[捣固焦炉配套干熄焦技术改进措施]焦炉捣固机

　　摘要:伴随着焦化行业的发展,由于在节省优质炼焦煤方面具有优势,捣固炼焦得到了大力发展。捣固炼焦产生的焦炭在粒度分布和堆密度等方面与顶装炼焦有着明显的区别,这对捣固焦炉配套干熄焦项目提出了更高的要求。本文主要是针对干熄焦气体循环系统设备进行捣固焦配套干熄焦的技术改进。
　　关键词:捣固焦 干熄焦
　　1、前言
　　焦炉按照装煤方式不同分为顶装（散装）焦炉和侧装（捣固）焦炉。捣固焦炉和顶装焦炉相比,在配煤过程中可以配入较多高挥发性煤、弱粘结性煤,减少优质炼焦煤的使用,能够明显的降低生产成本。但配入高挥发性煤、弱粘结性煤,炼焦产生的焦炭挥发份高,在干熄炉内产生的H2、CO浓度高,可燃气体成分控制难度大;细颗粒焦粉含量大,造成循环气体中粉尘浓度高,对系统设备管道磨损严重。因此捣固焦炉和顶装焦炉配套干熄焦项目相比,需要进行技术改进和创新,才能满足生产需要。
　　2、干熄焦气体循环系统
　　干熄焦气体循环系统是整个干熄焦系统（CokeDryQuenching,CDQ）中的一个重要组成部分,主要由干熄炉、一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、循环风机、副省煤器、鼓风装置等设备组成;其作用主要是用惰性气体（主要成为为氮气）作为载体,吸收红焦炭的热量后进入干熄焦余热锅炉内产生蒸汽,用于供热或发电,而惰性气体温度下降后,继续循环使用。
　　3、捣固焦配套干熄焦技术应用和改进
　　3.1 干熄炉的改进措施
　　采用捣固炼焦工艺,将煤料捣成煤饼后,一般堆密度可由顶装工艺散装煤的0.7t/m3提高到0.95～1.15t/m3,炼焦生成的焦炭装入干熄炉内,堆密度也比顶装焦的要大。由于配煤的不同,捣固炼焦产生的焦炭粒度分布也与顶装有一定的区别,焦炭比表面小,进而影响焦炭的透气性。
　　根据前苏联国立焦化设计院的方法,对堆积焦炭层的熄焦时间可用以下公式确定:
　　或
　　式中——在时焦炭的比热,kJ/kg·℃;
　　——焦炭的密度,kg/m3;
　　——焦炭和气体的对数平均温度差,℃;
　　——体积传热系数,kJ/m3·h·℃;
　　——堆积焦炭的比表面（自由截面积）;
　　——传热系数,kJ/m3·h·℃。
　　从上式可以看出,和顶装焦炉相比,捣固焦炉配套的干熄焦系统,焦炭的密度大,传热系统越小,焦炭的堆积比表面越小,需要的冷却时间就更长。顶装焦炉配套干熄焦系统的干熄炉,一般按1.5～1.8h的冷却时间进行计算冷却室容积;而对于捣固焦炉配套干熄焦系统的干熄炉,宜采用1.8～2.0h的冷却时间进行考虑,同时适当提高干熄炉的高径比。
　　另外,在配煤相同的情况下,和顶装焦相比,捣固炼焦一般可以改善焦炭质量,产生的焦炭在粒度分布也就所有差异。在干熄炉内将红焦冷却至180℃以下,需要更多的循环气体量。因此,捣固炼焦配套干熄焦需要适当提高入炉吨焦气料比（冷却1t焦炭需要的循环气体量）。
　　3.2 高温膨胀节内衬采用砌砖结构
　　为了保证一次除尘器与干熄炉和余热锅炉设备的相对独立,一次除尘器分别在两侧设置了高温膨胀节。在一般的设计中,该膨胀节内衬结构采用高铝浇注料进行浇注。在生产过程中,该处膨胀节受高温、含尘、速度大的气流冲刷,极易造成浇注料的脱落损坏和膨胀节的烧穿泄露。对于含尘浓度更高的捣固焦配套干熄焦系统来说,膨胀节内衬宜采用耐火砖砌筑的结构形式,延长膨胀节的使用寿命。同时为了保证耐火砖砌筑强度,在膨胀节合适的位置设置金属固定托架及固定砖,保证膨胀节耐火砖内衬的整体强度。
