煤化工-炼焦工艺第六章

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由装煤车往炭化室内装煤。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。炼焦炉的生产操作二、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。喷射介质有水蒸汽(压力应不低于0.8MPa)高压氨水(1.8～2.5MPa)。炼焦炉的生产操作(2)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。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(3)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。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、出焦操作要求推焦阻力大的原因:1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；2炭化室顶部和炉墙产生石墨太厚；3炉墙和炉底砖变形；平煤不良而堵塞装煤孔；4炉门框变形而夹焦；4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。焦饼难推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。炼焦炉的生产操作二、推焦串序定义：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。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(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。目前常用的推焦串序有9-2、5-2、2-1等（通式m-n）其中m：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：两趟笺号对应炭化室号相隔的数。炼焦炉的生产操作以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1～65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。（通式m-n）9-2、5-2、2-1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串序特点2-15-29-2沿炉组方向温度均匀集气管负荷均匀性车辆利用率操作维护条件好差高差差次之次之次之次之好低好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、推焦计划为保证各炭化室结焦时间一致，整个炉组实现准时出焦，焦炉应按一定计划组织推焦、装煤和设备检修。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(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。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。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。炼焦炉的生产操作推焦计划炭化室号计划推焦时间h：min计划装煤时间h：min计划结焦时间h：min111213141617151316：0016：1116：2216：3316：4416：5517：0617：1817：2216：0516：1016：2716：3816：4917：0017：1117：2817：3315：5515：5515：5515：5515：5515：5515：5515：4516：00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。熄焦塔高一般15～25m，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3～5m，宽度比熄焦车宽2～3m。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，可采用耐腐蚀的玻璃钢管。炼焦炉的生产操作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。熄焦后熄焦车应停留40～60s，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。•压力蒸汽熄焦•一般的湿法熄焦问题：•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。•德国埃斯威勒尔公司开发了一种压力蒸汽熄焦工艺•基本原理：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。•压力蒸汽熄焦可得到压力为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。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.干法熄焦的过程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。•在干法熄焦过程中，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的过热蒸汽450-510kg/t焦。•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。炼焦炉的生产操作干法熄焦意义:１在回收焦炭显热的同时，可减少大量熄焦水，减少环境污染．２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。干熄焦技术