干熄焦装置烘炉管理的改进及探讨

1、干熄焦装置烘炉管理的改进及探讨1 理想状态下的烘炉方案 ：干熄焦装置的烘炉分为两个阶段， 即以除去干熄炉 及一次除尘器耐火砖砌体中水分为主要目的的温风干燥阶段及以升温为主要目 的的煤气烘炉阶段。温风干燥期间以干熄炉入口温度 T2 为主管理温度，计划由 常温升至 150170, 并保持（此时预存室温度 T5 为 120左右），升温幅度 10/h。煤气烘炉期间以干熄炉预存室温度 T5 为主管理温度，计划由 120左右升至 800，并保温 1天，升温幅度 90/h。温风干燥需 56 天，煤气烘炉 需 9 天，共耗时 15 天。温风干燥流程见图 1 ，煤气烘炉流程见图 2 。2 实际烘炉中存在问题及应

2、急措施2.1 能耗介质的质量不过关 ：前述的烘炉方案计划耗时 15 天后可达到投红焦的 条件，但前提是能耗介质必须满足要求， 即温风干燥所消耗的低压蒸汽应是压力0.8MPa 以上、温度 190 以上的过热蒸汽。煤气烘炉所消耗的焦炉煤气热值应 为 16.5MJ/m 3 ，压力在 3kPa 以上。但实际情况往往远低于此水平。干熄焦装置烘炉要求的能耗介质见表 1厂名武钢焦化厂 鄂钢焦化厂 鞍钢化工总厂 上海焦化厂低压蒸汽压力MPa0.8 1.00.7 1.20.5 0.70.6 0.7低压蒸汽温度焦炉煤气热值焦炉煤气压力3MJ/m 3kPa21016.55160 18016.53.58.016016

3、.51.53.0165 17016.51.53.0表 1 干熄焦烘炉要求的能耗介质(1) 低压蒸汽。 低压蒸汽压力低造成的直接后果是随着锅炉汽包压力的升高， 通入汽包的蒸汽量将越来越少， 干熄炉方面升温幅度将随之减慢， 甚至不升反降。 而低压蒸汽的温度低将限制系统温升的最高值，如果低压蒸汽温度仅为160 ，由于锅炉换热效率及热量损失等原因， 锅炉出口循环气体温度仅为 140 ，再经 过二次除尘器、 循环风机及给水预热器等设备的损耗， 干熄炉入口气体温度将为 110 左右，达不到烘炉方案中 150170的要求。 遇到这种情况时，应将 中压蒸汽串接入低压蒸汽管网， 以提高低压蒸汽的温度和压力。 如

4、果客观条件不 允许，应采取应急措施，即在 T5 温度无法升至 120的情况下，仍将煤气点火， 进入煤气烘炉阶段。例如在鞍钢干熄焦装置烘炉时， T5 升至 77后就进行了煤 气烘炉的点火。而上海焦化厂的 T5 仅升至 56就进入煤气烘炉阶段了。提前煤 气点火造成的直接后果是干熄炉耐火材料砌体中的水分得不到很好的去除， 鞍钢 在干熄焦烘炉的中期，即 T5 升温至 500 时，干熄炉内仍有大量水蒸汽逸出， 水蒸汽从耐火砖砌体内逸出的过程中会冲刷砌体的灰缝，造成灰缝火泥的脱落。 同时含有水分的低温耐火砖在高温作用下还会产生大量的裂纹甚至剥蚀， 这都会 直接影响耐火材料的使用寿命。 (2) 焦炉煤气。

5、烘炉阶段焦炉煤气压力低造成 的直接后果是 T5 升温幅度减慢，严重时不升反降，当煤气燃烧产生的热量不足 以将经由烘炉孔吸入的助燃空气加热至炉顶温度时， T5 将无法继续升高。 另 外，由于煤气压力低，煤气烧嘴处喷射力小，煤气火焰短且发散，热量通过辐射 传递给火焰下方的焦炭， 导致焦炭表面温度升高， 当焦炭温度达到 350 以上时， 就会被引燃而造成事故。鞍钢 1 号干熄焦装置在烘炉期间 T5 升至 688时，焦 炭表面温度已达 350 ，炉顶放散阀处排出的废气中发现有蓝色火焰， 疑为焦炭 燃烧时产生的火焰。 从烘炉孔处观察，焦炭表面已有红焦出现， 不得已熄灭煤气， 停止烘炉，关闭烘炉孔并大量往

6、干熄炉内通入氮气，将点燃的焦炭熄灭。 烘 炉用焦炉煤气应经过脱硫处理的净煤气， 水及硫化物等杂质含量较少。 煤气含水 量大，水分随煤气燃烧时气化将吸收大量热量； 煤气中所含硫化物燃烧形成的酸 水浓度达到一定量时， 在系统内温度较低的部位冷凝后将对管道、 阀门等铁器造 成腐蚀，严重时可腐蚀穿孔管道而造成事故。 (3) 烘炉用焦炉煤气流量的计算。 干熄焦装置烘炉及开工所消耗工辅介质如低压蒸汽、 水、压缩空气、 氮气等都可 通过在线仪表计量。 但焦炉煤气仅在烘炉期间使用， 因此一般不在煤气管道上安装在线计量仪表，仅安装 1 台简单的孔板流量计，但我们仍可以通过 “U型”压差 计测量孔板上下游压差，并

