炼焦炉的生产操作

炼焦炉的生产操作,第六章,炼焦炉的生产操作,第一节焦炉装煤第二节焦炉出焦第三节熄焦和筛焦,炼焦炉的生产操作,第一节焦炉装煤一、装煤要求焦炉装煤包括从煤塔取煤和由装煤车往炭化室内装煤。其操作要求是:装满、压实、拉平和均匀。由煤塔往装煤车放煤应迅速，使煤紧实，以保证煤斗足量，但煤斗底部不应压实，以防往炭化室放煤时煤流不畅。取煤应按煤塔漏嘴排列顺序进行，使煤塔内煤料均匀放出。清塔的煤料因属变质煤，不得装入炭化室底部，以防发生焦饼难推。每孔炭化室装煤量应均衡，与规定值偏差不超过150kg，以保证焦炭产量和炉温稳定。装煤过满，平煤时易堵塞上升管或压实炉顶煤料，产生大量生焦；并使荒煤气导出不畅，引起大量冒烟冒火，既减少煤气和化产产量，更重要是易烧坏护炉铁件，有损炉体并造成环境污染。装煤不满，不仅减少产量，而且使炉顶空间温度升高，增加煤气裂解程度，加速石墨沉积，容易造成推焦困难。,炼焦炉的生产操作,往炭化室放煤应迅速，既可以提高煤料堆密度、增加装煤量，还可减少装煤时间并减轻装煤冒烟程度。放煤后应平好煤，以利荒煤气畅流，为缩短平煤时间及减少平煤带出量，煤车各斗取煤量应适当，放煤顺序应合理，平煤杆不要过早伸入炭化室内。二、焦炉装煤过程的烟尘控制1.炭化室装煤时的烟尘特征装煤产生的烟尘来自以下几方面:(1)装入炭化室的煤料置换出大量空气，装炉开始时空气中的氧还和入炉的细煤粒不完全燃烧生成碳黑，而形成黑烟。(2)装炉煤和高温炉墙接触、升温，产生大量水蒸汽和荒煤气。(3)随上述水蒸汽和荒煤气同时扬起的细煤粉，以及装煤末期平煤时带出的细煤粉。(4)因炉顶空间瞬时堵塞而喷出的荒煤气。,炼焦炉的生产操作,这些烟尘通过装煤孔、上升管顶部和平煤孔等处散发至大气。每炉装煤作业通常为34分钟。据实测装煤时产生的烟尘量约为0.6标米3(分米2)。该值因炉墙温度、装煤速度、煤的挥发分等因素而变化。装煤烟尘中粉尘的散发量，据西德某厂统计，其平均值约200克吨煤，有些资料提供的数据则更大。2.处理装炉烟尘的方法(1)上升管喷射这是连通集气管的方法，装煤时炭化室压力可增至400Pa，使煤气和粉尘从装煤车下煤套筒不严处冒出，并易着火。采用上升管喷射使上升管根部形成一定的负压，可以减少烟尘喷出。,炼焦炉的生产操作,喷射介质有水蒸汽(压力应不低于0.8MPa)和高压氨水(1.82.5MPa)。用水蒸汽喷射时蒸汽耗量大，阀门处的漏失也多，且因喷射蒸汽冷凝增加了氨水量，也会使集气管温度升高，此外由于炭化室吸入了一定量的空气和废气，使焦炉煤气中NO提高。当蒸汽压力不足时效果不佳，一般用0.70.9MPa的蒸汽喷射时，上升管根部的负压仅可达100200Pa。由于水蒸汽喷射的缺点，导致用高压氨水喷射代替蒸汽喷射。利用高压氨水喷射，可使上升管根部产生约400Pa的负压，与蒸汽喷射相比减少了荒煤气中的水蒸汽量和冷凝液量，减少了荒煤气带入煤气初冷器的总热量，还可减少喷嘴清扫的工作量，因此得到广泛推广。但要防止负压太大，以免使煤粉进入集气管，引起管道堵塞，焦油氨水分离不好和降低焦油质量。我国鞍钢、攀钢、包钢和首钢等焦化厂已成功使用于高压氨水喷射无烟装煤系统，使用效果良好。,炼焦炉的生产操作,在使用高压氨水喷射无烟装煤时，应考虑如下几个方面的问题:使用结构合理的喷嘴。设计时要使喷嘴的喷洒角度与桥管的结构形式相适应，严禁氨水喷射到管壁及水封盘上；宜采用高低压氨水合用的喷嘴，避免高压氨水喷嘴喷头内表面挂料堵塞；选择合适的氨水喷射压力，保证上升管和炉顶空间产生较大的吸力；小炉门和炉盖尽可能严密；在考虑到上述几方面后，为达到比较好的无烟装煤效果，高压氨水喷射与双集气管、装煤车顺序装煤三结合是简单可行的方法；在使用高压氨水喷射无烟装煤的同时，应解决粉尘堵塞管道和氨水焦油澄清槽的问题。,炼焦炉的生产操作,(2)顺序装煤在利用上升管喷射造成炉顶空间负压的同时，配合顺序装煤可减轻烟尘的逸散。顺序装炉法的原则是，在任何时间内都只允许打开一个装煤孔。这样可以减少焦炉在装炉时所需要的吸力，炭化室内的压力能维持在零或负压的状态，可以避免炉顶空间堵塞，缩短平煤时间，因而取得较好效果。尤其是在双集气管的焦炉上采取顺序装炉的方法，将会产生更好的效果。采用顺序装煤法的最佳装煤顺序是1、4、2、3号煤斗（四斗煤车）或1、3、2号煤斗（三斗煤车），这样能有足够的吸力通过上升管把装炉时产生的烟气吸走。在顺序装煤法中，煤车的煤斗容积是不相同时，例如，1、4号煤斗的容积各为总容积的34.5，2号斗为11.5，3号斗为19.5。