太钢763米焦炉

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  摘要:太钢建设的7.63m焦炉完全使用德国先进技术,第一座焦炉已经投产30个月,第二座焦炉投产15个月。本文介绍了太钢7.63m焦炉建设特点和运行情况。

  7.63米焦炉是目前中国炭化室高度最高、单孔炭化室容积最大的焦炉,该焦炉是国内首次从德国引进的先进炼焦工艺技术,代表了当今世界炼焦工艺技术发展的方向,集中了炼焦工艺、焦炉机械、焦炉自动控制等方面的先进技术,具有国际领先水平。

  本次建设年产焦炭220万吨焦炉,2 70孔,炭化室高7.63米,复热式,三段单集气管,三个吸气管,干法熄焦(湿法熄焦备用),装煤除尘采用PROven 技术,出焦除尘采用地面站。7.63m焦炉剖面图如图1所示:

  加热方式 焦炉煤气下喷,混合煤气侧入,空气侧入,除炭空气下喷 煤气下喷,空气侧喷,自然通风 (COG加热)

  炉体结构特点 双联火道,废气循环,长短斜道,蓄热室分格,下部调节,分段加热,复热式焦炉 双联火道,废气循环,长短斜道,蓄热室分格,下部调节,高低灯头,复热式焦炉 双联火道,废气循环,长短斜道,高低灯头,复热式焦炉

  1.3.1 7.63m焦炉炉型为双联火道,分段加热,废气循环,焦炉煤气下喷,高炉煤气、空气侧入,蓄热室分格,复热式,超大型。7.63m焦炉加热系统气体流径如图2所示。

  1.3.2 该焦炉主要特点是炉体结构合理、严密,焦炉高向加热均匀,热工效率高,动力消耗少,环保优秀,操作环境和劳动条件好,装备水平国际领先。

  行走速度:向前20㎝/s向后10㎝/s 工作时间: 24小时/天。根据生产情况,两台设备一开一备,或同进运行

  材质:24CrMo5/Q345 横拉条是国内最长的,上横拉条材质是DIN标准牌号,国内焦炉第一次使用

  材质:51CrMoV4/50CrV4 弹簧材质在国内第一次使用,部分弹簧规格是国内最大的,在国内是第一次制造

  14 异型喷嘴 其6种规格,用于:鹅颈管、集气管氨水喷洒,鹅颈管蒸汽喷洒,熄焦系统的顶吸捕雾、除尘板清洗 异型喷嘴在焦炉上第一次使用

  17 液压换向机 包括:油箱/阀站/电机/蓄能器/应急风泵系统/8套油缸系统/现场换向机操作柜 全套设备进口,实现全自动换向和全自动加热功能

  3.1 建设工期最短,1#焦炉从2004年12月12日开工至2006年8月15日出第一炉焦,用时一年零八个月的时间。 2#焦炉仅用一年时间。一般焦炉建设期为2年。

  3.2 设计与施工同步进行,因为建设工期较紧,经常使用白图施工。如煤塔建设至少有三次大的变更,施工后修改,再修改。

  3.3 焦炉辅助设备在国内第一次使用,订货困难。如煤塔振动给料器、平板闸阀、90度大倾角皮带,熄焦塔的红铁木除尘装置、异型喷嘴、316Ti材质的挡焦斗,proven机械元件,红铁木材质的轨道枕木、装煤车的铁道扣件,焦粉刮板机、12m高×12m长的旋臂起重机等等。项目部工作人员在网上寻找,在国内四处奔波考察,求助于德国公司,历尽千心万苦,最终找到合适的供应商。

  3.4 耐火砖种类特别、砖型复杂。半硅砖在国内从未生产过,整座焦炉砖型达1076种。而6米焦炉的砖型只有400多种。因此耐火砖制造难度大,成品率低,供应期较长。

  3.5 焦炉设备使用材质特殊,大量使用特殊钢,供应厂家难找。经过大量考察比较,最终找到合适的供应商。如煤塔称重斗使用316L,熄焦塔挡焦斗采用316Ti,交换拉条使用Ni36,弹簧使用50CrV4,护炉铁件中纵横拉条使用24CrMo5,炉门衬砖固定螺栓使用0Cr23Ni13,推焦杆使用16Mo3,管道连接软管大量使用金属软管,密封垫片大量使用金属石墨垫片。

  3.6 建设过程,快速培养人才。项目部人员由缺乏建设经验变成焦炉建设行家。绝大部分项目部人员来自生产一线,从未搞过焦炉建设。在施工过程中边干边学,终成行家。

  四大车由德国公司、中国公司联合设计,中国公司承制,由设计制造单位和我单位人员共同调试。从半自动操作到全自动稳定运行共使用6个月时间。焦炉工艺设备由德国公司和我单位人员共同调试,1#焦炉从投产到达产仅用了4个月时间,并用7个月时间完成功能测试。 2#焦炉从投产到达产仅用了2个月时间,并用1个月时间完成功能测试。

