13-四期干熄焦工艺、设备.ppt

四期干熄焦工艺设备 炼焦分厂 2011 10 一 概述宝钢股份有限公司焦炉系统升级综合改造工程拟新建四期2 55孔炭化室高7m复热式焦炉 为了回收红焦的显热 降低能耗 改善炼焦生产的环境状况 减少污染 提高焦炭质量 配套建3x90t h干熄焦装置 二 工艺设备特点 不同于一 二 三期干熄焦 1 处理能力大 干熄炉处理能力90t h锅炉最大蒸发量50t h2 工艺设备新颖旋转焦罐 钢丝绳牵引装置 干熄炉料钟 多管式除尘器 水冷壁锅炉 二段式给水预热器 低压旋膜式除氧器等 三 工艺设备情况 纯水槽型式 立式圆柱形容积 500m3 2台工作温度 100 工作压力 常压水箱直径 9512mm水箱高度 8923mm液位计采用磁浮子液位计 就地显示 低压旋膜式除氧器额定出力 90t h最大出力 100t h工作压力 0 02MPa设计压力 0 2MPa工作温度 104 设计温度 120 除氧水箱有效容积35m3 2台 进水温度 25 70 旋膜管进水压力 最高工作压力 0 6MPa 表 最低雾化压力 0 2MPa 表 出水含氧量 0 007mg L 水压试验压力 0 2MPa 表 纯水 PH值 8 纯水进水量 40 100t h 辅助加热蒸汽压力 0 7MPa 表 辅助加热蒸汽温度 200 260 低压旋膜式除氧器与大气式除氧器 低压旋膜式除氧器喷水孔 大气式除氧器喷头 锅炉给水泵共3台 1开1备1检修 水泵与电机共用底座 连接螺栓等的设计和制造 应确保水泵与电机运行稳定 不允许发生水泵与电机振动 位移等影响运行安全和使用寿命的现象发生 流量 100m3 h扬程 7 7MPa转速 2950r min汽蚀余量 0 055MPa输送介质 除氧后的除氧给水 水温 104 PH值 8 8 9 3 介质密度 955kg m3 泵的结构 卧式 节段式多级泵 单吸 单吐 底脚支撑结构 传动方式 弹性联轴器直联泵的冷却方式 纯水冷却进水温度 常温进水压力 0 4MPa进 出口方向 径向上进水DN125 径向上出水DN100噪声 声压级 85dB A 机旁1m处附电动机 AC10kV 3Ph3W 50Hz IP23 F级 355kW 2950r min 自冷却式 整机重量 5575kg 膜式水冷壁余热锅炉 干熄焦锅炉是利用吸收了红焦显热的高温循环气体与除盐除氧给水热交换 产生额定参数 温度和压力 和品质的蒸汽 并输送给发电供热用户的一种受压 受热的设备 干熄焦锅炉是一种特殊的余热锅炉 锅炉蒸发量 正常蒸发量 29t h 3台干熄焦装置操作时循环气体量和计算温度 43t h 2台干熄焦装置操作时循环气体量和计算温度 最大蒸发量 50t h 循环气体最大量和计算温度 锅炉本体漏风系数 1 锅炉运行外表面温度 50 锅炉热效率 80 锅炉总排污率 2 锅炉蒸发量范围 30 100 即蒸发量为15 50t h时 锅炉可长期稳定的运行 额定蒸汽压力 二次过热器出口 5 09MPa额定蒸汽温度 二次过热器出口 480 5 10 锅炉给水温度 104 锅炉水循环方式 强制循环与自然循环相结合 炉膛形式 膜式水冷壁 结构形式 悬挂式结构锅炉型式 单压锅炉 自然循环由于汽水混合物的密度比水小 利用这种重度差产生水和汽水混合物的循环流动 称为自然循环 汽包 下降管 下集箱 膜式水冷壁 或上升管 和上集箱组成一个循环回路 强制循环强制循环是利用循环水泵机械力的强制作用使炉水循环流动换热的方式 