基于熱平衡原理提高安鋼140 t/h干熄焦率

向海飛 陳 昕 向 宇 高立東 靳迎武 高鋒林

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

基于熱平衡原理提高安鋼140 t/h干熄焦率

向海飛 陳 昕 向 宇 高立東 靳迎武 高鋒林

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼焦化廠140 t/h干熄焦干熄率偏低的生產(chǎn)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)干熄爐建立模型進(jìn)行熱平衡分析，進(jìn)而采取措施，優(yōu)化干熄焦操作及控制參數(shù)，從而有效提高了干熄焦率。

干熄焦 干熄焦率 熱平衡計(jì)算

0 前言

干熄焦工藝具有節(jié)能和環(huán)保雙重效益，其基本原理是利用惰性循環(huán)氣體與熾熱紅焦換熱從而熄滅紅焦，冷卻后的焦炭由排焦裝置排至運(yùn)焦皮帶，干熄后的焦炭質(zhì)量大大提高，有利于高爐冶煉。吸收了紅焦熱量的循環(huán)氣體，經(jīng)斜道、環(huán)形煙道、一次除塵器除塵后，進(jìn)入余熱鍋爐，在余熱鍋爐內(nèi)釋放熱量，產(chǎn)生高壓蒸汽用于發(fā)電，從鍋爐出來(lái)的循環(huán)氣體經(jīng)二次除塵，再由風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐循環(huán)使用。

1 概述

安鋼焦化廠現(xiàn)有7#、8#焦?fàn)t為2×55孔炭化室高6 m的焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭110萬(wàn)t，焦炭產(chǎn)量125.57 t/h，于2009年6月投運(yùn)了相匹配的140 t/h處理能力的干熄焦裝置。2014年140 t/h干熄焦年修時(shí)以抹澆注料的方式修補(bǔ)脫落的干熄爐下部耐磨鑄石板，投產(chǎn)后下料不暢。因周邊局部掛料，影響干熄爐內(nèi)紅焦均勻下落以及進(jìn)入干熄爐的惰性氣體均勻分布，不能很好的進(jìn)行熱交換，引起排焦溫度超過(guò)運(yùn)焦皮帶的耐熱溫度范圍，導(dǎo)致被迫降低干熄率。

因此，本文通過(guò)對(duì)安鋼140 t/h干熄焦進(jìn)行熱平衡計(jì)算和分析，找出干熄爐入方和出方熱量的分布情況，從干熄焦生產(chǎn)實(shí)際管理、操作等方面尋找提高干熄率的途徑。

2 干熄爐熱量平衡分析

2.1 熱平衡模型建立

對(duì)于干熄爐熱平衡，其特征關(guān)系為：帶入干熄爐的熱量=帶出干熄爐的熱量

帶入干熄爐的熱量有：裝入干熄爐紅焦的熱量、進(jìn)入干熄爐的低溫循環(huán)氣體所帶入的熱量、熄焦時(shí)部分焦炭燃燒所得到的熱量。

帶出干熄爐的熱量有：出干熄爐的高溫循環(huán)氣體帶走的熱量、隨高溫循環(huán)氣體出干熄爐焦粉帶出的熱量、排出冷焦所帶走的熱量、干熄爐循環(huán)氣體損漏所損失的熱量、干熄爐表面散失于大氣的熱量。

干熄爐的熱平衡樹(shù)如圖1所示：

圖1 干熄爐熱平衡樹(shù)

圖1中：

Qhj—干熄爐裝入紅焦帶入的熱量

Qrs—熄焦時(shí)部分焦炭燃燒所得到的熱量

Qxhl—進(jìn)入干熄爐的低溫循環(huán)氣體帶入的熱量

Qxh2—干熄爐出口高溫循環(huán)氣體帶出的熱量

QJF—隨高溫循環(huán)氣體出干熄爐的焦粉帶出的熱量

Qlj—排出冷焦所帶出的熱量

Qsl—干熄爐循環(huán)氣體漏損所損失的熱量

Qatm—冷卻段表面散失于大氣的熱量

由于干熄爐本體外泄的循環(huán)氣體量很少，一般視進(jìn)入干熄爐的低溫循環(huán)氣體量=出干熄爐的高溫循環(huán)氣體量，因此，可以忽略Qsl這部分熱量。

2.2 干熄爐熱平衡計(jì)算

對(duì)于數(shù)據(jù)的采集，大部分采用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量數(shù)據(jù)，對(duì)于測(cè)試條件允許和生產(chǎn)上沒(méi)有計(jì)量的重要數(shù)據(jù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。安鋼140 t/h干熄焦干熄爐熱平衡計(jì)算參數(shù)及熱平衡表，見(jiàn)表1和表2。

表1 干熄爐熱平衡計(jì)算參數(shù)

表2 干熄爐熱平衡表

3 提高干熄率途徑

由表2計(jì)算的熱平衡可以反應(yīng)出供給的熱量在干熄爐內(nèi)的分配情況。分析干熄爐熱量收入和支出的影響因素，同時(shí)針對(duì)干熄爐存在的問(wèn)題，重點(diǎn)采取提高干熄焦率的措施有以下幾點(diǎn)：

