2010第四届焦化年会论文集 (19)

2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 128 200验 捣固 小焦炉在 攀钢煤化工厂 的应用 刘 爽 （ 攀 钢集团攀 枝花 钢钒 有限公司煤化工厂 ， 617022） 【 摘 要 】 本文介绍了 200验小焦炉 是 顶装 与捣固炼焦两用焦炉，可以测定煤料对炭化室墙的膨胀压力， 自动化程度较高 ，试验重现性好 ，能够评价炼焦用煤的结焦性， 并 验证 各种配煤比 情况下焦炭的质量，为大焦炉生产提供可靠的参考依据，有效指导 实际生产。 【 关键词】 小焦炉 顶装 捣固 膨胀压力 炼焦 试验 随着钢铁 行 业的飞速发展，炼焦用煤消耗逐年大比例上升， 为扩大炼焦用煤范围， 确定最佳配煤比 及膨胀压力 十分重要 。攀钢煤化工厂 200验小焦炉是由中钢集团鞍山热能研究院有限公司设计，可以进行顶装 、 捣固炼焦 的 两用小焦炉 ， 并可测定膨胀压力和收缩度等重要参数， 自动化控制水平 较高 ， 在攀钢煤化工厂 取得了良好的试验应用效果，有效的指导了实际生产。 验小焦炉 简介 200验小焦炉主要由焦炉炉体、护炉 设备、煤气设备 、 捣固 /装煤 /推焦车 、 熄焦车 和电动葫芦 吊等组成。 体结构 焦炉炉体由一个不带锥度的炭化室和两个燃烧室构成，分 为 固定炉墙和活动炉墙， 固定炉墙砌筑在地面基础上，活动炉墙砌筑在活动小车 上 。每侧炉墙分三个立火道，每个立火道独立 加热 、 单独控制与检测；每个立火道中部设有看火孔，便于观察立火道 加热情况。荒煤气 由 上升管排出 ， 200验小焦炉如图 1所示 。 图 1 200验小焦炉 胀压力测定 装置 在选择炼焦用煤时，必须考虑煤在炼焦过程中的膨胀压力， 当 煤料膨胀压力达到一定值，会对炉墙产生破坏作用或 导致 推焦 困难，为了保护 焦炉 炉体， 确保工业焦炉生产正常 ，需 预先测定煤料的膨胀压力。装炉煤料膨胀压力 测定装置安装在活动墙侧，如图 2 所示。 膨胀压力 测 定装置工作 原理是 利用 电阻应变法，将非电量的 作用力转变为电量。 炭化室内煤料在加热过程中产生膨胀压力，作用于固定墙和活动墙上 ， 在活动墙与炉框之间安装了测力装置压力传感器 ， 当力超过活动墙重力惯性及其它阻力时，将会有一个剩余力推动活动墙，并传递到传感器和炉框 上 。但是炉框却限制了活动墙的移动，因此就产生一个反作用力 ， 一对大小相等方向相反的力作用在压力传感器上。通2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 129 过测定 的 膨胀 压 力与煤料侧面积相比 而 得到膨胀压力值。 图 2 膨胀压力测定装置 固 /装煤 /推焦车 捣固 /装煤 /推焦 机是集捣固、装煤、推焦三个功能为一体的设备 ， 具有自动化程度较高 ，捣固均匀、操作简单、 运行 稳定可靠、行程限位准确、占地空间小 等优点 。 捣固 /装煤 /推焦车 如图 3 所示。 图 3 捣固 /装煤 /推焦车 动控制系统 自动控制系统 指在脱离人们的直接干扰，利用控制装置使捣固机或焦炉温度、压力、流量等 按照 预定规律运行。装煤 /捣固 /推焦机完全是自动控制， 焦炉炉体共有 13 个温度检测点， 5 个 炉体压力检测点 ， 3个 煤气流量检测点 ， 焦炉自动控制系统如图 4 所示。 图 4 自动控制系统 图 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 130 化工厂的应用 情况 200验小焦炉自从 2008 年 12 月 份 建成投产以来，开展了 90 多 炉顶装、捣固 炼焦试验 ，捣固焦炉生产提供了可靠的参考数据。 焦 试验 焦炭质量的重现性 200验小焦炉投产后 ，进行了捣固炼焦和顶装炼焦 平行 试验，以验证小焦炉试验的重现性 ， 试验数据如表 1 所示。 表 1 小焦炉 平行试验 焦炭质量数据 试验方案 分析项目， % t,d 10 固 第一炉 二炉 装 第一炉 二炉 业标准规定平行试验允许误差 %， %， 超过 超过 由表 1 数据可知， 大误差 为 大误差 为 相同配煤比平行 小焦炉 试验焦炭 质量 重现性 较 好， 均在允许误差范围内， 可 为大焦炉生产提供参考 。 