强制循环水泵将汽包中的炉水送入蒸发器吸热汽化成为汽水混合物后再返回汽包 膜式水冷壁具有良好的炉膛密封性 可提高锅炉效率 不需要耐火衬砖 只需要采用轻型的绝热材料 使炉墙重量减轻50 60 规格 57 4 5材料20G管间距145mm扁钢厚度8mm 膜式水冷壁 是在光管上焊接或直接轧制鳍片 将各管的鳍片焊接起来 组成整块的水冷壁受热面 膜式水冷壁前墙分2个汽水回路 左 右墙各分2个汽水回路 上集箱独立 下集箱与后墙共用 后墙分2个汽水回路 与左 右墙共用一个下集箱 后墙在上部向前弯 组成了循环气体入口 循环气体入口处的后墙管表面可设材质为0Cr25Ni20不锈钢的防磨套管 四期干熄焦锅炉 一 二 三期干熄焦锅炉 汽包 规格 1600材料19Mn6 P355GH 筒体设有上升管 下降管 双色水位计 压力平衡容器 烘炉用低压蒸汽 冲氮口 安全阀接口等 汽包支座采用铜合金钢板 汽包方向由中心向两边膨胀 蒸汽 蒸汽 汽水混合物 降水管 汽水混合物 蒸汽 锅炉汽包 是用钢板制成的圆柱形容器 汽包两端是凸形的封头 封头上开有人孔 以便安装和检修锅筒内部装置 汽包的作用是汇集 贮存 净化蒸汽和补充给水 汽包是炉水加热 蒸发和过热这三个过程的连接枢纽 过热器二次过热器 进 出口集箱为12Gr1MoV 过热管蛇形管为 38 4 12Gr1MoV 顺流布置 上部2排管子进行超音速喷涂处理 一次过热器 进口集箱为20G 出口集箱为12Gr1MoV 过热管蛇形管为 38 4 12Gr1MoV 逆流布置 过热器 是将从汽包引出的饱和蒸汽或一定温度的过热蒸汽加热干燥 并达到一定的过热温度 从而提高蒸汽过热度 增加蒸汽热焓 干熄焦锅炉过热器由两级过热器组成 下段的部件称为一次过热器 上段的部件称为二次过热器 在一次过热器和二次过热器之间安装了喷水减温器 通过喷入一定的减温水控制二次过热器出口的过热蒸汽温度 蒸发器采用强制循环 分光管蒸发器 鳍片管蒸发器 光管蒸发器 进口集箱为 273 蛇形管为 38 4 逆流布置 鳍片管蒸发器 进口集箱为 273 管子规格为 38 4 20G外绕1 4mm厚h 16 鳍片增加受热面积 蒸发器是干熄焦锅炉主要产生蒸汽的部分 一般设置在干熄焦锅炉的中部区域 从汽包中引出的饱和水经下降管通过强制循环水泵压入蒸发器 在蒸发器中与炉内烟气换热 产生的汽水混合物由上升管回到汽包 经汽包内汽水装置分离后产生饱和蒸汽 干熄焦锅炉蒸发器一般包括光管蒸发器和鳍片管蒸发器 省煤器 进 出口集箱为 219 20 管子规格为 38 4 20G外绕1 4mm厚h 16鳍片 逆流错列布置 省煤器是由钢管或铸铁管组成的受热面 一般装设在锅炉尾部的烟道中 管内流锅炉给水 管外为烟气 给水经省煤器加热后进入锅炉汽包 装设省煤器是为了利用锅炉烟道尾部低温烟气的热量来加热给水 以降低排烟温度 提高锅炉热效率 装设省煤器还可以减少锅炉蒸发受热面 节约金属耗量 降低制造成本 二次除尘器简称2DC 采用立式多管旋风分离除尘 将循环气体系统中的小颗粒焦粉进行分离 达到保护循环风机的目的 出口粉尘浓度不大于1g m3 1 防爆孔 2 内套筒 3 旋风子 4 外套筒 5 贮灰斗 6 格式排灰阀 二次除尘器由进口变径管 内套筒 外套筒 旋风子 贮灰斗 壳体 出口变径管及防爆装置等组成 进气室内抹浇注耐磨料 室A 室B 室C三者不得互相串气 入口变径管内抹耐磨层25 30mm 