應用低水分熄焦工藝改造焦爐的熄焦系統(tǒng)

1、第5期總第183期冶金叢刊Sum.183N o .52009年10月M ET ALLURGI C AL C OLLECTI O NSOct ober 2009作者簡介:謝東(1979-,助理工程師,本科,2003年畢業(yè)于黑龍江科技學院化學工程與工藝專業(yè)1應用低水分熄焦工藝改造焦爐的熄焦系統(tǒng)謝東(本鋼板材股份有限公司焦化廠,遼寧本溪117000摘要通過對比常規(guī)濕法熄焦工藝與低水分熄焦工藝的特點,總結低水分熄焦工藝的先進性與可實施性。應用低水分熄焦工藝改造焦爐熄焦系統(tǒng)取得了明顯效果。關鍵詞低水分熄焦工藝;改造;熄焦系統(tǒng)中圖分類號:T Q522.16文獻標識碼:A 文章編號:1671-3818(20

2、0905-0032-04APPL ICAT IO N O F LOW MO ISTURE CO NTENT CO KE QUENCH INGTECHN OLO GY O N REFO RM ING CO KE QUENCH INGS Y STE M IN CO KE O VENXie Dong(Benxi Steel &Ir on Company Coking Fact ory,Benxi 117000,L iaoning Abstract By compared with the conventi onal wet quenching technol ogy,the advance

3、and feasibility of l ow moisture content coke quenching technol ogy were su mmarized .Obvi ous effect was obtained by app ly 2ing l ow moisture content coke quenching technol ogy t o refor m coke quenching syste m in coke oven .Key words the l ow moisture content extinguishes craft;transf or mati on

4、;extinguishes the burnt syste m1前言作為高爐冶煉的主要熱源,入爐焦炭的水分指標的高低將會影響焦炭的發(fā)熱量,而水分的波動又會影響入爐干焦量的波動,從而引起高爐爐溫波動。因此,焦炭水分指標的高低及穩(wěn)定性在一定程度上直接影響高爐冶煉工序的能耗。在干熄焦裝置廣泛普及且日益大型化發(fā)展的今天,濕法熄焦作為傳統(tǒng)的熄焦工藝,在現(xiàn)有條件下目前仍然不能完全被取代,仍有改進的必要和提高工藝水平的空間。本鋼焦化廠1#、2#焦爐為本-76型4m 復熱式焦爐,服役年限30年,屬超期服役的老齡焦爐。2007年,因其常規(guī)濕法熄焦系統(tǒng)主體設備及管道腐蝕老化,無法滿足正常生產需要。經(jīng)專題研究論證,

5、認為采用原有設計原地更新的方案效果不佳、價值不大。鑒于此,我們決定參考同行業(yè)經(jīng)驗、自行設計適合老齡焦爐生產實際的低水分熄焦工藝系統(tǒng),改造更新原有的工藝及設備,改善老齡焦爐焦炭的水分指標。2常規(guī)濕法熄焦系統(tǒng)現(xiàn)狀由于常規(guī)濕法熄焦系統(tǒng)采用小水流噴灑方式熄焦,所以熄焦噴頭的供水速度與熄焦水被吸入焦炭中的速度相比太小,以致噴灑到熄焦車頂部的水被焦炭吸收,只有少量的水流到車廂下部。這就使常規(guī)濕法熄焦陷入兩難境地,要通過縮短熄焦時間獲得低水分的焦炭,就會導致熄焦車下部焦炭熄滅不充分,未達到燃點以下,即出現(xiàn)紅焦;要避免紅焦,熄滅車廂下部的焦炭就必須延長熄焦時間,這樣上部焦炭就會獲得過多的熄焦水,造成水分過多。

6、焦炭水分不均勻、不穩(wěn)定,直接影響高爐的操作制度。我們以往在生產過程中就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個問題,并經(jīng)常對噴灑管、熄焦時間等設備及參數(shù)進行調整,但是并沒有取得收效。從運行過程來看,濕法熄焦的過程是水與熾熱焦炭的換熱過程,期間伴有大量的熄焦水蒸發(fā)。從炭化室推入熄焦車內的紅焦運送到熄焦塔下,在這第5期謝東:應用低水分熄焦工藝改造焦爐的熄焦系統(tǒng)33里用分散水流進行噴灑,噴灑時間約為160s (數(shù)據(jù)采自本鋼1#、2#焦爐,噴灑水量約為1.41.6m 3/t 焦,用水量一般是理論需要量的34倍(理論用水量0.5m 3。在焦炭熄滅并瀝出多余水分之后,用熄焦車運走,并卸至焦臺上。這種熄焦方法的特征體現(xiàn)為:噴頭分布密集

