭化室頂部石墨生產有積極作用。

(3)裝煤時間減少,但減少量不明顯只有7 s。

THE INFLUENCE OF THE SPIRAL COAL LOADING TO BULK DENSITY AND THE IMPROVE MENTMEASURE

Zhang Yun
(Panzhihua Iron and Steel Group,Panzhihua Steel and Vanadium Co.Ltd.Coal Chemical Plant,Panzhihua,Sichuan 617000,China)

The spiral coal loading is to ask for help from the machinery to spiral coal loading is even and settles,meteredly into the turns the room,the spiral coal loading at pack the coal process exist high turn soon with low turn soon of difference,at the helix expects the even coal after pack the coal low turn to circulate soon,will make a density that the upper part coal anticipate let up,high attain the 103 kg/m3toward a value with bad density.Raise low turn soon under condition of next the coal quantity,be advantageous to the that the upper part coal anticipate solid,ease the knot burnt last phase con stringency. Improve the to turn the room coping graphite to produce to have the positive effect towards lowering a heat of space temperature.

spiral coal loading,bulk density, improvement

2010-03-08

張赟,男,高級工程師。