　　3.3 二次除尘采用双级组合式旋风除尘器
　　二次除尘器是干熄焦气体循环系统的一个工艺除尘设备,为进一步降低循环气体粉尘含量、减少循环风机冲刷磨损,保证干熄焦循环风机的运行寿命所设。在一般的设计中,顶装焦炉配套的干熄焦系统,该设备采用单级旋风除尘器即可将循环风机入口的含尘浓度降到1g/Nm3以下。对于捣固焦炉配套的干熄焦来说,有些采用单级旋风除尘器的干熄焦系统,由于循环气体中粉尘浓度高,二次除尘器无法将含尘浓度降到设计要求以下,极易造成循环风机磨损严重,甚至出现多处漏点。因此,捣固焦配套干熄焦需要对二次除尘采取有效的改进措施,以降低循环风机入口粉尘浓度。
　　捣固焦炉和顶装焦炉炼焦产生的焦炭在粒度分布上会有明显的差异。捣固炼焦煤源范围较广,不同配煤比的捣固炼焦产生的焦炭粒度分布也不同,干熄焦系统二次除尘器入口含尘浓度也就不同。根据某捣固焦炉和某顶装焦炉配套建设的干熄焦系统二次除尘器入口进行检测及取样分析统计,得出两种炼焦工艺配置的干熄焦系统二次除尘器入口含尘浓度粒径分布,如表1所示:
　　从表1可以看出,捣固炼焦配套的干熄焦系统二次除尘器入口循环气体有以下特点:一是含尘浓度在20g/Nm3左右,基本上是顶装焦的两倍以上,甚至达到30g/Nm3;二是大粒级焦粉含量明显增多。可见,对于捣固焦配套干熄焦二次除尘器需进行技术改进,否则含尘浓度大和大颗粒含量多两大因素将导致二次除尘器除尘效率降低,循环风机入口浓度超标,影响风机使用寿命及整个干熄焦工艺的温度运行。借鉴“立式+卧式”双级组合式多管除尘器在球团项目的成功经验,针对干熄焦气体循环系统中气体和粉尘与球团上的差异,我公司指导厂家对双级组合式多管除尘器进行技术改进,将其应用在多个捣固焦配套的干熄焦项目中,取得了良好的效果。
　　3.4 干熄焦循环风机的改进措施
　　采用捣固炼焦工艺,增大煤料堆密度,减少了煤粒之间的空隙,改善了煤料的黏结性。因此,在保证相同焦炭质量的前提下,捣固炼焦可以多配入高挥发分煤。但配入较多高挥发性煤,必然会带来焦炭挥发份较高,在干熄炉内产生的H2、CO浓度也就较顶装焦高很多。在干熄焦生产操作过程中,为降低可燃气体成分浓度,需要导入空气和补充氮气的量也就相应增多,以及入炉吨焦气料比的增大,都会使循环风机的流量有所增加。因此,和顶装焦相比,捣固焦配套干熄焦需适当提高风料比（循环风量与排焦量的比值）,增大循环风机流量。
　　由于二次除尘器采用双级组合式结构,以及干熄炉内焦炭堆密度大,整个干熄焦气体循环系统的阻力增大300～600Pa。因此在循环风机设计时,需要适当提高循环风机进口压力,增大循环风机全压。
　　另外,针对捣固焦配套干熄焦气体循环系统中粉尘含量高的特点,适当提高循环风机机壳及叶轮耐磨层硬度,使HRC不小于60。
　　4、结语
　　在炼焦煤日渐短缺的状况的今天,捣固焦技术得到了快速发展。国内一大批捣固（侧装）焦炉建成投产,很多传统顶装焦炉也通过技术改造为侧装捣固焦炉。我公司总承包和设计的多个捣固焦配套干熄焦项目,采用以上技术措施取得了良好的效果,创造了可观的经济效益。
　　参考文献
　　[1]潘立慧,魏松波.干熄焦技术[M].北京:冶金工业出版社,2005年.
　　[2]姚昭章,郑明东.炼焦学[M].北京:冶金工业出版社,2008年.