7、、噴頭口徑小、數(shù)量多、熄焦時間長。從熄焦效果來看,2006年焦炭的月平均水分一直穩(wěn)定在6%以下,符合本鋼集團公司對焦炭質量的要求,但是對比焦化行業(yè)的同類型焦爐的焦炭水分的水平,1#、2#焦爐的焦炭水分仍有下降的調整空間。具體情況見圖1。 圖12006年焦炭月均水分情況3低水分熄焦工藝的先進性如前面所述,從熄焦水與紅焦接觸到達焦炭中心盡管速度很快,但還是需要一段時間(一般為幾十秒,期間伴隨著蒸汽的產生,還會阻礙熄焦水的吸入,使得焦塊在被冷卻達到目標溫度后,再經(jīng)歷一段較短的時間(一般為12s 才達到充滿水的狀態(tài)。低水分熄焦工藝正是利用這個原理,在一定壓力下,采用大水流噴射熄焦,使得熄焦水的供水速度

8、遠快于熄焦水被吸入焦塊中的速度,使這些大量被噴射的水。只有一部分在從上至下通過焦炭層時,被吸收并激烈汽化,其余大部分流過各層焦炭,一直到熄焦車傾斜底板,從車門上的孔與車門襯板縫隙中流出,以避免熄焦水在車內積聚淹沒及浸透焦炭,造成焦炭水分過高。車內各層,尤其是車底部熾熱的紅焦與熄焦水接觸激烈汽化而瞬時產生的大量水蒸汽,憑借其巨大推動力從下至上觸及并冷卻焦炭。熄焦時間以使焦塊冷卻到目標溫度而熄焦水僅有少量吸入焦塊為目標。有著巨大推動力的水蒸汽迫使車廂內焦炭處于一種“沸騰”狀態(tài),保證了車廂內的焦炭可以均勻得到冷卻,避免了常規(guī)濕法熄焦焦炭層厚度不均勻和車廂死角噴不到水而導致焦炭水分不均勻的現(xiàn)象。低水分

9、熄焦系統(tǒng)用柱狀水流噴射代替了傳統(tǒng)的噴淋方式,改善了焦炭在深度方向的水分分布,達到了短時間內的完全熄焦。根據(jù)焦炭粒度、溫度和熄焦車的條件,整個熄焦時間為5080s 。目前我國的鞍山鋼鐵公司焦化廠、杭州鋼鐵公司焦化廠、邯鄲鋼鐵公司焦化廠、湘潭鋼鐵公司焦化廠等,都在原有濕法熄焦基礎上實行了低水分熄焦,且都運轉良好。4低水分熄焦工藝的可實施性美鋼聯(lián)(UEC 開發(fā)的低水分熄焦工藝深入剖析了濕法熄焦原理,對傳統(tǒng)濕法熄焦的噴灑方式、噴灑量及控制方式加以改進,達到熄焦后焦炭水分均勻、穩(wěn)定且低的目的。采用低水分熄焦可使焦炭水分穩(wěn)定在3%5%之間,比常規(guī)濕法熄焦焦炭水分至少降低1%2%。該工藝能夠適用于原有的熄焦

10、塔。在低水分熄焦系統(tǒng)中,經(jīng)特殊設計的噴頭可按照最適合原有熄焦塔的方式排列,以便于更換原有的熄焦噴灑管。管道由標準管道及管件構成,因此能經(jīng)濟而快捷地安裝在原有的熄焦塔內,適合老焦化企業(yè)的熄焦系統(tǒng)改造。5方案設計基于專有技術、進口設備投資過高的原因,我們決定自行消化吸收低水分熄焦技術,自行設計適合本鋼焦化廠廠情的低水分熄焦系統(tǒng)。并確定了以下5條設計原則。(1成立項目攻關組,進行方案設計論證和施工圖設計。(2全部設備國產化。(3根據(jù)現(xiàn)場條件設計,系統(tǒng)投產后必須滿足使用功能。設計指標應接近甚至達到引進系統(tǒng)的理論指標。(4最大化利用現(xiàn)有系統(tǒng)的設備及設施,能繼續(xù)使用的設備、管道盡可能不更新,方案設計要求盡

11、可能降低工程量與施工難度。(5生產與工程改造同步進行,不申請專項改造、過渡時間。保證1#、2#焦爐18:00結焦時間焦炭產量,方案設計必須保證生產與施工安全、有序。依照上述設計原則,經(jīng)集團公司專家多次論證,我們設計了投資少、施工難度小、簡便可行,各設計參數(shù)滿足使用要求并預留出調節(jié)余量的合理的、切合實際的方案,并于2007年10月進行實施。6工程實施為降低焦炭水分,使熄焦水分配均勻且具有一定的壓力,需重新制作噴灑管并合理布置,以便產生分布均勻、液滴大小中等到偏大的噴霧,實現(xiàn)大流量實心錐噴灑,達到噴灑密集、有力、均勻、全覆蓋,使紅焦與水大面積充分接觸瞬間產生的水蒸氣受到噴34冶金叢刊總第183期射

