炼焦技术分析及炉体早衰原因探讨

炼焦技术分析及炉体早衰原因探讨1前言焦炉是复杂的热工设备,为了延长焦炉使用寿命,避免过早损坏,研究其损坏原因,制定防范措施是十分必要的。本文对炼焦技术制度的要点进行分析研究,归纳总结出造成焦炉早衰的原因,并提出了相应防治措施。2焦炉技术制度的分析2.1加热制度焦炉加热制度,是为了使各个炭化室的焦饼在规定结焦时间内,沿长向和高向均匀加热,保证焦饼成熟而制定的一项焦炉技术制度,它包括温度制度、压力制度与煤气流量和空气量的供给等。温度制度指标准温度、横排温度、炉顶空间温度、炉头温度、焦饼中心温度、小烟道温度、蓄热室顶温度等。压力制度指炭化室底部压力、看火孔压力、蓄热室顶部吸力和烟道吸力等。2.1.1标准温度的确定一座焦炉有多个立火道,为了均匀加热,便于检查、控制全炉温度,在每个燃烧室的机、焦两侧,根据燃烧室立火道数目和装煤孔数等条件各选择一个立火道为测温火道,其温度分别代表机、焦两侧温度,这两个立火道称为测温火道或标准火道。标准温度是机、焦侧标准火道平均温度的控制值。炼焦生产中,每天每班都得对标准火道温度进行测量,用来控制和调节各个燃烧室所导入的热量,使焦饼能在规定的结焦时间内充分成熟。一般情况下,参考已投产的同类型焦炉的生产资料来确定标准温度,然后根据实际测量的焦饼中心温度进行校正,并检查所选标准火道是否正确。在日常操作中,应加强温度的调节,使温度曲线与每个加热火道处的装煤量相适应。否则,会出现横排温度不均匀,有的火道温度偏高,有的火道温度则偏低,既影响焦炭质量,又易发生难推焦,危害炉体。此外,还可能使炉头温度不能保证炉子的正常操作,出现对炉具的损害。2.1.2炉顶空间温度焦炉炭化室顶部空间粗煤气的温度即炉顶空间温度。它受炭化室加热水平,装煤平煤后的炉顶空间高度、调火操作及配煤比等因素影响。炉顶空间温度过高,炭化室顶部石墨生长加快、增多,并导致炼焦化学产品裂解,产品产率、质量和焦炉煤气热值随之降低,重质焦油比例增加,影响焦油与氨水分离,且流动性差,容易造成焦油盒及煤气管道堵塞。过高的空间温度还会使装煤时着火,恶化操作,影响装满煤。装煤不满反过来又会使炉顶空间温度更高,形成恶性循环。炉顶空间温度过低,会导致焦饼上部出现生焦。过高或过低的炉顶空间温度都会对炉体造成损害。2.1.3炉头温度燃烧室两端的炉头火道受炉门开闭、推焦和装煤操作等的影响大、散热多,温度偏低且波动大,常因供热不足而温度过低,导致易出生焦和推焦困难;炉头温度过高,则会使炉头焦过火,在打开炉门时发生塌焦,严重影响操作,损坏护炉铁件。炉头的急冷急热和内外温差过大,造成炉头砖损坏,特别是靠近炉门、框或保护板处,由于金属传热快,温度变化更大,受到的损害也更严重。起初,只产生裂纹和轻度剥蚀,以后裂纹逐渐伸长、变宽,同时,炉头顶部也出现一些不规则裂纹和裂缝,剥蚀则逐渐向深度和广度蔓延。若管理不当,铁件维护不到位,变形的铁件会使炉头损坏加剧。随着裂缝的增多、增大和剥蚀的扩大,炉体不断伸长,曲度增大,炉头砌体产生变形、错台、掉砖,甚至倒塌。2.1.4集气管压力压力制度确定的原则是,炭化室底部压力在任何情况下(包括正常操作、改变结焦时间,延迟推焦与停止加热等)均应大于相邻同标高的燃烧系统压力和大气压力。在未测炭化室底部压力之前,可利用式(1)暂定。P集=5+12H(1)H—从炭化室底到集气管测压点的高度,单位为米。再根据吸气管正下方炭化室底部压力在推焦前半小时是否达到5Pa来进行调整。调整时应当考虑到集气管压力的波动值,就是当集气管压力最低时也能保证吸气管正下方炭化室底部压力在结焦末期不低于5Pa,从而保证炭化室压力在整个结焦时间内都大于燃烧系统的压力,使炭化室墙逢和炉底被石墨密封,保持其严密性。否则当负压时,空气漏入炭化室,烧掉焦炭和化学产品,既会增加焦炭的灰分,还使化学产品产量减少,煤气热值降低,焦油中游离碳增加。更为严重的是,焦炭燃烧后的灰分在高温下将侵蚀墙砖,使砌体出现熔洞、渣蚀等危害。但炭化室压力也不应过高,不然,荒煤气将从炉门和其它不严密处漏入大气,冒烟、着火,烧坏护炉设备,恶化操作环境。2.1.5燃烧系统压力指焦炉看火孔压力、上升气流和下降气流的蓄顶吸力及上升气流和下降气流的小烟道吸力,通称五点压力。