攀钢新建干熄焦装置设计中需注意的问题

攀钢新建 干熄焦 装置 设计中需 注意的问题 蒋章勇，孙雄飞， 王建明 (攀钢煤化工厂 ) 摘 要： 主要阐述攀钢 145 t/h 干熄焦在达产达效中，工艺参数和控制系统存在的问题及改进措施。从 170 t/h 干熄焦装置的处理能力选择，排焦能力确定，余热锅炉选择，导入空气量确定和控制系统选择等方面，说明攀钢新建 170 t/h 干熄焦装置在设计中需注意的问题。 关键词： 干熄焦装置；设计；改进 0 引言 攀钢 煤化工厂 145 t/建的 2 55孔， 6型大容积焦炉，通过不断优化 工艺参数、控制系统和加强操作管理，目前 干熄焦装置 总体运行情况良好，核心工艺参数 气料比和吨焦蒸汽产率均达到国内一流水平，其气料比约为 1 m3/t， 比设计值（ 1 250 t） 低 m3/t；吨焦蒸汽产率达到了 比设计值（ 550 kg/t） 高 kg/t。因新建 170 t/钢属于首次使用的新技术，建成后是国内最大的干熄焦装置，为确保 170 t/全和稳定运行，设计中必须充分利用 煤化工厂 145 t/h 干熄焦装置在生产 管理中的经验，不断优化设计，降低运行成本，提高经济效益。 1 攀钢干熄焦装置存在的问题及改进措施 工艺问题及改进措施 增大锅炉给水泵回流管 针对开工初期，干熄率为 30 50时，无法调节泵流量，锅炉给水泵出口压力达到 9 10 统无法投用联锁，且只能通过间断给水的方式实现生产，造成除盐水浪费严重，给水泵使用寿命降低。通过对回流管内的孔板进行改造，满足了正常需求。 循环冷却水改为双循环系统 锅炉给水泵、除尘风机、强制循环泵等只有单路循环冷却水供应，因泵与循 环冷却水量有联锁，如出现水量不足，有可能造成停泵等事故发生。改为双路循环冷却水供应，可以杜绝因泵循环冷却水量出现短时间不足，造成瞬间停泵及停风机等事故的发生。 排出装置 因排出装置的 为排出装置的第一条皮带，焦炭对皮带的冲击力较大，开工后因皮带材质等原因，导致皮带损坏较快，后对 本能满足正常生产需求。 焦罐盖保温材料的固定措施改进 焦罐盖定位通过提升机的二层平台上的四点定位销实现，因焦罐盖长期处于 高温状态，长时间运行后，会出现不同程度变形，造成焦罐盖不能准确定位，无法下降，开工后出现 2次因定位误差大，焦罐盖无法下降的状况，后根据影响焦罐盖变形的因素，对焦罐盖的保温材料固定措施进行改进，杜绝了保温材料的脱落，减少了热量对焦罐的烧损。 循环系统关键工艺参数的温度比设计值低 循环系统关键温度参数与设计值差异较大，与锅炉换热面积、循环风量、焦炭产量及焦炭含有的热焓有直接关系，经工艺参数优化后，各种温度参数与设计值比较依旧较大，因此在设计 170 t/保新系统 各种工艺参数能达到设计值。 145 t/。 46 2009 年第 32 卷第 2 期 表 1 循环气体关键温度参数操作基准与实际值比较 锅炉出口温度 干熄炉入口温度 循环风机入口温度 循环风机出口温度 热管换热器出口 循环水温度 操作基准 170 5 130 155 5 175 5 60 5 实际值 150 155 124 126 140 145 145 150 38 45 比较 低 20 25 低 4 5 低 20 25 低 30 35 低 20 27 装入装置运行过程振动大 施工时，装入装置中心与轨道中心误差有 5 8 工投产后，轨道热态膨胀后，轨道中心与电动缸中心局部误差达 15 成装入装置运行过程振动较大，电动缸的固定螺栓损坏也较快，后经过多次调整，能满足正常生产。 控制系统问题 提升机系统曾出现焦罐在提升到塔顶部时突然下落、焦罐下降过程中速度失控，焦罐的底门信号不到、提升机不能行走、排出皮带与旋转密封的联锁信号易出故障、焦罐旋转不到位或者不旋转等现象。因此，需 对控制系统的电气元件和程序进行完善。 提升机编码系统改进 提升机系统在投产时只能监控焦罐待机位及红焦装入过程画面，对提升全过程无法监控，编码器未得到有效利用。