12、水的壓制不能自由上行,只能向四周流動,使參與熄滅紅焦上升水蒸氣被洗滌凈化。同時,在一定程度上減少了蒸汽、焦粉和有害氣體的排出量。未汽化的水從熄焦車傾斜底板經(jīng)車門預先開好的孔及縫隙排出,以避免熄焦水在車內聚積浸透焦炭,造成焦炭水分過高。為適應上述噴灑方法,我們根據(jù)現(xiàn)場生產狀況重新設計了管道布置(見圖2,圖中只畫出一組支管的一部分。 圖2改造后管道布置示意圖具體施工方案如下:(1充分利用現(xiàn)有設備設施,水泵、沉淀池、滿流管、高位槽等均不做改造,節(jié)約投資。(2噴頭布置為方格式,有效覆蓋車廂內噴射作用面積。(3控制系統(tǒng)僅更改開關控制、時間控制、滿槽控制。(4氣動蝶閥的位置選擇盡量靠近水罐,降低閥軸扭轉力

13、矩;使用就近壓縮空氣做氣源,接入風源位置選擇在煤塔風包出口處,另引入0.5MPa 的N 2(儀表用風做備用氣源。(5更換部分結構梁、板、柱。(6施工與生產同時進行,管線敷設與生產交叉作業(yè),不影響生產,利用聯(lián)合檢修時間完成生產過渡。7系統(tǒng)調試(1標定熄焦車定車位置,并在攔焦車軌道上做好標記,要求視線良好,目的是保證整個車廂焦炭頂面完全被水管覆蓋。(2時間控制系統(tǒng)(時間繼電器式、滿槽顯示(滿槽停機加現(xiàn)場顯示安裝結束后聯(lián)動帶負荷試車,試車時間第一次取80s 。(3帶負荷試車成功后進行主下水流量調節(jié),即調節(jié)手動蝶閥開關量并做好記錄,觀察噴頭流量的分布和熄焦效果,初步達到要求后結束主管流量調整,記錄好覆

14、蓋不完全的車廂區(qū)域。(4統(tǒng)一規(guī)范熄焦車、焦臺操作崗位人員操作程序及操作質量水平。(5進行支管流量調節(jié),方法:將預制的內徑為140mm 、130mm 、120mm 的孔板分別按遞減原則在兩側支管法蘭處安裝,中部四根支管不安裝孔板,觀察熄焦效果。(6根據(jù)流量調整結果,試驗壓縮下水時間。每次壓縮時間為1s,最后確定下水時間為70s 。(7對其它局部噴頭口徑進行微調。(8更新熄焦車崗位操作規(guī)程及相關規(guī)定,進行操作培訓。(9投用。8改造效果(1改造前后各種指標對比表(見表1。表1改造前后各類指標對比表項目大塊焦水分/%熄焦時間/s 車輛操作方式熄焦效果改造前56160經(jīng)驗性動車不均勻、局部紅焦改造后45

15、80一次定位均勻、無紅焦(2水分指標降低情況。改造前(9月與改造后(12月焦炭水分對比情況見圖3。由圖3可以看出,焦炭水分指標由9月份的平均5.3%下降到12月份的平均4.4%,效果十分明顯。同時,12月份焦炭水分指標波動幅度降低了20%,說明焦炭水分波動保持穩(wěn)定。(3熄焦操作時間。常規(guī)熄焦操作時間160s,低水分操作時間縮短為70s 。實現(xiàn)了一點定位,簡化熄焦車司機崗位操作程序,避免了頻繁動車操作,減少了設備的工作頻率與機械往復沖擊,延長了走行系統(tǒng)的壽命周期。(4熄焦效果。在焦臺崗位上能直觀感受到焦炭散發(fā)的熱度,且晾焦期間內復燃面積減小70%,降低焦臺崗位勞動強度,降低K1、K2、K3皮帶燙

16、傷及燒損概率,延長了運輸皮帶壽命周期。(5整粒。由于低水分熄焦可以使焦炭處于跳動狀態(tài),所以低水分熄焦還有整粒功能,使焦炭的潛在缺陷提前釋放,使焦炭的塊度均勻,避免因焦炭進入高爐后破裂給高爐操作帶來的不利影響。(6由于焦炭經(jīng)過大流量沖擊,焦炭表面較改造前常規(guī)熄焦清潔,能夠在一定程度上改善高爐透氣性。(7運輸系統(tǒng)可直觀地發(fā)現(xiàn)水蒸汽、粉塵量明顯減少,改善了周邊環(huán)境。9結論(1從指標上看,本項技術攻關效果顯著,各方面收益較大,達到了預期的目的。(2從應用角度看,簡化了傳統(tǒng)操作程序,節(jié)約了一半的操作時間。(3從檢修維護角度看,延長了部分設備的壽命周期,降低了維護強度,減少了備件和材料的消耗。第5期謝東:應用低水分熄焦工藝改造焦爐的熄焦系統(tǒng)35圖3改造前后焦炭水分對比圖 參考文獻1馮安祖,付永寧,李修覺等.中國冶金百科全書煉焦化工卷.北京:冶金工業(yè)出版社,1992:59.2鄭文華,張曉光.常規(guī)濕法熄焦的改進與提高.燃料與化工,2002.3劉旺澤,張英民,漆天天.改進熄焦方式,降低焦炭水