下煤时采用螺旋给料机给料和程序控制装煤方法，一般装煤时间为56min(对6m高的焦炉而言)。,炼焦炉的生产操作,在此基础上，美国进一步发展了一种阶段装煤的方法。在这种方法中，煤斗1和4同时开始放煤，且同时放空，然后启开煤斗2的闸门放煤，只有当煤斗2完全放空时，才放煤斗3的煤，而且在放煤斗3的煤时必须进行平煤。整个装煤时间为3.2min。由于顺序装煤法能使炭化室保持一定的负压，故在装煤时，不需放下煤车套筒。但此法操作需增加作业时间，并使焦油中焦油渣含量增多。(3)连通管在单集气管焦炉上，为减少装煤时的烟尘逸散，可采用连通管将位于集气管另一端的装炉烟气由该端装煤孔或专设的排烟孔导入相邻的、处于结焦后期的炭化室内。有的厂将连通管吊在专用的单轨小车上，有的将连通管附设在煤斗的下煤套筒上。此法的部分含尘装炉烟气送入相邻炭化室后，通过炉顶空间再进入集气管，故进入集气管的粉尘得以减少，且设备简单，但仍避免不了抽入空气，而增加焦炉煤气中的NO含量。,炼焦炉的生产操作,(4)带强制抽烟和净化设备的装煤车装煤时产生的烟尘经煤斗烟罩、烟气道用抽烟机全部抽出。为提高集尘效果，避免烟气中的焦油雾对洗涤系统操作的影响，烟罩上设有可调节的孔以抽入空气，并通过点火装置，将抽入烟气焚燃，然后经洗涤器洗涤除尘、冷却、脱水，最后经抽烟机、排气筒排入大气。排出洗涤器的含尘水放入泥浆槽，当装煤车开至煤塔下取煤的同时，将泥浆水排入熄焦水池，并向洗涤器用水箱中装入净水。洗涤器的型式有:压力降较大的文丘里管式、离心捕尘器式、低压力降的筛板式等。吸气机受装煤车荷载的限制，容量和压头均不可能很大，因此烟尘控制的效果受到一定的制约。,炼焦炉的生产操作,(5)带抽烟、焚烧和预洗涤的装煤车和地面净化的联合系统该系统的装煤车上不设吸气机和排气筒，故装煤车负重大为减轻。装煤时，装煤车上的集尘管道与地面净化装置的炉前管道上，对应于装煤炭化室的阀门联通，由地面吸气机抽引烟气。装煤车上的预除尘器的作用在于冷却烟气和防止粉尘堵塞连接管道。宝钢采用该系统(图6-1)，并结合上升管高压氨水喷射，取得了良好的效果，其缺点是投资高、耗电量大和操作费用高。,炼焦炉的生产操作,图6-1装煤集尘系统1高压氨水；2低压氨水；3离心沉降器；4焦油分离器；5喷嘴；6水槽；7除尘器；8连接器；9固定管道；10排气燃烧室；11洗尘罩；12文丘里洗涤器；13风机；14水泵；15浓缩池,炼焦炉的生产操作,3.其它改善炉顶操作环境的措施提高炉顶操作的机械化、自动化程度是改善炉顶操作的重要措施，目前国内外焦化厂正在采用的有：(1)机械化启闭炉盖装置多数采用次定位、液压驱动或气动的电磁铁启闭炉盖装置。有的还附设风扫余煤、清扫炉盖和炉圈的装置。(2)上升管和桥管操作机械化包括上升管的液压驱动启闭、上升管和桥管的机械清扫或喷洒洗涤。(3)上升管盖水封密封通过密封以降低上升管盖的温升、焦油凝结和固化，减轻清扫工作量。(4)装煤孔盖密封在装煤车上设置灰浆槽，用定量活塞将水溶灰浆经注入管流入装煤孔盖密封沟，或采用砂封结构的装煤孔盖、座。(5)在全机械化基础上实行炉顶操作遥控。,炼焦炉的生产操作,第二节焦炉出焦一、出焦操作要求焦饼难推虽多因推焦阻力增大而引起，但导致阻力增大的原因是多方面的。常见的有:加热温度过低或过高，因温度过低，焦饼不成熟以致收缩不够而增大焦饼与炉墙的摩擦阻力，温度过高，焦炭过火易碎，推焦时发生夹焦现象；炭化室顶部和炉墙产生石墨太厚；炉墙和炉底砖变形；平煤不良而堵塞装煤孔；炉门框变形而夹焦；推焦杆变形及原料煤因结焦性差而使结焦过程中焦饼收缩值太小等。实际上焦饼难推往往是上述各方面的原因共同影响的结果，应尽力预防。焦炉的出焦操作，必须按推焦计划准时推焦，否则焦炭将不熟或过火，这不仅降低焦炭质量，还会打乱焦炉正常的加热制度。出焦时，只有确实获得拦焦车和熄焦车已做好接焦准备的信号后才能推焦。每次推焦应清扫炉门、炉门框、磨板和小炉门上的石墨及焦油渣等赃物，推焦后及时清扫尾焦。炉门应注意关闭严密，消除炉门冒烟，严防炉门冒火。,炼焦炉的生产操作,二、推焦串序一座焦炉的各炭化室装煤、出焦是按照一定的顺序进行的，此顺序即为推焦串序。它对炉体寿命、热量消耗、操作效率和机械损耗等方面均有影响。合理的推焦串序应该这样选择:(1)相邻炭化室的结焦时间最好相差一半。因为煤料在整个结焦过程中所需热量是变化的，结焦前半期、特别是装煤初期煤料大量吸热，而结焦后半期需热较少，当相邻炭化室结焦时间相差一半时，燃烧室两侧的炭化室分别处于结焦前半期和后半期，即一侧燃烧室墙与煤料的温差较大而吸热较多，另一侧则吸热较少。