内套筒材质为20G 前四排外管面作喷涂耐磨层处理且焊以角钢作挡板保护 旋风子与外套筒为铸件 材质为KmTBCr26NiMo 内外套筒分别以压板固定于支撑板上 旋风子嵌于外套筒内 单个旋风分离器更换很方便 贮灰斗设有上下2个料位计 料位达上限 贮灰斗出口格式排灰阀会向贮灰斗下面的刮板机排出焦粉 料位达下限时停止焦粉排出 二次除尘器结构图 二次除尘器旋风子结构图 四期干熄焦设计的风料比 干熄焦设计循环风量12785Nm3 h 对应排焦量90吨 时 1420M3 t c 二套干熄焦运行时 循环风量110000Nm3 h 对应排焦量约80吨 时 1375M3 t c 三套干熄焦运行时 循环风量75000Nm3 h 对应排焦量约55吨 时 1364M3 t c 三套干熄焦运行时 负荷率约60 二次除尘器设计参数 循环风量127850Nm3 h 流速17m s 入口含尘量10g Nm3 除尘效率约95 一 二 三期干熄焦的除尘效率约85 除尘器最佳流速16m s 流速小于14m s 除尘效果下降 根据计算 循环风量100000Nm3 h时 流速约14m s 二次除尘器除尘效率开始下降 循环风量75000Nm3 h 除尘器处流速为10m s三套干熄焦运行时 除尘效果降低 设备磨损不可避免 四期干熄焦二次除尘器将面临的问题 改进方法 循环风量降低时 部分旋风器可关闭 制造厂改进方案 除尘器进行分隔 安装四组调节挡板 出风由侧面改到顶部 238个旋风管 84个旋风管可调节 一个旋风管处理风量530Nm3 h 可调量约45000Nm3 h 四期干熄焦二次除尘器示意图 VVVF调速方式的循环风机 循环风机 3套 型式双吸式 双支撑 离心风机流量127800Nm3 h压头 风机静压 10000Pa吸气条件 风机进口静压 压头 4000Pa吐气条件 风机出口静压 压头 6000Pa烟气温度155 175 调速方式VVVF频率 50HZ 0 5Hz传动方式电动机 风机转速 1500r min 电机功率900kw 风机主要由外壳及衬板 转子 轴承等组成 风机壳体结构要便于转子及内部衬板的维修与更换 可采用水平剖分的焊接结构 壳体上设有两个吸入口 进风口 一个吐出口 出风口 壳体外壁设置隔音材料 风机转子采用单级双吸双支撑口式 风机转子及外壳要求耐磨 风机轴承需冷却 设有温度及振动检测元件 风机轴头采用滑动轴承 充氮密封 润滑为甩油润滑 氮气的接点压力约0 4MPa 风机耐热按250 考虑 风机在60 100 风量范围内运行时 风机的压头和效率变化不大 风机正常使用的风量为127800m3 h 其最小风量为烘炉开工时使用的约30 的风量 此时在调节入口挡板的情况下 风机应能正常工作 给水预热器干熄焦给水预热器的作用是进一步降低干熄焦循环气体的温度 提高锅炉给水温度 节约除氧器的蒸汽耗量 从而 降低整个干熄焦装置的能耗 给水预热器工艺流程热管式给水预热器的热源是由冷却焦炭的高温循环气体 经一次除尘 余热锅炉 二次除尘和循环风机将循环气体温度降至180 左右进入给水预热器加热段 经热管工质将热量传给锅炉用水 使锅炉给水温度由常温加热到75 左右 按锅炉给水温度40 计算 冷却后循环气体温度可降至133 以下继续冷却焦炭 其工艺流程见下图 给水预热器工艺流程图 热管工作原理 热管的一端为加热段 另一端为冷却段 当热管的蒸发段受热时 热量经管壁传到工质中 工质便汽化 蒸发 借助压差使工质蒸气经热管的中心通道而迅速传到冷凝段 