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煤焦油加氢技术
200 t /h 大型干熄焦装置投产时快速达产的方法
作者:化小北 来源:煤化工信息网 浏览次数:2141次 更新时间:2021-04-12

  随着高炉和焦炉大型化建设,干熄焦装置大型化是未来发展方向。目前我国现有的干熄焦装置处理能力 65 ~ 260 t /h,从处理能力可分为小、中、大 型,小型处理能力小于 125 t /h,中型处理能力 125 ~ 170 t /h ( 不 包 括 170 t /h) ,大 型 处 理 能 力 170 ~ 260 t /h[1],世界最大干熄焦装置是首钢京唐260 t /h,包钢焦化厂稀土钢炼焦部 200 t /h 干熄焦装置是世界在运行第二大,我国干熄焦装置不论数量还是处理能力都已位居世界第一。现中小型干熄焦装置投产达产时间一般在 10 天左右,大型干熄焦装置采用中小型投产达产方法,达产时间一般在 20 ~ 30 天之间。因干熄焦装置每次中修历时一个多月,在每次中修后大型干熄焦投产达产时间长,造成后道工序高炉生产困难,研究大型干熄焦装置快速达产的方法迫在眉睫。

  1 分析大型干熄焦装置投产的方法

  1. 1 温度参数的分析和调控

  1. 1. 1 温度参数分析图 1 为干法熄焦系统内各温度点位置示意图。由于大型干熄焦装置冷却室直径和高度大于中小型干熄焦装置,煤气烘炉结束后,大型和中小型干熄焦装置 T5 温度都达到 800 ℃时,其它温度参数存在差异,中小型与大型干熄焦装置的温度值如表 1所示。

  正常生产时,斜烟道牛腿砖 T6 '的实际温度在650 ℃以上。分析大型和中小型干熄焦装置温度参数表,中小型干熄焦装置斜烟道牛腿砖温度更接近正常生产时的温度。煤气烘炉转入投红焦时,烘炉装置拆除和烘炉人孔门封堵,大型干熄焦装置约需要 1. 5 h 左右,而中小型干熄焦装置约需 1 h 左右;大型干熄焦装置投红焦前冷氮气对循环系统置换需1. 5 h,中小型置换需 45 min 左右。因此,大型干熄焦装置 T5 被置换冷却到600 ℃以下,T6 在300 ℃左 右,T4 在 300 ℃ 左右; 而中小型 T5 被置换后仍在650 ℃以上,T6 在 400 ℃ 左右,T4 在 450 ℃ 左右。此时,大型干熄焦装置斜烟道牛腿砖和分流板砖的温度在 300 ℃左右,而中小型牛腿砖的温度在400 ~ 450 ℃之间,投红焦时,中小型干熄焦装置温度恢复时间比大型短。所以,大型干熄焦装置投红焦 15 d后仍出现排焦温度不均匀、局部排出红焦、预存室压力波动、循环系统混乱,甚至出现浮焦现象。

  一般大型干熄焦装置余热回收装置选用热管换热器,热管换热器设备参数要求其入口温度不大于45 ℃,为保护热管换热器设备,整个烘炉过程热管换热器内部必须通有流动的水; 而中小型干熄焦装置余热回收装置一般选用副省煤器,烘炉前期,为提高 T2 温度,副省煤器不投入。因此在烘炉前期,大型干熄焦装置 T2 温度最高被提高到 120 ℃左右,而中小型可提高到 160 ℃ 左右,大型干熄炉冷却室水汽大部分未被驱除。另外,煤气烘炉烧嘴安装在 T3部位,此部位是煤气燃烧热能传递最少的部位,烘炉结束后,大型干熄炉冷却室水汽仍未被驱除,所以大型干熄炉此部位是每次中修后下焦最不畅的位置。

   1. 1. 2 温度的调控

  装红焦时,中小型干熄焦装置为避免浮焦采用连续装焦使料位快速越过牛腿根部或盖住牛腿装到环梁部位开始排焦的方法。而大型干熄焦装置在煤气烘炉结束后,冷却室圆周温度达不到正常生产时焦炭排出的温度,且干熄炉采用双斜道结构,其不易浮焦,所以采用连续装焦 4 到 5 炉后,开始边排焦边装焦,排焦的过程中逐步提高 T3、T4 的温度,延长红焦提高斜道牛腿和分流板温度的时间。

  1. 2 循环风量匹配的分析与调控

  1. 2. 1 循环风量匹配的分析

  烘炉结束后,大型干熄炉 T3、T4 温度与中小型相差甚远,转入生产时,大型干熄炉中央下焦快,冷却壁挂焦,中央红焦冷却时间和风量不足,T10升高,为迅速冷却中央红焦,需增加循环风量,但增加循环风量时,周边焦炭继续被冷却,同时冷却壁砖的温度也被逐步冷却,挂焦继续恶化,周边挂焦范围越来越扩大,中央下焦范围逐步缩小,斜道口周边焦炭被挂在冷却壁上的焦炭阻挡无法下降。因此,逐步增加循环风量,继续冷却斜道口周边被阻挡的冷焦炭和中央下焦范围越来越缩小的红焦,此时 T6 不是随着循环风量增加而升高,而是逐步下降,导致锅炉入口负压越来越大,预存室压力频繁波动,T10不均匀,循环系统越来越混乱。