这样使燃烧室的供热和温度比较稳定，减轻了因炭化室周期性装煤、出焦所造成的燃烧室温度波动，有利于保护炉墙，并节省炼焦耗热量。,炼焦炉的生产操作,此外，当相邻炭化室结焦时间相差一半时，出炉炭化室两侧的炭化室煤料处于结焦中期，即处于膨胀阶段，由两侧炉墙传来的膨胀压力可平衡推焦时对砌体的推力，从而可防止炉墙因单侧受力而变形损坏的可能。(2)新装煤的炭化室应均匀分布于全炉，以利集气管长向煤气压力和炉组纵长方向温度的均匀分布。(3)适当缩短机械的行程次数，提高设备的利用率。(4)应适当拉开出炉炭化室和待出炉炭化室的距离，改善工人的操作条件。,炼焦炉的生产操作,目前通常采用的推焦串序有9-2、5-2、2-1等，通式为m-n，其中m代表一座或一组(两座)焦炉所有炭化室所划分的组数(笺号)，也即相邻两次推焦相隔的炉孔数；n代表两趟笺号对应炭化室号相隔的数。以65孔焦炉为例：按9-2推焦串序排列时，为便于记忆，不编结尾为“0”的号码，则实际炉号为65的炉组，其使用的炉号为72，因为由165共有6个“0”，又因6+5=11又经过一个“0”，所以使用号为65+6+1=72。反之，使用号减去其中相当于10的个数，即为实际号，如72-7=65。故65孔焦炉的9-2串序如下:1号笺1、11、21、31、41、51、61、71；3号笺3、13、23、33，43、53、63；5号笺5、15、25、35、45、55、65；7号笺7、17、27、37、47、57、67；9号笺9、19、29、39、49、59、69；2号笺2、12、22、32、42、52、62、72；4号笺4、14、24、34、44、54、64；6号笺6、16、26、36、46、56、66；8号笺8、18、28、38、48、58、68。,炼焦炉的生产操作,由此可见按9-2串序出焦(装煤)时，65孔炭化室共分为9组，车辆要走9个行程才能推完全炉。同号笺相邻炉号为9，而相邻笺号对应炉号则相差2。当按5-2、2-1串序出炉时，则编入末尾带“0”的号码。以5-2串序对50孔炭化室进行编排如下：1号笺1、6、11、16、21、26、31、36、41、46；3号笺3、8、13、18、23、28、33、38、43、48；5号笺5、10、15、20、25、30、35、40、45、50；2号笺2、7、12、17、22、27、32、37、42、47；4号笺4、9、14、19、24、29、34、39、44、49。,炼焦炉的生产操作,三种串序的优缺点可作如下比较(表6-1)。表6-1三种推焦串序的比较,以前我国的大型焦炉多采用9-2串序，中小型焦炉多采用5-2串序。近年来新建的大型焦炉由于车辆结构的改进，为适应一次对位停车的需要，多采用5-2串序。所谓一次对位即是将推焦杆和平煤杆的配置间隔五个炭化室的尺寸，不需推焦车来回移动即可同时进行平煤和推焦操作，这样即可节省操作时间（一次对位推焦操作时间约为8分钟），又可减少机械的磨损程度。,炼焦炉的生产操作,三、推焦计划为使焦炉均衡生产，保证各炭化室结焦时间一致，整个炉组实现准时出焦，定时进行机械设备的预防性维修，焦炉应按一定计划组织推焦、装煤和设备检修。为了制定推焦检修计划，应首先掌握焦炉操作中的几个时间概念。1.几个时间的概念(1)结焦时间指煤料在炭化室内的停留时间。一般规定为，从平煤杆进入炭化室(即装煤时间)到推焦杆开始推焦(即推焦时间)的一段时间间隔。(2)操作时间指某一炭化室从推焦开始到平完煤，关上小炉门，车辆移至下一炉号开始推焦为止所需的时间，也即相邻两个炭化室(按推焦串序的排列)推焦或装煤的时间间隔。按目前的焦炉机械水平，大型焦炉每炉的操作时间为lOmin左右。操作时间愈短，机械利用率愈高，但要求车辆的备用系数也愈大。,炼焦炉的生产操作,缩短操作时间，有利于炉体维护，减少煤气损失和减轻环境污染，但必须以保证各项操作要求为前提。操作时间是由几个车辆综合操作情况而定，应以工作最紧张的车辆作为确定操作时间的依据。一般熄焦车操作一炉需56min，推焦车要10llmin，装煤车和拦焦车操作一炉的时间均少于推焦车。因此，对于共用一套车辆的242孔焦炉炉组，每炉的操作时间应以推焦车能否在规定的时间内完成操作为准。而265孔的焦炉炉组，除共用一台熄焦车操作外，其它车辆每炉一套，故操作时间应以熄焦车能否在规定的时间内操作完为准。由操作时间的定义可以看出，操作时间中开始推焦前和开始平煤后的时间巳属于结焦时间范围。