在此蒸气凝结成液体 释放出潜热 加热锅炉给水 在重力作用下 工质回流到蒸发段 通过这种 蒸发 传输 冷凝 的反复循环而传递热量 热管原理图见图2 现有预热器与四期预热器的比较 现有预热器 循环气体温度降到110 经循环风机后气体温度上升到约120 即进入干熄炉的气体温度约120 温度较低 对熄焦有利 但预热器出口温度偏低 且采用翅片管 容易结露 结灰 四期预热器气体出口温度约130 即进入干熄炉的气体温度约130 比现有预热器高约10 且采用光管 不易结露 结灰 四期干熄焦循环系统 从锅炉出口到风机入口 不需要自然冷却 热效率提高 四期预热器设计 纯水温度按常温设计 则汽机全凝时 纯水温度约48 进入干熄炉的循环气体温度上升 影响熄焦 纯水温度按冷凝水温度设计 则无冷凝水时 循环气体温度过低 预热器结露 预热器换热面积按干熄焦满负荷设计 则在低负荷时 很容易引起预热器结露 结灰 四期干熄焦优化措施 管箱分段 两个管箱各有一个进水阀 一个出水口 两套干熄焦运行时 阀门1开 阀门2关 三套干熄焦远行时 阀门1关 阀门2开 在无汽机冷凝水 同时纯水温度较低时 为防止预热器结露 也采用阀门1关 阀门2开 干熄炉干熄炉的结构有圆型与方型之分 传统意义上的干熄炉的结构一般为圆型 圆型干熄炉由预存段 斜道区 环形烟道 及冷却段组成 干熄炉为圆形截面竖式槽体 外壳用钢板及型钢制作 内衬隔热耐磨材料 干熄炉顶设置环形水封槽 干熄炉上部为预存段 中间是斜道区 下部为冷却段 预存段的外围是汇集36个斜道气流的环形气道 它沿圆周方向分两半汇合通向一次除尘器 预存段设有料位计 压力测量装置 测温装置及放散装置 环形气道设有空气导入装置 循环气体旁通装置 气流调整装置 冷却段设有温度测量孔 干燥时的排水汽孔 人孔及烘炉孔 冷却段下部壳体上有两个进气口 冷却段底部安装有供气装置 预存段用于接受间歇装入的红焦 具有缓冲功能 可补偿生产的波动 在冷却段 红焦与低温循环气体进行热交换 经降温冷却后排出 斜道区位于预存段与冷却段之间 从干熄炉底部供气装置进入的低温循环气体吸收红焦的显热后经斜道及环形气道排出 并流经干熄焦锅炉进行热交换 干熄炉送风装置为了保持冷却段内径向气流分布均匀 循环气体的吹入包括伞形中央风帽送风和锥段周边的环形檐送风两种方式 中央风帽与周边风道 设备规格及主要参数 对应一套壳体 装料孔直径 3300mm预存段壳体直径 内径 8690mm冷却段壳体直径 内径 9822mm环形气道段壳体直径 内径 11670mm干熄炉壳体总高度约24227mm干熄炉壳体主要材质Q235 B 装入装置装入装置位于干炉的顶部 与提升机配合将焦罐中的红焦装入干熄炉 它主要有两个功能 按指令开闭炉盖和把红焦经装入料斗装入干熄炉 主要由漏斗 带料钟 台车 炉盖 水封槽 驱动装置 给油脂 集尘管道等部分组成 装入装置结构图 装入装置动作曲线图 装入装置动作程序 带有料钟和盖的装入装置漏斗 排出装置排焦装置包括检修用平板闸门 电磁振动给料器 旋转密封阀 吹扫风机 自动润滑装置和排焦溜槽等设备 排焦装置位于干熄炉底部 将冷却后的焦炭定量 连续和密封地排出到皮带机上 排焦装置由平板闸门 电磁振动给料器 旋转密封阀 台车 排焦溜槽 自动润滑装置 吹扫风机 除尘管道和检修吊车等设备组成 排焦装置周围设有四处CO报警器 冷却后的焦炭由电磁振动给料器定量排出 送入旋转密封阀 