  1. 2. 2 循环风量的调控

  大型干熄焦装置投产时,循环风量增加首先是随着装焦量增加而增大,其次是料位在牛腿根部时,应保持一个合适的循环风量值运行,具体值是根据焦炭盖住斜道时,锅炉入口压力和 T6 温度的变化而定。在大量排焦时,锅炉入口压力与温度呈缓慢增长趋势,同时冷却室圆周温度呈上升趋势,此循环风量是一个合适值,第三是保持在该循环风量下运行,且料位装到环梁以上后,锅炉入口负压与正常生产时相差约- 0. 1 kPa 左右,此时可以继续增加循环风量,但循环风量增加应避开装焦和预存室压力频繁波动期,风量增加后锅炉入口压力与温度仍呈缓慢增长趋势,待循环系统压力稳定后再增加风量,第四是烘炉结束转入装焦时,冷却室挂焦,循环系统内循环风量分布不均匀,循环风量应在预存室微正压的状态下增加。

  1. 3 循环系统压力的分析与控制

  关键压力参数主要是预存室压力和锅炉入口压力,图 2 是循环系统各部压力测量位置示意图。表 2是正常生产时,预存室压力在 0 Pa 左右,锅炉入口压力与循环风量匹配表。表 2 中锅炉入口压力随着预存室压力的波动而在其范围内上下波动。

  烘炉结束转入装焦时,冷却室挂焦,循环系统内循环风量分布不均匀,一般导致预存室压力波动大,锅炉入口负压比正常生产时大 - 0. 1 kPa,但锅炉入口负压远低于表 2 的值,应立即降低循环风量,及时调整预存室压力放散阀,控制其预存室压力为微正压,循环风量降至锅炉入口压力 P6 比正常生产时大- 0. 1 kPa,通过调控预存室压力调节阀使炉内压力呈规律波动在 ± 80 Pa 之内。

  1. 4 炉内料位的控制

  大型干熄炉中修之后再投产与新投产干熄炉料位的控制有所不同,中修之后的干熄炉,冷却壁已被焦炭磨擦过,工作面已适应生产状况,且正常生产时冷却壁水汽已被驱除,所以冷却室与斜道口下焦比较容易,保持料位高于环梁 4 m 左右; 新投产大型干熄炉未经过正常生产工况,水汽未驱除,工作面未经焦炭磨擦,冷却室圆周下焦非常不畅,料位的控制需根据冷却室圆周温度和锅炉入口温度而调整,若温度特别低,料位在冷却室部位应停留一段时间,让红焦逐步提高冷却室和斜道口温度,使冷却壁温度上升到类焦油状粘结物融化的温度,当 T3、T4 温度趋势一直上升,此时料位可越过环梁部位,但不高于其4 m,防止循环风量小可燃气体成分超标,存在安全隐患。

  1. 5 风道的调整

  投红焦初期由于冷却室周边温度太低,红焦直接接触冷却壁,防止砖的升温速度快,风道周边翻版开度 80% ,中央 20% ,随着冷却室温度逐步提升,排焦逐渐增大,防止中央排红焦,周边挂焦,排焦温度不均匀,调整周边风道翻板开度 20% ,中央 80%,随着周边排焦均匀,排焦温度趋于正常,逐步调整中央风道翻板开度 60% ,周边 40%[2]。 

  1. 6 排焦方式的调整

  中小型干熄焦装置投产时冷却室圆周温度以及斜道口温度都非常接近正常生产时的温度,排焦方式一般采用连续排焦。而大型干熄焦装置装入 4 ~ 5 炉时,开始排焦,采取小量排焦,红焦装入冷却一段时间后,冷却室圆周温度随着红焦装入温度处于恒定的状态,此时采取大排的方式,待排焦温度上升且冷却室圆周温度也在上升,停止排焦。重复以上的排焦方式,直到冷却室圆周温度达到类焦油状的粘结物不残留在冷却壁的表面,排焦时间延长,停排焦时间减少,逐步转入连续排焦的方式。

  2 调控要点

  ( 1) 温度与压力变化趋势是指导整个操作方法的灵魂,前期升温和控制压力稳定非常关键。( 2) 循环风量增加时需注意冷却室以及锅炉入口温度和压力变化的趋势。( 3) 料位的控制需把握冷却室圆周温度和锅炉入口压力。 ( 4) 风道调整应注意排焦温度和冷却室圆周温度的变化。(5) 排焦方式随着排焦温度和冷却室圆周温度以及锅炉入口温度的变化而调整排焦方式。 

  3 结束语

  包钢焦化厂稀土钢炼焦部 2 座 200 t /h 大型干熄焦装置采用此方法投产,中修结束仅用 5 d 达产,新投产装置仅 10 d 即达产,其达产时间缩短 10 d 左 右。每次在投产时创经济效益 133 万元,挽回损失68 万元,工序能耗节约 5. 9 万元,共累计直接经济效益 206. 9 万元。提早为高炉提供优质焦炭,提高高炉生产能力约 1% 。同时不仅回收红焦显热,而且还减少有害物质向大气排放。因此,大型干熄焦装置投产时快速达产的方法值得同行借鉴。