,炼焦炉的生产操作,(3)炭化室处理时间指炭化室从推焦开始(推焦时间)到装煤后平煤杆进入炭化室(装煤时间)的一段时间间隔，应与操作时间区别开。(4)周转时间(也叫小循环时间)指结焦时间和炭化室处理时间之和，即某一炭化室两次推焦(或装煤)的时间间隔。在一个周转时间内除将一组焦炉所有炭化室的焦炭全部推出、装煤一次外，多余时间用于设备检修，因此，周转时间包括全炉操作时间和设备检修时间。而全炉操作时间则为每孔操作时间和车辆所操作的炭化室孔数的乘积。因此，对于每个炭化室而言:周转时间=结焦时间+炭化室处理时间对于整个炉组而言:周转时间=全炉操作时间+检修时间一般情况下，检修时间不应低于2h。,炼焦炉的生产操作,(5)火落时间是指炭化室装煤至焦炭成熟的时间间隔，焦炭是否成熟可以通过打开待出炉室上专设的观察孔，观察冒出火焰是否呈蓝白色来判定。焦炭成熟后再经一段闷炉时间，才能推焦。因此结焦时间=火落时间+焖炉时间。通过焖炉可提高焦饼均匀成熟程度和焦炭质量。火落时间是日本焦炉操作中的重要控制参数，作为指导炉温调节的信息，在国内宝钢焦炉生产中得到应用。,炼焦炉的生产操作,2.循环检修计划为保证焦炉生产的正常进行，焦炉的机械设备应定期检修，焦化厂通常采用循环检修(推焦)计划组织出炉操作。循环检修计划按月编排，其中规定焦炉每天、每班的操作时间及出炉数和检修时间。实际上，当周转时间和24h可取最小公倍数时，只要安排一个大循环的计划，就可以重复使用。所谓大循环时间为不同日期在相同的时间推同号炭化室焦炭的时间间隔，也即小循环时间开始重复的时间间隔。一个大循环时间=大循环需要的天数24h=大循环包括的小循环数周转时间。,炼焦炉的生产操作,因此，为找出大循环所需时间，可由24h与周转时间的最小公倍数求得。如周转时间为12h和16h，其大循环时间分别为24h和48h。在编排循环检修计划时，还应考虑周转时间的长短，一般当周转时间较短时，一个周转时间内安排一次检修，若周转时间较长，为均衡出炉并有利于炉温稳定，可将一个周转时间内的检修分为两次安排。现以65孔焦炉为例，讨论循环检修计划的编排。如周转时间为16h，单孔炉的操作时间为llmin，则总的检修时间为:1660-6511=245min，即4小时零5分钟。可安排为两次检修，第一次为2小时5分钟，第二次为2小时。推焦操作也分两次进行，第一次推焦30炉，第二次推焦35炉。出30炉所需的操作时间为3011=330min，即5小时30分钟。第二次出35炉所需的操作时间为3511=385min，即6小时25分钟。,炼焦炉的生产操作,因为周转时间16h的大循环时间为48h，即2天，在一个大循环内包括3次小循环，如某月1日根据上月的循环检修计划，从“0”点开始推焦，按上述计算，一个大循环内安排如表6-2所示的3次小循环。根据6-2可以确定每班的出炉数，并排成按日表示的循环检修计划。如表6-3所示，以下重复，故仅排两天。,表6-2大循环计划表,表6-3循环检修（推焦）计划,炼焦炉的生产操作,3.推焦计划的制定与评定推焦计划根据循环检修计划及上一周转时间内各炭化室实际推焦、装煤时间制定。编制时应保证每孔炭化室的结焦时间与规定的结焦时间相差不超过5min。并保证必要的机械操作时间。同时应考虑炉温及煤料的情况，遇有乱笺号应尽力加以调正。调正方法为：一是向前提，即每次出炉时将乱笺号向前提12炉，这种方法不损失出炉数，但调正较慢；二是向后调，即延长该炉号的结焦时间，使其逐渐调至原来位置，此法调正快，但损失出炉数。一般如错10炉以上时可采取向后调正的方法，但延长结焦时间不应超过规定结焦时间的1/4，并注意防止高温事故。,炼焦炉的生产操作,例如按表8-3的循环检修计划，某些炭化室在前一周转时间内的实际推焦、装煤时间如表8-4所示。规定结焦时间为15小时55分钟，表8-4中的51号为乱笺号，则推焦计划可安排成如表8-5。,表8-4前一周转时间内某些炭化室实际推焦、装煤时间,炼焦炉的生产操作,表8-5推焦计划,炼焦炉的生产操作,为了评定出炉操作的均衡性和计划执行情况，可采用以下三个系数：(1)计划推焦系数Kl式中M班计划推焦炉数；Al计划与规定结焦时间相差5min的炉数。(2)执行推焦系数K2式中N班实际推焦炉数；A2实际推焦时间与计划推焦时间相差超过5min的炉数。,炼焦炉的生产操作,(3)推焦总系数K3K3=K1K2K1反映由于炉温、机械等原因必须在编制推焦计划时，使某些炭化室号缩短或延长结焦时间的情况，K2反映完成推焦计划的情况，K3用以评价整个炼焦车间在遵守所规定的结焦时间方面的管理水平。