7、由式 (1)求出焦炉煤气的流量：式中的孔流系数 C0 = 0.4; 孔板横截面积 A0 = 0.0139m 2；焦炉煤气密度3= 0.451 g/m3 ; P为孔板上下游煤气压差， Pa。 武钢 1 号干熄焦烘炉期间 测得P的最大值为 930 Pa，因此可求得煤气烘炉期间焦炉煤气最大流量为 12 87m 3/h，烘炉期间消耗煤气总量约为 15.6 万 m3。当然，由于工况和孔板规格不 同，即使生产能力同为 140t/h 的干熄焦装置，烘炉期间所消耗的煤气总量也有 较大差异。另外，当烘炉期间环境温度低于 0时， U 型压差计应采用酒精(凝 固点117, 密度 0.8kg/m 3)代替水作为介质，

8、此时测得压差换算应乘以 0.8 的系数。2.2 焦炭压层的选择：烘炉前最重要的一项准备工作就是往干熄炉内装约 40t 焦炭，并在焦炭上面再铺设一层隔热物质，这样既可避免烘炉时焦炭温度升高被 引燃的危险，也可避免焦粉及小颗粒焦炭被吹起。武钢烘炉时采用了宝钢 75t/h 干熄焦烘炉的经验，在焦炭上铺设一层蘸有耐火泥浆的焦炭作为压层， 由于泥浆 中的水分渗过焦炭层在干熄炉底部聚集，最后炉内焦炭板结，造成焦炭无法排出。 鉴于此，以后的干熄焦装置烘炉均在焦炭上铺设 1 层厚约 100mm 的铁矿石作为 压层。但是铁矿石虽然能起到防止焦粉被吹起的作用，但是无法隔热，所以，当 烘炉用焦炉煤气压力过低时，焦炭

9、表面温度很容易上升至燃点 (350)，引燃焦 炭，造成事故。因此，在上海焦化厂 75t/h 干熄焦装置烘炉时，采用轻质硅藻土 砖(轻质硅藻土砖硬度低，易于破碎加工)碎块作为压层， 铺设厚度为 300mm ， 在烘炉期间煤气压力即使低至 1.5kPa ，焦炭表面的最高温度仅为 130左右， 效果很好。3 75t/h 与 140t/h 干熄焦装置烘炉方案的比较3.1 75t/h 干熄焦装置烘炉时遇到的问题 ：140t/h 干熄焦装置在煤气烘炉时，预 存段压力保持在 2030Pa 左右，煤气燃烧产生的废气通过炉顶放散阀排出。 在 75t/h 干熄焦装置烘炉时，开始时仍采用了 140t/h 干熄焦装置

10、的烘炉方案，但当 炉顶温度升至 560 左右时，温度不升反降，并且煤气燃烧火焰被压得很低，且有回火的迹象。开始认为是进风量不够，于是在烘炉入孔处多加了两根引风管， 但效果不明显。 后来怀疑是预存段压力显示有问题， 废气不能从炉顶放散阀处顺 利排出，从而使煤气燃烧不完全， 但通过种种试验证明， 预存段压力显示是准确 的。3.2 问题分析 ：虽然 75t/h 与 140t/h 干熄炉的炉体结构一样，但 140t/h 干熄炉 预存段容积为 350m 3, 75t/h 干熄炉预存段容积为 270m 3，后者仅为前者的 77%。 容积的差异造成了气体流动途径的不同，但烘炉时的煤气流量并没有多大差别， 煤

11、气燃烧产生的废气量也大致相等。 在废气量相等、 废气从炉顶放散阀处排出的 速度相当的情况下， 75t/h 干熄焦装置烘炉时的废气更容易在炉顶区域淤积，从 而使下部煤气燃烧的火焰短且发散，如果调节不当很容易造成回火。3.3 烘炉方案的改进 ：由于废气不能顺利通过炉顶放散阀及时排出，再加上热 浮力的因素，严重影响了煤气的燃烧。因此，我们更改了烘炉方案，关闭炉顶放 散阀，使全部废气都参与循环，最后通过预存段压力调节阀（风机后放散）来排 出废气，这样预存段压力调节阀开度相对较大并需调节， 而此时预存段压力为负 压，在 60 80Pa 左右。煤气烘炉时气体流动及排放途径见图 3。 通过对 烘炉方案的改进，在煤气压力无法得到改善的情况下，炉顶温度 T5 顺利升高至 800 ，达到了开工所需的条件。图 3 干熄焦装置煤气烘炉期间的气体流动途径4 结论 ：(1) 干熄焦装置烘炉所需的低压蒸汽压力应在 0