装和捣固炼焦焦炭质量比较 为了比较顶装与捣固炼焦所得焦炭的质量，进行了相同配煤比情况下 200焦炉顶装和捣固炼焦试验， 并对焦炭气孔结构进行了分析 ，顶装与捣固炼焦焦炭气孔结构如图 5、图 6 所示 。 表 2 顶装和捣固炼焦焦炭质量比较表 配比 指标 冷态 热态 10 比 1 顶装 固 比 2 顶装 固 表 2 数据可知 ， 相同配煤比情况下 捣固 与顶装 炼焦 焦炭相比， 冷态强度 百分点， 百分点 ； 焦炭 反应性 平均 低 百分点，反应后强度 平均 高 百分点 ，说明捣固炼焦所得焦炭的冷态强度和热强度均比顶装焦炭好。 图 5 捣固焦气孔结构 图 6 顶装焦气孔结构 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 131 通过对焦炭气孔结构进行分析可知， 采用捣固炼焦工艺比顶装得到焦炭的气孔率和气孔平均直径明显降低，气孔壁平均厚度增大。这是因为捣固炼焦工艺煤料经捣实后，堆密度可由 顶 装煤的 t/高到 t/利于提高煤料的粘结性。其原因是：煤料堆密度增加，煤粒间接触致密，间隙减小 28 33，使捣固煤饼中煤颗粒间的间距缩小，因此在结焦过程中煤料的胶质体很容易在不同性质的煤粒表面均匀分布浸润，煤粒间的间隙越小，填充间隙所需的胶质体液相产物的数量也相对越少，即可以使较少胶质体液态产物均匀分布在煤粒表面上，进而在炼焦过程中，在煤粒之间形成较强的界面结合。在煤粒间的间隙减小情况下，炼焦过程中产生的干馏气体不易析出，煤料的膨胀压力增加，从而增加煤粒的接触面积，有利于煤热解产物的游离基和不饱和化合物进行缩合反应 。同时热解产物的气体中带自由基的原子团或热分解的中间产物便有更充分的时间相互作用，产生稳定的、分子量适度的物质，增加胶质体内不挥发的液相产物，结果使胶质体不仅数量增加，而且还变得稳定，气孔率降低，气孔壁变厚，气孔平均直径减小。 胀压力重现性 为了验证膨胀压力测定的重现性，开展了相同配煤比 捣固炼焦 平行 试验， 膨胀压力测定曲线如图 7、图 8 所示。 图 7 第一炉膨胀压力曲线图 图 8 第二炉膨胀压力曲线图 炼焦过程中， 煤料 在煤 气析出作用下塑性膨胀而产生膨胀压力， 由图 7 和图 8 所示， 配煤比 和其他条件相同 时 ，第一炉煤料的膨胀压力为 二炉煤料的膨胀压力为 平行试验 膨胀压力 相差 而 膨胀压力测定装置允许误差不超过 25%， 说明 膨胀压力 测定装置 重现性 较 好 ， 可 为大焦炉的膨胀压力 提供参考 。 焦炉和大焦炉捣固炼焦 为了比较工业生产大焦炉和 200焦炉焦炭质量，开展了生产配煤小 焦炉炼焦试验，焦炭质量 如表3 所示。 表 3 小焦炉和大焦炉焦炭质量 比较 表 ， % 指标 t,d 10 焦炉 0 焦炉 表 3 数据可知， 与小焦炉焦炭相比，大焦炉生产焦炭的 百分点， 百分点，焦炭反应性低 百分点，反应后强度高 百分点。 大焦炉 生产的焦炭冷态强度和热强度要好于小焦炉的焦炭 ， 且 具有一定的相关性。 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 132 升管 存在 吸力不足 、焦油和冷凝水排 出 不畅和荒煤气 直接 外排影响环保等 问题。 吸力不足、焦油和冷凝水排水不畅 主要是由于 横管较长，荒煤气温度降低较快，焦油和冷凝水沉积管道底部堵塞荒煤气的导出通道，增大管道阻力，影响荒煤气的外排，使炭化室内压力增加导致炉门冒烟。建议上升管缩短横管长度， 减缓焦油增长和蒸汽凝结速度， 增加立管高度以 增大吸力 。 荒煤气中含苯、焦油、氨和 有毒害物质，现直接排放到大气造成环境污染。 可以通过 增加自动点火燃烧装置，将荒煤气燃烧后外排。 议炭化室宽度和捣固煤饼宽度可调整。 高膨胀压力试验数据重现性并降低其膨胀 压力允许 误差。 膨胀压力测定装 置允许误差不超过 25%，允许误差 偏 大， 不利于为大焦炉生产提供参考。 化 控制系统画面及记录 。 实现顶装 炼焦 膨胀压力曲线、捣固 炼焦 膨胀压力曲线和焦饼中心温度曲线在一个界面内，将 加热制度等技术指标自动生 成一个报表，并延长 原始 记录可查询时间 ，现只能查询近期15 天内的原始记录 。 攀钢煤化工厂 200验小焦炉 试验重现性好， 自动化程度较高，设备运行稳定， 能够 验证 不同 配煤比焦炭的质量 和膨胀压力 ，为大焦炉生产