四、出焦过程的烟尘治理1.出焦过程的烟尘来源推焦过程中的烟尘来自以下几个方面：(1)炭化室炉门打开后散发出的残余煤气及由于空气进入使部分焦炭和可燃气燃烧产生的烟尘；,炼焦炉的生产操作,(2)推焦时炉门处及导焦槽散发的粉尘；(3)焦炭从导焦槽落到熄焦车中时散发的粉尘；(4)载有焦炭的熄焦车行至熄焦塔途中散发的烟尘。上述2，3两项散发的粉尘量为装炉时散发的粉尘量一倍以上，其中主要是3，由于焦炭落入熄焦车，因撞击产生的粉尘随高温上升气流而飞扬。尤其是当推出的焦炭成熟度不足时，焦炭中残留了大量热解产物，在推焦时和空气接触，燃烧生成细粒分散的碳黑，因而形成大量浓黑的烟尘。,炼焦炉的生产操作,据有人测量，推焦时，每吨焦炭散发的烟尘有0.4kg之多。由于推出的红焦时间短，仅一分钟左右，故产生的烟尘具有阵发性。国外有人对炭化室尺寸12m0.45m3.6m的焦炉进行过测量，其推焦烟尘量在正常出焦时可达124m3min；若推出的焦炭较生，则产生的烟尘量更大。综上所述，由于出焦及熄焦过程中，烟尘散发量大，严重污染环境，一些国家采取过多种治理出焦烟尘的技术措施，其烟尘控制效果各异。我国这方面的工作才仅仅开始。,炼焦炉的生产操作,2.出焦过程的烟尘治理措施减少出焦烟尘的关键是保证焦炭充分而均匀地成熟。为收集和净化正常推焦时散发的烟尘，国内外有多种型式。(1)焦侧固定式集尘大棚焦侧集尘大棚是用一座钢结构的大棚盖住整个焦侧操作台。大棚从焦侧炉顶上空开始，一直沿伸到凉焦台，将拦焦车轨道和熄焦车轨道全部罩在大棚内，依靠设在大棚顶部的排烟主管将烟尘抽出，再经洗涤器净化后排出。这种措施早在20年代就已出现。之后到70年代在西方国家又重新出现。目前加拿大大约50的焦炉采用焦侧大棚。对于大容积焦炉，大棚排气量约为50万m3h左右。,炼焦炉的生产操作,焦侧大棚的优点包括：可有效地控制焦侧炉门在推焦时排除的烟尘；原有的拦焦车和熄焦车均能利用；焦侧操作台和焦侧轨道不必改建。存在缺点是：抽吸的气体体积很大，故净化系统设备庞大，能耗较高；较粗大的尘粒仍降落在棚罩内，焦侧现场很脏，操作工人是处在大棚之内生产，因而，操作人员本身的工作环境更加恶化。此外，棚罩的钢构件易受腐蚀。(2)移动集尘车移动集尘车方式于60年代到70年代曾被广泛研究，现在也不断出现其新设备型式。其基本结构是由设在熄焦车上的集尘罩及带抽烟机和文丘里洗涤器的集尘车所组成。以美国环保技术公司空气污染控制公司设计的集尘设备，是在现有的熄焦车上安装固定吸尘罩，它封闭了熄焦车的顶部及三个侧面，仅向焦炉的侧面开放，以接受红热焦炭。在熄焦塔内，喷洒水可由该侧面向熄焦车上的焦炭进行喷洒。,炼焦炉的生产操作,由于导焦槽的两个侧面及顶部、底部也被密封，当熄焦车停在接焦位置时，敞开侧可被拦焦车上安设的密封挡板构成第四个密封侧面。集尘罩内的含尘烟气由罩顶吸尘管道进入与熄焦车一起行走的集尘车，车上装有全部净化和抽烟机等设备。其中包括热水洗涤器，该设备通过喷嘴将200、235104Pa的热水喷出，由于降压变成蒸汽而洗涤烟尘，借助水流的冲力对气体产生推动作用，因而减轻了抽烟机的负荷，否则风机太大无法在车上安装。这种系统由于罩盖密封性较好，推焦后，熄焦车开往熄焦塔过程中，集尘车仍随熄焦车行走并运转，故提高了集尘效率。该系统的优点是：使用这种净化系统时，不要求对焦炉原有设备改造，尤其对推生焦时可以得到同样的吸尘效果。其缺点是：净化单元的总重量大(200t以上)，熄焦塔需改造；采用文丘里洗涤器时，压降大、操作成本高；集尘车在焦侧行走时，放出大量饱和蒸汽，钢结构的建造投资提高等。,炼焦炉的生产操作,(3)移动罩地面集尘系统在熄焦车上方有固定式集尘罩，推焦时散发的烟尘经集尘罩通过沿炉组长向布置的固定通道式洗涤系统净化。集尘罩上的出气管与固定通道的支管(每个炉孔一个)由气动闸门或连接器等装置接通。宝钢焦化厂即采用这种集尘型式，如图6-2。,图6-2固定通道式焦侧集尘系统1焦炉；2集尘罩；3连接阀；4预除尘器；5布袋过滤器,炼焦炉的生产操作,集尘罩固定在导焦槽上，并随拦焦车移动，集尘罩的宽度与熄焦车的宽度相同，长度根据焦炭落入熄焦车后烟尘持续时间t，熄焦车接焦的移动速度n和在时间t内落入熄焦车相应长度l决定。即集尘罩的长度l=nt+l。正常推焦时，t=1030s，罩长因炉高而异，一般为610m。即熄焦车长向只在焦炭下落和发烟持续范围内才被集尘罩覆盖。为防止烟尘从开口处喷出，要求开口处具有一定的吸力。