在实际操作中,以控制看火孔压力为基准来确定燃烧系统的各点压力。一般要求看火孔压力在各种周转时间下均应保持-5Pa~5Pa,但应选择正压还是负压,却有着不同的看法。有的焦炉把看火孔压力控制得较高,好处是可减少向火道里落灰,有利于高向加热。但随之而来的害处也是显著的,炉顶散热多,不利于测量温度和观察火焰。过低的看火孔压力也不足取,如果压力过小即负压过大,冷空气会被吸入燃烧系统,使得燃烧不稳定,同时还会抽进煤粉,危害炉体。看火孔压力由分烟道吸力和进风口开度来控制,在保持燃烧用空气系数不变的前提下,烟道吸力和进风口开度随煤气流量的增减和大气温度的变化而改变。应及时调节烟道吸力来保证燃烧系统压力的稳定。2.2推焦操作制度为了稳定加热制度,提高产品质量,合理使用并及时维护机械设备,延长炉体寿命,应按循环推焦图表推焦和检修,这是炼焦生产制度的特点。首先要确定合理的循环图表,应当遵循以下原则:a)全炉每个炭化室都应保持规定的干馏时间;b)推焦时,相邻炭化室处于膨胀阶段,以免推焦时造成炉墙损坏;c)尽量沿炉组长向均匀出焦和加煤,以防砌体局部过冷或过热,使炉温均匀,煤气沿集气管长向均匀分布;d)适当缩短机械行程,提高设备的利用率,节省运转时间并节能;e)保证移动机械有一定的检修时间。对整个炉组而言,周转时间=全炉操作时间+检修时间。周转时间应根据焦炉砖材质、炭化室宽度、焦炭质量、炉体状况和操作水平等因素来确定。每座焦炉中后期的最短周转时间,应根据焦炉技术鉴定报告来定。结焦时间不得短于周转时间15分钟。在实际操作中,随意延长或缩短操作时间和检修时间,都是违反制度的,对炉体都会造成损害。应依据推焦图表合理编制每班的推焦计划并严格执行,充分利用循环检修时间检修炼焦机械和进行预防性检查。2.3石墨清除制度在焦炉生产过程中,煤气热裂解会在炭化室顶部、炉墙上和上升管内生长石墨。为了避免发生石墨累计堵塞煤气通道,造成整个煤气系统状况恶化和推焦困难事故的发生,应根据具体情况建立检查、清除石墨制度。否则会给生产带来不良后果,并损害炉体。行之有效的清除石墨的方法仍是烧空炉和用压缩空气或蒸汽吹扫,但都得辅以人工清理。烧空炉时间不宜过长,不然会给炉体带来伤害。有的单位制作专用工具,固定在推焦杆上清理石墨,但要防止在清理过程中碰伤炉墙。3炉体早衰原因探讨及防治措施对大多数焦炉而言,预期寿命应在20年至25年,如果炉体养护的好,炉龄可达30年至35年,但若是不遵守合理的技术制度,一座新焦炉在1年至2年内即遭到损坏。因此,应针对焦炉早衰的原因进行防治,延长使用寿命。3.1焦炉过早损坏的原因a)集气管压力控制不好,频繁波动,甚至长期负压运行,炉体会受到焦炭燃烧后剩余灰分的侵蚀,砌体出现渣蚀的危害。而由于集气管压力过高出现的冒烟、着火,极易烧坏护炉铁件,也会缩短焦炉寿命。b)炉体上下温度不均匀,波动大。不论是上部温度高,下部温度低,还是上部温度低,下部温度高,都会使炉体出现裂缝。c)炉头温度不稳定,或高或低。炉头温度波动较大,对炉头砖的损坏严重,焦生时推焦容易夹框,焦炭过火时出现塌焦,都会造成推焦困难。d)忽视对护炉设备的管理。具体表现在:对炉柱不做监护,不能定期测量曲度;横拉条和弹簧不能及时调整,或弹簧调整无参照,比较随意,使弹簧松放过度,降低了对炉顶区的保护性压力;炉顶跑烟冒火烧坏拉条;对炉体膨胀无监测措施,等等。放松对护炉设备的管理,直接导致护炉设备的损坏,失去对炉体的保护作用,促使炉体早衰。e)炉体热修工作不到位,正常的修补不能按时进行。f)测温孔盖密封不严或孔盖丢失,大量煤粉进入主火道,结焦并堵死斜道口。g)频繁二次推焦。推焦困难是炉体早衰的前兆。由于生产中各项制度不能得到很好落实,监督考核不到位,造成难推焦事故出现并频繁发生。在处理难推焦事故时,不慎重,不分析原因,贸然二次推焦,炉体极易受到损坏。h)炉门管理不善,冒烟、着火现象不断发生,损坏护炉设备及炉体。3.2保护炉体的措施a)严格执行技术制度和生产制度,监督、考核到位。b)加强对炉温的测调和管理。c)严格执行推焦计划,不得随意变更。d)坚持经常性的喷浆、抹泥和勾缝等热修工作。e)建立石墨清理制度并认真执行。f)慎重对待二次推焦。g)配煤比力求稳定。h)炭化室装煤要装满、平透。重视对护炉设备的管理,及时监护、保养,定期测调。