3.1 優(yōu)化操作

3.1.1 最大化控制循環(huán)風(fēng)量

循環(huán)氣體帶出的熱量為85.19 %，占有很大比例，因此提高循環(huán)風(fēng)量對(duì)提高焦炭處理量影響很大。生產(chǎn)操作中，循環(huán)風(fēng)量的控制以不造成焦炭浮起為原則，根據(jù)歷年操作經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)要求，按鍋爐入口吸力不超過(guò)1 200 pa為原則控制循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，盡可能提高循環(huán)風(fēng)量。帶走干熄爐內(nèi)焦炭熱量，提高干熄焦生產(chǎn)能力。

3.1.2 提高鍋爐入口溫度和干熄焦排焦溫度，確定合理排焦量

提高帶出干熄爐的熱量，即可提高干熄焦的處理量，因此在控制循環(huán)風(fēng)量最大的前提下，通過(guò)確定合理排焦量將排焦溫度控制在運(yùn)焦皮帶可承受的最大溫度200 ℃的上限值，同時(shí)將鍋爐入口循環(huán)氣體溫度控制到960 ℃的上限值，當(dāng)鍋爐入口溫度超標(biāo)時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)旁通風(fēng)量，來(lái)控制鍋爐入口溫度不超標(biāo)。

3.1.3 采用導(dǎo)入氮?dú)獾姆椒刂蒲h(huán)氣體可燃成分

干熄焦循環(huán)氣體可燃成分的控制方法有兩種，一種是連續(xù)的往循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充N(xiāo)2稀釋循環(huán)氣體中的可燃成分，另一種是采用導(dǎo)入空氣燃燒掉增長(zhǎng)的可燃成分。后者相對(duì)經(jīng)濟(jì)便捷，正常情況下，一般干熄焦采用導(dǎo)入空氣的方法控制可燃成分。由于導(dǎo)入空氣會(huì)加大焦炭燒損，帶入熱量，因此，生產(chǎn)中關(guān)閉空氣導(dǎo)入閥，采用補(bǔ)充N(xiāo)2的方法來(lái)控制循環(huán)氣體的可燃成分，另一方面，對(duì)干熄焦負(fù)壓段進(jìn)行系統(tǒng)排查，查找漏點(diǎn)并進(jìn)行堵漏處理，減少空氣漏入燒損焦炭而帶入系統(tǒng)熱量。

3.2 采取措施處理干熄焦?fàn)t周邊懸料

3.2.1 大小振幅交替排焦

焦?fàn)t正常出爐時(shí)，穩(wěn)定排焦振幅在25 %～30 %，在焦?fàn)t檢修期間，大小交替排焦，即小振幅(10 %)排焦一段時(shí)間后，突然加大排焦振幅至(45%)排焦1 min～2 min(以運(yùn)焦管狀皮帶不賭料為原則)。通過(guò)大小振幅排焦來(lái)改變干熄爐內(nèi)焦炭下料的速度，從而改變對(duì)掛料部位的作用力，達(dá)到處理周邊掛料問(wèn)題。

3.2.2 高低交替控制預(yù)存段料位

利用干熄焦定修或焦?fàn)t檢修時(shí)間，將干熄爐內(nèi)料位進(jìn)行一次由高到低的轉(zhuǎn)換，即檢修前將干熄爐料位堆至23 m左右，檢修期間采用大小交替的排焦方式，在保證排焦溫度不超標(biāo)的前提下，快速將干熄爐料位排至17 m左右。通過(guò)料位的高低交替，改變料位高度及裝焦時(shí)的沖擊力對(duì)干熄爐底部懸料部位的作用力，從而達(dá)到處理干熄爐周邊掛料問(wèn)題，改善干熄爐下料均勻性。

4 實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)干熄爐熱量平衡的分析，在干熄焦操作和參數(shù)控制上進(jìn)行一系列優(yōu)化，有效提高了干熄焦率，生產(chǎn)模式由原來(lái)的出六爐干熄焦一爐濕熄焦調(diào)整為出九爐干熄焦一爐濕熄焦的生產(chǎn)模式，干熄焦率提高了4.28 %，取得較好效果。

[1] 姚旭，李少杰，王勇峰.干熄焦系統(tǒng)熱能平衡診斷測(cè)試及其分析[J].工業(yè)爐,2011,33(5):44-47

[2] 潘立慧，魏松波．干熄焦技術(shù)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2005：7-11

IMPROVE THE RATE OF 140T/H CDQ BASED ON THERMAL BALANCE PRINCIPLE IN ANYANG STEEL

Xiang Haifei Chen Xin Xiang Yu Gao Lidong Jin Yingwu Gao Fenglin

(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd.)

The present situation and the existing problems in 140t/h CDQ production of Anyang steel was introduced ,the heat balance analysis was carried on a model of CDQ furnace, some measures were taken to optimize the CDQ operation and control parameters and effectively improve the rate of CDQ.

CDQ The rate of CDQ Thermal balance calculation

飛，工程師，河南.安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司焦化廠;

2017-1-4