为收集炉门和导焦槽上部的烟尘，在炉门框和导焦槽的连接处还设有挠性罩。由集尘罩抽出的烟尘经连接管、固定通道、预除尘器、布袋式除尘器后经抽烟机排出。上述系统只在熄焦车接焦时起作用，接完焦，熄焦车开往熄焦塔时则不能继续集尘。,炼焦炉的生产操作,德匡密纳新特施坦英焦化厂1975年投产的这类系统，采用了一种可以随熄焦车沿焦侧连续移动的集尘罩，解决了上面提到的缺点。该系统的集尘罩悬挂在转送小车和托架上，转送小车可在熄焦车外侧支撑在钢结构上，并沿炉组配置的敞口固定集尘通道上方的专门轨道上行走。集尘烟道敞口面上覆盖了专用的橡胶(耐高温)皮带，转送小车作为它的提升器，使集尘罩的排烟管经转送小车连接到固定通道上。这种连接方法允许集尘罩在熄焦车上方沿固定集尘通道连续移动，并且省掉了固定通道上的许多支管及连接阀门等机构，也简化了操作。移动罩地面集尘系统的主要优点是，熄焦车不必改造，净化系统固定安装在地面上，安装、使用和维修方便，采用袋式除尘器效率高，较文丘里管成本低，操作环境好。但是，由于要配置沿炉组长向的集尘通道，空间拥挤，其投资也较高，而且能耗大。,炼焦炉的生产操作,第三节熄焦和筛焦一、湿法熄焦设施与操作湿法熄焦设施包括熄焦塔、喷洒装置、水泵、粉焦沉淀池及粉焦抓斗等。熄焦塔为内衬缸砖的钢筋混凝土构筑物，外型类似下部开口的烟囱，塔的上部安装有若干排喷水管，熄焦时产生的大量蒸汽由塔顶排放到大气中。为减少熄焦蒸汽对焦炉操作的影响，熄焦塔与炉端炭化室的距离一般不小于40m。熄焦塔一般高1525m，低了熄焦蒸汽不易排出，恶化熄焦时的操作环境。熄焦塔长一般比熄焦车长35m，宽度比熄焦车宽23m。喷洒装置由上水主管与带小孔的喷洒管组成，主管与喷洒管一般为钢管或铸铁管，由于熄焦蒸汽有很强的腐蚀性，所以钢管损坏严重，目前有的厂开始试用耐腐蚀的玻璃钢管。,炼焦炉的生产操作,熄焦车开进熄焦塔时，靠极限开关通过熄焦时间继电器自动开启水泵，水经分配管上的小孔喷出。通常控制熄焦时间100s左右，喷洒时间短，红焦熄不灭，时间长则焦炭水分增加。熄焦过程中，熄焦车应来回移动23次，以利喷洒均匀。有的厂已将时间继电器改成红外线感受器控制，即在熄焦塔的适当位置安装红外线感受器，接收红焦本身发射出的红外线而发出讯号电流，经电流放大触发电路启动熄焦水泵，并借电子定时装置控制熄焦喷水时间。这种以红外线控制的自动熄焦装置，结构简单，体积小，工作稳定可靠，无机械磨损，寿命长，调节方便而且费用低。,炼焦炉的生产操作,为了控制焦炭水分稳定且不大于6，熄焦车接焦时行车速度应与焦饼推出速度相适应，使红焦均匀铺在熄焦车的整个车箱内。另外还应定期清扫熄焦设施，保证喷洒装置能迅速而均匀对焦炭进行喷洒，熄焦后熄焦车应停留4060s，将车中多余水分沥出。熄焦时大约有20%的水蒸发，未蒸发的水流入粉焦沉淀池，澄清后的水流入清水池循环使用。熄焦过程消耗的水，由回收车间经脱酚的废水或工业水补充。沉淀池中的粉焦，定期用单轨抓斗机抓出，脱水后外运。,炼焦炉的生产操作,熄焦后的焦炭，卸至凉焦台上停放3040min，使其水分蒸发和冷却。个别尚未全部熄灭的红焦，再人工用水补充熄灭。焦台的长度应根据焦炭需要的停留时间、每小时的最多出炉数及熄焦车的长度确定。可用下式计算焦台的长度l:式中K焦炉紧张操作系数，一般取1.07；n一座焦炉的炭化室孔数；A焦台所担负的焦炉座数；l熄焦车车厢有效长度，m；t焦炭在焦台上凉焦时间，一般取0.5h；、周转时间、检修时间，h。,炼焦炉的生产操作,焦台宽度一般取焦炉炭化室有效高两倍左右，倾斜角一般为28o，台面铺缸砖或铸铁板，下面装有放焦机械和胶带机，以便将焦炭运往筛焦楼。一般的湿法熄焦将产生的蒸汽全部排入大气，既损失大量显热，又因其中所含的有害气体和夹带的焦粉而污染环境。为此，德国埃斯威勒尔公司开发了一种压力蒸汽熄焦工艺(图6-3)，其基本原理是将红焦推入下部具有栅板的焦缶内，装满红焦的焦缶用盖盖好后移至熄焦站，然后有控制地喷入熄焦水，生成的蒸汽强制向下流动而穿过焦炭层，使焦炭进一步冷却，同时所夹带的水滴进一步汽化。由此可得到压力为0.05MPa的水蒸汽和一定数量的水煤气。该气体由熄焦缶下部引出，经旋风分离器除去所夹带的焦粉后，可送至余热锅炉回收热量并分离出水煤气。国内曾引进该技术，由于焦缶盖不严等原因，尚待进一步完善。,炼焦炉的生产操作,图6-3压力蒸汽熄焦工艺示意图1-自动加水控制器；2-旋风除尘器,炼焦炉的生产操作,二、干法熄焦1.干法熄焦的意义干法熄焦是利用对焦炭惰性的气体吸收密闭系统中红焦的热量，携带热量的气体与废热锅炉进行热交换产生水蒸气后，再循环回来对红焦进行冷却。