后对提升机编码器进行了改进，增加了编码器对上升限位和下降限位、走行左限位和右限位的联锁保护等措施，保证编码器有故障时，提升机能安全稳定运行。 提升机拖链系统改进 因提升机在运行过程中电缆来回串动、挤压，造成拖链内的小电缆有卷曲、大电缆有磨损现象，甚至有局部金属丝外露，经常出现提升机变频器故障，严重影响干熄焦系统的生产运行。在 2006年 8月 21日对提升机拖链电缆进行更换，并对系统进行了改进，确保了提升机系统的安全稳定运行。 完善提升机过走或欠走功能 从实际的生产情况看，不能 100确保提升机在规定的范围停止动作，在设计时无过走或欠走监测信号，同时也无补走功能。故对编码器进行了完善，修改了提升机系统程序，保证提升机的安全稳定运行。 对控制元件、仪表及联锁进行消缺处理 对干熄炉系统的所有仪表进行二次校对，如温度、压力及流量表；同时对 循环风机与除氧器水位、汽包水 位及强制循环泵的水位间的联锁。 2 干熄焦装置设计中需注意的问题 从以上分析可知，攀钢 145 t/制系统和设备选择方面都存在一些问题，因此中冶焦耐在设计 170 t/合攀钢已有干熄焦运行经验，需注意以下几方面问题。 锅炉系统需考虑开工投产和应急生产需求 为满足开停工需求，需将锅炉给水泵回流管直径比正常设计增大约 30，同时在管道上再增设手动阀门，确保干熄焦开工初期除盐水量小的要求。为满足应急生产需求，需将锅炉给水泵、除尘风机、强制循环泵等设备的单路循 环冷却水改为双路循环冷却水，杜绝因循环冷却水量不足，造成瞬间停泵、停风机等事故发生。需在主蒸汽切断阀后增设逆止阀，杜绝干熄焦系统蒸汽并网后，因压差原因，造成蒸汽倒入干熄焦锅炉内，损坏锅炉；同时需在热管换热器进出口管道上增设旁通流量管，以利于管道上阀门损坏后更换需求。 入和排出装置改进 改进焦罐盖的定位销和保温材料的固定措施。因焦罐盖为四点定位销，焦罐盖长时间运行后，变形严重，造成焦罐盖不能准确定位。根据焦罐盖最终定位要求，改为轨道定位装置结构，可 100确保焦罐盖定位需求，同时在焦罐盖的保温材料上增设不锈 钢板，可有效杜绝保温材料的脱落。 考虑装入装置中心与轨道中心，冷态与热态的安装误差，确保轨道中心与电动缸中心能在同一直线上，否则将造成装入装置运行中振动较大，损坏电动缸、联接轴和固定螺栓，同时也将影响装入装攀 钢 技 术 47 置管道中心与集尘管道中心，造成粉尘泄漏。 在排出装置处增设焦炭上皮带的缓存装置，减轻焦炭对皮带的冲击力；同时排出装置所用皮带，需选用耐热、加厚皮带。为满足更换皮带和稳定生产需求，可将排出装置第一条皮带设计为双系统，利于干熄炉系统稳定运行。 控制系统改进 为确保提升机系统稳定运行，在保证拖链电缆质量前提下，需确保提升机有过走或者欠走功能、提升机的运行曲线平滑、控制元件运行稳定、能自动生成生产报表、操作界面能完成各种参数的调整、系统联锁参数设定等均符合生产需求。 正常处理能力的确定 新建 262孔 07型 5.5 炉，单孔产焦约 27.7 t/孔，设计结焦时间 22.5 h，日产焦炭 3 663.8 t，可计算出，焦炉正常生产时，干熄炉处理能力为 t/h； 焦炉强化生产时，干熄炉处理能力为 t/h，因考虑干熄率和设备运转率问题，干熄炉最大排焦能力需核算 准确，以利于排焦量的控制。从 煤化工厂 145 t/h 干熄焦装置使用情况看，干熄率通常在 95左右，设备运转率在 96左右，则 2 62孔， .5 固 焦炉配套干熄焦装置，最大排焦能力需设计为 t/h，具体计算过程如下。 焦炉正常生产时，干熄炉处理能力： 3 4 t/h （ 1） 焦炉强化生产时，干熄炉处理能力： t/h （ 2） 考虑干熄率和设备运转率，焦炉正常生 产时，干熄炉平均处理能力： 95 /96 t/h （ 3） 考虑干熄率和设备运转率，焦炉强化生产时，干熄炉平均处理能力： 95 /96 =t/h （ 4） 因此干熄焦循环风机、余热锅炉和热管换热器等配套设备参数的选择、设计都必须考虑实际的最大处理能力 t/ t/h，从公式（ 4）分析：生产管理中必须做好装煤管理、干熄率和设备运转率的控制，当焦炉强化生 产时，在保证干熄率为 95的情况下，设备的运转率不能低于 96，否则排焦能力将超出设计值。