  3.8调试过程中,在现场实施了上百项技术革新,使得设备运行更为安全、高效。主要技术革新项目有:

   冬季施工,采取了各种防冻措施。如焦炉大棚的使用,确保耐火砖的温度在5℃以上,在混凝土施工中搭帐篷通蒸汽保温,混凝土中配入防冻液。

   施工过程中,采用了多项施工新技术。例如上海五冶的下喷管安装法,185m大烟囱的倒模法,绝大部分基础采用预制管桩,2次灌浆料采用太钢建设公司的高强浇注料。

  PROven技术又称为炭化室压力调节技术,其核心内容是集气管负压操作,炭化室压力根据炭化室内荒煤气发生量自动调节,炭化室底部压力保持在40~60Pa,确保焦炉机侧、焦侧和炉顶区荒煤气不会向大气溢散。

  在桥管末端设计一个带有槽口的皇冠管,该皇冠管伸入一个可以调节水位的固定杯中,根据从上升管采集到的压力,固定杯中的水位可以调节,皇冠管上的槽口开度值也相应调节,对于炭化室内的荒煤气而言,这个皇冠管上槽口是荒煤气进入集气管的唯一通道,对皇冠管的槽口开度值进行适当的调节就可以获得所需要的炭化室压力,如图3所示。

  使用Proven技术可以改善焦炉操作环境,减少PAH(多环芳香烃)等有害物质的排放。如图5所示。

  燃烧室分段加热技术是大型焦炉解决燃烧室高向加热均匀性的一项技术,7.63m焦炉燃烧室分段加热是指在燃烧室底部、加热墙高1/3、2/3处分别设置空气出口,通过调节燃烧室底部空气出口与加热墙高1/3、2/3空气出口空气比例,达到调节燃烧室高向加热均匀性的目的。这种特性可导致燃烧过程中的NOX 含量减少,这种燃烧方法可使燃烧系统NOX形成最少,而温度分布最理想。

  7.63m焦炉引进专利技术,焦炉加热采用Batcontrol系统,根据装入煤水份、性质,及加热煤气种类、压力、热值等,自动计算加热煤气用量,自动控制、调节加热煤气用量,调控火道温度,保证煤气充分燃烧,减少燃烧废气中NOx含量, NOx含量小于500mg/m3,减少NOx对环境的污染。

  通过焦炉加热自动控制系统(如图9所示),实现了焦炉加热煤气流量、加热煤气热值的自动调节控制。控制过程中,根据炉温反馈,及时调整掺烧焦炉煤气流量。现阶段掺烧煤气大约5~7%,节省洁净、高热值的焦炉煤气,实现节能目的。目前,使用混合气加热,相当耗热量2400KJ/Kg,达到了性能保证值要求。

  德国公司为太钢7.63m焦炉开发了推焦和装煤计划系统。该系统不仅可以制定推焦计划,还可以显示焦炉机械操作状况,实现炼焦过程的在线控制和监管。主要功能有:

  Manutherm手动测温系统将人工测温数据与Batcontrol 系统计算机连接,实现数据反馈,确保Batcontrol系统及时调整加热控制参数等,保证焦炭成熟。同时实现了温度数据自动储存、曲线自动绘制等功能。

  3) 自动绘制曲线) 可以对多次温度测量值进行曲线) 可以选择测量直行温度、炉头温度、横墙温度,可以有选择地对直行、炉头或横墙温度的若干测量点进行测量。

  太钢7.63m焦炉湿熄焦采用CSQ工艺。CSQ系统包括熄焦泵房、熄焦塔、熄焦水喷洒管、捕尘装置、粉焦沉淀池、清水池、粉焦脱水台、粉焦刮板机。

  而CSQ熄焦是车皮进入熄焦塔,熄焦水从车皮底部进水熄焦,顶部喷淋捕雾,塔顶部除尘,塔地面冲洗。

  焦炉移动机械采用先进技术,自动化水平高,所有设备均为一人操作,一点定位停车,炉号自动识别,联锁对位,定位准确度±5mm,并配备应急柴油发电机,保障安全生产。

  炼焦耗热量已达到德国公司设计的7.63m焦炉功能保证值,通过不断调整、改进焦炉管理,炼焦耗热量指标能够达到国内最好水平。

  5.5 采用CSQ熄焦技术,焦炭水份稳定在不大于3%的范围,比传统湿法熄焦的焦炭低2-3%,有利于高炉作业。

  7.63m焦炉装煤除尘采用Proven技术、炉门采用Z型刀边,推焦车、配备炉门炉框自动清扫、头尾焦收集装置、摘炉门烟尘处理设施,拦焦车上配备炉门炉框自动清扫、头尾焦收集装置,推焦过程中烟尘采用除尘地面站,装煤车配备自动泥浆封盖、上下导套球面密封连接、采用德国专利装煤技术,上升管采用水封技术,集气管放散采用自动放散点火技术,焦炉各部位、每一个操作过程的烟尘均得到有效控制,改善了整个焦炉的操作环境,具有良好社会效益。