1000oC的红焦其显热约1.6MJkg，该热量约占炼焦耗热量的40。在干法熄焦中，焦炭的显热借助于惰性气体回收并可用以生产水蒸汽，每吨红焦约可产温度达450、压力为4MPa的蒸汽400kg。由惰性气体获得的焦炭显热也可通过换热器用于预热煤、空气、煤气和水等。在回收焦炭显热的同时，可减少大量熄焦水，消除含有焦粉的水汽和有害气体对附近构筑物和设备的腐蚀，从而改善了环境。,炼焦炉的生产操作,干法熄焦还避免了湿法熄焦时水对红焦的剧冷作用，故有利于焦炭质量的提高，也可适当提高配合煤中气煤或弱粘煤的配比。基于上述原因，干熄焦技术已在世界各国焦化厂广为采用。虽然干熄焦的一次性投资较高，约为焦炉投资的3540%，且集尘要求高，但与节约能源，消除环境污染，改善焦炭质量等优点相比，还是有利的。因此，干熄焦技术将会得到不断的发展。2.干熄焦的流程与设备干熄焦技术早在30年代就开始出现，多年来曾出现过多种型式的干熄焦装置，有多室式，笼箱式和集中槽式等。前两种属于早期研制，技术与设备不够完善，因此有投资高、漏气多、散热大、热效率低等缺点，已逐渐被淘汰。,炼焦炉的生产操作,集中槽式为目前普遍采用的一种干熄焦装置。上海宝钢焦化厂从日本引进的干熄焦设备即属于此类。集中槽式是将焦炉推出的红焦送至竖式干熄槽(炉)内，干熄的焦炭不断由槽底排出，惰性气体则连续从槽底送入，与红焦换热，再由槽顶进入废热锅炉，并经烟泵送返。由于干熄焦过程连续稳定，故热效率高，且单槽处理能力大，设备紧凑，故适合大型焦炉使用。原苏联在60年代初开始研制干熄焦技术，现已建成单槽能力为5256th焦炭的大型地上槽式干熄焦装置。其工艺流程如图6-4。,炼焦炉的生产操作,图6-4地上集中槽式干熄焦流程图1一提升机；2一导焦槽；3一操作台；4一红焦；5一焦罐；6一台车；7一盖；8，9一去吸尘装置；10一焦罐；11一装料装置；12一前室(热焦预存段)；13一冷却室(干熄段)；14一槽底气体分配帽；15一排焦装置；16一焦台；17一胶带机；18一循环风帽；19一重力沉降槽；20一锅炉；21一旋风除尘器图中焦炭流程：红焦4台车6上的焦罐5干熄站移动式提升机1干熄槽顶装料装置11前室(预存室)12冷却室13排焦装置15焦台16胶带机17。惰性气体流程：冷却室出来的热惰性气体(800)斜道环形道重力沉降槽19余热锅炉20旋风分离器21(180)循环风机18干熄槽底的气体分配帽14冷却室。,炼焦炉的生产操作,上海宝钢焦化厂的干熄焦工艺流程与上述基本相同，其处理能力为75th焦炭，为配合其焦炭产量共设有四套上述干熄焦装置，三套正常操作，一套轮换检修或备用。其干熄焦的主要设备及技术特性如下：干熄焦冷却室300m3，前室(预热室)200m3；循环风机能力125000m3h，压头8830Pa；废热锅炉蒸汽量37.5th，汽压450lO4Pa，温度45010。焦罐容积52m3，自重38t，空罐车总重84t，装料吊车提升能力为86t。干熄槽排料装置，每次排焦两吨，38次h。,炼焦炉的生产操作,宝钢焦化厂干熄焦的操作指标：干熄槽的焦炭温度:10001050熄后焦炭温度：250(表面为120)干熄槽顶部压力：049Pa风机入口温度(气体)，200oC，含尘1gm3入锅炉气体温度：750800宝钢的干熄焦装置及工艺是从日本新日铁引进的，新日铁参照原苏联引进技术作了一些改进，主要有：加强了红焦装干熄焦槽的除尘措施，增加了接焦漏斗的水封挡圈和高温密封软垫等；为改善气流的均匀分配，在各斜道口增设调节板，在进炉前设置调节风帽；提高装焦吊车自动化水平，可以遥控操作；粉焦用稳妥的链板机干法运输汇集；加强了排焦与贮运焦皮带机的除尘措施。,炼焦炉的生产操作,3.干熄焦的热量回收与焦炭质量(1)干熄焦的热量回收干熄焦的热能回收效果，据上海宝钢的资料介绍，其估算的焦炉热平衡及干熄焦的热平衡（表6-6、6-7）回收能量的效果如下。若干熄焦装置消耗的动力为20kWh/（t焦）(1kWh=3596kJ)，装置的热工效率以40计，则消耗的热量为：MJ/（t焦）故每干熄一吨焦炭节约的热能为：1365.7-179.8=1185.9MJ/（t焦）,炼焦炉的生产操作,表6-6焦炉热平衡MJ(t焦),表6-7干熄焦装置热平衡MJ(t焦),炼焦炉的生产操作,（2）干熄焦炭的质量干法熄焦与湿法熄焦的焦炭质量相比有明显提高(表6-8)。这是由于焦炭在干熄过程中缓慢冷却，降低了内部热应力，网状裂纹减少，气孔率低，因而机械强度提高，真密度也增大。