通过旋转密封阀的旋转在封住干熄炉内循环气体不向炉外泄漏的情况下 把焦炭连续地排出 连续定量排出的焦炭通过排焦溜槽送到带式输送机上输出 1 观察孔2 人孔盖3 调整板4 皮带机5 电动缸排焦溜槽结构图 排焦检修用闸门 牵引装置牵引装置是红焦输送设备之一 配置在与焦炉组平行的干熄站中 焦罐落座在运载车上的台车上 牵引装置牵引台车连同满焦罐一起从运载车上移下 送至提升塔下 提升机将满焦罐提起运至干熄炉放焦后 提升机将空焦罐放回到台车上 牵引装置再将空焦罐及台车推送至运载车上 钢丝绳形式的牵引装置 型式 由驱动装置带动的挂钩牵引装置工作电源 3Ph 380V 50Hz牵引对象 焦罐 含焦炭 及横移台车焦罐台车走行轨道轨距 9000mm 需待横移牵引装置设计完成后确定 牵引荷重 约125 6吨 焦罐约53吨 32 6吨焦炭 横移台车约40吨 最大约129吨 准确的牵引载荷需待横移台车设计完成后才能提供 牵引速度 40m min 15m min 5m min设备重量 约20吨 钢丝绳牵引形式 操作方式 现场手动 现场紧急手动 不通过PLC 中央PLC自动往复行程 19m 单程 横移牵引操作周期 175s 含电机车移车换罐37S 定位精度 10mm 钢丝绳形式的牵引装置动力缸 钢丝绳形式的牵引装置动力缸 钢丝绳形式的牵引装置驱动机构 钢丝绳形式的牵引装置驱动机构 牵引驱动装置 电机驱动 变频调速 2套 带制动器牵引驱动装置 2X22KW 挂钩操纵机构 2X1 5KW 因横移牵引设计未完成 装机容量可能有所变化 以最终设计为准 控制系统 采用智能主令控制器 由可编程序控制器与电子编码组件组成 通过检测电子电路产生的绝对编码信号实现对现场物位的检测 然后由PLC产生不同的控制信号 PLC提供与干熄焦控制系统的接口 需与ACRE结合 横移牵引装置需与电机车 运载车 台车 提升机实现联锁控制 横移牵引装置还要求有速度检测装置 旋转焦罐用来装运从炭化室中推出的红焦 并与其它设备配合 将红焦装入干熄炉内 焦罐在接焦过程中绕中心线旋转 可提高焦罐的装载系数 减轻焦罐的重量 同时可解决焦炭在方形焦罐中粒度分布不均的问题 APS对位装置为确保焦罐车在提升机井架下的准确对位及操作安全 在牵引装置电车定位处的轨道外侧设置了一套液压强制驱动的自动对位装置 主要由液压站及液压缸组成 APS装置主要由油泵 油缸 油冷却器 加热器 极限开关 阀类及配管等组成 焦罐台车位置检测器保证焦罐台车对位精度控制在 100mm内 经APS对位装置夹紧对位 精度可达 10mm 满足对位要求 APS对位装置主要技术规格为对位精度 10mm液压缸 100 250 2个 液压缸压力约21Mpa装置总重约3t装置总功率约33KW 提升机 吊车 提升机运行于提升井架和干熄炉顶轨道上 将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉炉顶 与装入装置相配合 将红焦装入干熄炉内 装完红焦后又将空罐经提升 走行和下降落座在焦罐台车上 提升机由PLC与其他设备联动 机上无人操作 采用 三合一 走行 提升机由提升装置 走行装置 吊具 焦罐盖 润滑装置 机械室及各限位检测装置等组成 提升机结构如下图所示 起升机构的设计确定为起升机构包括两台变频电机 功率为400kW 四台电力液压盘式制动器 一台齿轮减速器 含离合器 两个卷筒 含一台事故电机 功率为90kW 运行机构的设计确定为四角八轮四轮驱