  另外,7.63m焦炉单孔产量高达45.3吨,与6m焦炉相比,要达到同样产量, 7.63m焦炉的日出炉数比6m焦炉少66炉,装煤、推焦次数少,逸出物少,具有内在环保优势。如表3所示。

  经过政府权威部门测试,太钢7.63m焦炉环保考核指标全部合格。包括烟囱废气中的NOx实测含量为237mg/Nm3,远低于欧洲考核指标500mg/Nm3,此项指标国内没有考核规定。

  1. 行业标准规定特级焦炉操作系数K总不小于85%。所谓的K总是指焦炉计划系数和实际系数的乘积,K总主要突出在焦炉炉操作过程中人的组织协调能力和设备的备用水平。7。63m焦炉自动化高,为充分发挥装备的先进功能,从根本上淘汰传统的操作理念,有必要用操作全自动化系数K自动代替原K总系数,K自动突出体现焦炉装备的先进性和对先进设备的维护、点检、定修水平。K自动的计算方法如下:

  6.1 上升管内结石墨。炉顶空间温度偏高,煤的细度不合理,是积石墨的主要原因。炉顶空间温度应小于850 ℃;德国设计公司要求煤的细度,小于0.5mm的煤不超过35% 。对已沉积石墨的上升管需要采取有效措施及时清理干净。

  6.3 CSQ熄焦塔挡焦斗与熄焦塔混凝土墙之间的密封方式欠合理,密封钢板脱落,影响生产。我们已对此结构进行改造,使用一段时间后效果好。

  6.4 Proven 系统机械部件存在设计缺陷, PEOVEN内部调节装置的连接部位采用螺纹连接,不牢靠,易松动, 导致调节装置和密封锥形体脱落, PEOVEN长期负压, 无法自动调节, 揭盖处理后才恢复正常。我厂对此联接方法全部进行改进。

  6.9 自动化程度高的焦炉及其设备需要有高素质的专业技术人员维护,包括机械、液压、电气、仪表、自控、通信专业,也需要有高素质的操作人员操作。以实现全自动化功能,确保低故障率、低消耗,延长焦炉及其设备的使用寿命,确保生产任务的完成,包括产量和质量,确保安全运行,环保达标。

  7.1.1煤线调试:调温组测量煤线,指导调节装煤量,保证煤线合格,自动化专业人员根据煤线数据调节装煤车程序;机械专业人员负责进行设备改进,提高装煤量。

  7.1.2稳定结焦时间:班组生产作业中提高操作水平,严格执行推焦计划;提高焦炉移动机械备用车完好率。

  调节废气开闭器上空气翻板,使燃烧室上部空气与底部空气的分配比由1:1调整到1:2,减少燃烧室上部空气量。

  7.1.5在消化吸收德国uhde公司7.63m焦炉先进技术的基础上,对7.63m焦炉加热系统进行创新调节,建立适合国情,适合太钢7.63m焦炉加热系统的调节模式,如修改了uhde7.63m焦炉喷嘴板尺寸的排列数据;通过调节喷嘴板控制燃烧室上下空气比例等。

  我们认为石墨沉积的主要原因是炉顶空间温度高,煤的细度不合适,控制炉顶空间温度和煤的细度可控制石墨增长。

  废气开闭器保温,蓄热室封墙严密,定期检查、及时喷补砖煤气道,使用自动加热,稳定结焦时间,使用CMC是降低7.63m焦炉的有效途径。

  7.63m焦炉鼓冷系统的产品焦油质量与4.3m焦炉产品煤气的质量指标基本相同,含氢量高,但热值低,7.63m焦炉比4.3m焦炉的焦油相比,焦油的密度大、含萘高、甲苯不溶物高。

  粗苯系统产品轻苯,7.63m比4.3m焦炉的含纯苯量高,重苯产生量少。例如:4.3m焦炉产生的轻苯含纯苯量65~70%,而7.63m焦炉产生的轻苯含纯苯量为70~78%

  7.63m焦炉吸入到化产系统的煤粉、焦粉多,焦油系统含渣多。同时炉顶空间温度较高,产生的轻苯的纯苯含量高,煤气的热值稍低。

  实践证明,7.63m焦炉建设项目成功,其装备水平高,使用性能环保、节能、自动化程度高、产能高,可推广建设。

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