此外干熄焦过程不发生水煤气反应，焦炭表面有球状组织覆盖，内部闭气孔多，故耐磨性改善，反应性降低。干熄过程中因料层相对运动增加了焦块间的相互摩擦和碰撞，使大块焦炭中的裂纹提前开裂，起到了焦炭的整粒作用，故块度均匀性提高。焦炭在预存室中保温，相当于在焦炉中的焖炉，进一步提高了焦炭成熟度，使其结构致密化，也有利于降低反应性，提高强度。,炼焦炉的生产操作,表6-8焦炭质量指标对比,炼焦炉的生产操作,三、熄焦过程的防尘炼焦生产过程中，熄焦是一个阵发性污染源，排放的粉尘量约占焦炉总排放量10以上。干法熄焦的防尘方法类似出焦过程的处理方法，即采用集尘罩、洗涤器等。湿法熄焦的粉尘治理可在熄焦塔自然通风道内设置挡板和过滤网，从而能够捕集绝大部分随熄焦蒸汽散发至大气并散落在熄焦塔周围地区的大量粉尘。为清除挡板和过滤网上的粉尘，要增添喷雾水泵，在挡板和过滤网上部喷洒水雾。这种方式在现用的熄焦塔上安装方便，集尘效果较好，但由于塔内气体阻力增加，蒸汽常会从熄焦塔下部喷出。,炼焦炉的生产操作,四、焦炭的分级与筛焦系统焦炭的分级是为了适应不同用户对焦炭粒度的要求，通常按粒度大小将焦炭分为6080mm、4060mm，2540mm、1025mm，lOmm等级别。粒度大于6080mm的焦炭可供铸造使用，4060mm的焦炭供大型高炉使用，2540mm的焦炭供高炉和耐火材料厂竖窑使用，1025mm的焦炭用作烧结机的燃料或供小高炉、发生炉使用，小于l0mm的粉焦供烧结矿石用。一般大中型焦化厂均设有焦仓和筛焦楼，国内焦化厂多数将大于40mm的焦炭由辊轴筛筛出(筛上部分为大于40mm级)，经胶带机送往块焦仓。辊轴筛下的焦炭经双层振动筛分成其它三级，分别进入焦仓。,炼焦炉的生产操作,图6-5为设有焦仓的筛焦和运焦流程。图中2540mm焦炭经胶带机从双层振动筛上送至单层振动筛，以回收由于辊筛磨损成呈细长状的而经辊轴筛漏下的大于40mm的焦炭。,图6-5筛焦和运焦流程图1一回送焦槽；2一焦台；3一转运站；4辊动筛；5一筛焦楼；6一块焦仓；7一碎焦仓；8一双层振动筛；9一单层振动筛,炼焦炉的生产操作,年产60万t以下的焦化厂，一般将焦炭分为大于25mm、1025mm及小于lOmm三级。中型焦化厂筛分混合焦仍用辊轴筛，小型焦化厂则一般采用振动筛。为了提高冶金焦的机械强度和粒度均匀性，应加强筛焦过程中大块焦炭的破碎作用，以实现焦炭的整粒，使一些强度差、块度大的焦炭，在筛焦过程中就能沿裂纹破碎，并使其粒度均匀。国内进行过各种方式的实验，取得了定的效果。对于大容积的高炉，焦炭的强度和粒度均匀更加重要，它们虽取决于炼焦煤料的性质和炼焦过程的条件，但在筛焦过程中重视焦炭块度的处理，也能收到一定的效果。,炼焦炉的生产操作,目前国外的焦化厂筛焦系统多数均考虑了整粒的要求，试验表明，焦炭经整粒之后，其转鼓强度有明显提高，这是由于焦炭中强度较差的部分或者有棱角易挤碎的部分经撞击后，易碎而掉落的部分被去掉了。这种情况与焦炭在运往高炉途中，经多次转运，转鼓强度有所提高的作用一样。此外，焦炭经整粒工艺处理后，粒度趋于均匀，进入高炉后可以改善高炉料柱的透气性，有利于提高生铁产量和降低焦比。如日本，曾在四个有不同大小高炉的钢铁厂，进行了焦炭不同粒度的实验。其结果表明：如果用粒度4080mm的焦炭代替含有20大于lOOmm的普通焦炭，则在相同的焦比条件下，其产量增加了10，或者当生产水平相同时，焦比降低了lOkg(t热态铁)。,炼焦炉的生产操作,筛分处理后的焦炭，冶金焦可由焦仓外运，也可用胶带机直接连续送往炼铁厂，焦化厂仍设有焦仓和贮焦场，供多余块焦外运贮存，或当通往炼铁厂的胶带机发生事故、高炉停风、炼铁厂焦仓贮满等情况下供储存块焦之用。筛焦楼与贮焦槽的布置一般有分开布置和合并布置两种型式。由四座大型焦炉组成的炼焦车间，设有两个焦台，通往筛焦楼的混合焦胶带机为两条，这时筛焦楼内安装的筛分设备和胶带机较多，贮焦量也较大，为简化工艺布置并降低厂房高度，筛焦楼与贮焦槽应分开布置。由两座焦炉组成的炼焦车间，筛焦系统设一个焦台，通往筛焦楼的混合焦胶带机为一条，故设备较少，工艺较简单，贮焦量也较少，有条件将筛焦楼与贮焦槽合并布置。这种型式可以减少厂房和占地面积，节省投资，便于管理和集中通风除尘。,炼焦炉的生产操作,2.筛焦设备与贮焦槽(1)辊轴筛国内大中型焦化厂主要用辊轴筛筛分混合焦，焦化厂常用的辊轴筛有8轴和10轴两种，每个轴上有数片带齿的铸铁轮片，片与片间的空隙构成筛孔，按照需要筛孔尺