从公式（ 3）分析：焦炉正常生产时，即结焦时间 22.5 h，需将排焦量控制在 t/因设备运转率不足，而干熄率需进一步提高，可适当提高排焦量，但不能超过最大值 t/确保干熄焦系统持续、稳定和高效运行，需根据焦炉的生产情况，合理控制排焦量。 循环风机能力的选择 因攀钢 145 t/h 干熄焦装置设计正常循环风量为 m3/h，但实际循环风量约 15 万 m3/h，设计值 偏高，其主要原因是设备运转率和平均排焦量偏低有关。为降低循环风机的功率，有必要计算 170 t/料比 1 250 t，强化生产时，循环风量计算过程式如下。 1 250 m3/h （ 5） 式中， t/h）。 考虑设备运转率和干熄率后，实际循环风量为： 1 250 m3/h （ 6） 如因气料比控制和运行管理等原因，气料比最大可能到 1 350 t，此时实际的循环风量为： 1 350 m3/h （ 7） 因此 ,煤化工厂 170 t/ m3/h。 导入空气量与循环气体检测仪选择 攀钢 145 t/h 干熄焦装置设计的正常蒸发量为80 t/h，每小时吨焦蒸发量约 550 实际的蒸发量约 76 t/h，每小时吨焦蒸发量约 际蒸发量比设计值低 4 t/h，吨焦蒸发量比设计高 kg/t，其主要原因为：循环气体成分检测不准确 ，2含量不能达到预定设计值（实际已达到规定值），为防止爆炸，必须导入大量的过剩空气燃烧 2，当循环气体中 2含量降低后，过剩空气将燃烧焦炭生成 生大量热量，因此造成吨焦蒸汽产率偏高。循环气体中 8，远比设计值约 10% 15%高，由此可知，导入的空气量偏大。在新建 170 t/考虑稳定、可靠的循环气体检测系统。 余热锅炉选择 48 2009 年第 32 卷第 2 期 干熄焦热负荷由系统运行工况确定，如系统热负荷波动大，将危害锅炉的安全运行，因此确保干熄焦锅炉热负荷稳定是锅炉设计的首要考虑问题。要 求锅炉系统有合理的换热面积，干熄炉本体有合理的预存室、冷却室及高径比例。从攀钢 145 t/熄炉本体的设计较成熟，冷却时间、排焦温度等指标均能控制在规定范围内。但锅炉出口和循环风机入口温度、循环风机出口和热管换热器出口循环水温度等指标均与设计值差异较大，因此在进行 170 t/收锅炉系统技术，核算锅炉系统换热面积，做好与生产厂家的技术交流工作。 循环气体温度差异较大的主要原因：干熄焦锅炉系统的二级过热器设计的换热面积较大，造成大量的热量被锅炉吸收，直接 影响循环气体的温度；同时与干熄炉内焦炭热焓有关，当焦炭的热量不足时，在满足外供蒸汽品质后，根据热量平衡关系，循环气体的温度将降低。 干熄焦锅炉管道炉材质的选取 因干熄焦锅炉的受热面积直接布置在循环气道上，如出现爆管或泄漏，水或水蒸汽将进入循环气体内，与热焦炭反应（ =+，将使循环气体中的可燃成分增加，从而增加循环气体发生爆炸的机率。因此在设计干熄焦锅炉时，必须考虑优质的材质，且要求焊缝、弯管、法兰口和各种连接点 100合格，否则干熄焦运行过程中，将易出现爆管等事故，严 重危害安全生产。表 2为国内外干熄焦锅炉管道的材质选取。 表 2 锅炉管道材质 项 目 国 外 国 内 新日铁 日本钢管 中压锅炉 高压锅炉 过热器管 122发器和省煤器 其它 干熄焦锅炉设计是否合理，是确保蒸汽品质的核心，在设计时应尽量延长锅炉的使用寿命，考虑因循环气体中焦粉多、粒度大、硬度高，对锅炉管材磨损严重的问题，如何有效减 少锅炉管的磨损，关系到干熄焦锅炉能否安全、稳定运行。降低锅炉管磨损的措施是：控制循环气体中的焦粉含量和气体流速；在管道上增设防磨措施，要求循环气体流速低于 8 m/