年產120萬噸焦炭焦化廠鼓冷工段畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 濕技術將入爐煤的水分降低至 6%~7%， 使煉焦耗熱量降低 ， 如果按正 常入爐煤水分為 11， 則采用煤調濕技術后水分降低了以干煤為 5% /1kg，基準煉焦耗熱量降低約 300kJ~350kJ。 由于裝爐煤水分的降低 ， 堆密度增加約 %。 焦炭的產量也將有所增加 。同時 ， 由于入爐煤的堆密度 增加和炭化室裝 初期升溫速度的提高都能促使焦炭品質的提高 ，焦炭的粒級分布更趨均勻粉焦率 約提高 2%~ %。 c 配添加劑 所謂配添加物就是在裝爐煤中配入適量的黏結劑和抗裂劑等非煤添加物 ，以改善其結焦性的一種 焦煤準備特殊技術措施 。 配黏結劑工藝適用于低流動度的弱黏結性煤料 ， 有改善焦炭機械強度和焦 炭反應性的功效 ， 配抗裂劑工藝適用于高流動度的高揮發性煤料 ， 可增大焦炭塊度 ， 提高焦炭機械強度 ，改善焦炭氣孔結構 ， 改進結焦工藝 。 d 焦爐容積大型化 焦爐的大型化是實現我國煉焦行業協調健康可持續發展的一條重要途徑 ， 炭化室加寬 、加高 ， 提高單孔炭化室產焦量 ， 是煉焦技術的長遠發展方向 。 由于增大焦爐炭化室的容積在同等生產規模及外部環境下使得結焦時間延長可以大大減少出爐次數減少裝煤和推焦的陣發性污染 ， 改善煉焦生產操作環境大容積焦爐的自動化水平較高 ， 煉焦工序能耗大大降低 ， 勞動生產率也顯著提高 ， 大型焦爐的裝爐煤密度得到提 高降低了 ， 結焦速率使焦炭成熟均勻冶金焦炭的質量便得到改善 ， 以包鋼焦爐為例在同種配煤比及焦爐生產均正常的情況下 JN60 型焦爐 ，提高了 焦炭 質量， 降低了煉焦 能耗，煉 焦成本也 8 減少了 。 另外 ， 焦炭質量提高后 ， 在高爐煉鐵生產中產生的延伸效益更是巨大的。 e 采用焦爐加熱自動控制系統 在傳統煉焦生產管理中 ， 一旦加熱制度制定后一般不會輕易改變 ， 但因裝煤不足 、 煤的水分波動煤氣的壓力波動 、 天氣變化 、 個別爐號因某種原因延長或縮短結焦時間等 ， 均對煤的炭化過程有一定的影響 。 如不及時調整 ， 可使焦爐爐溫產生波動 ， 供熱過量或供熱不 足 。采用加熱控制模型后 ， 可實時測量爐組的各種參數 ， 從而達到使爐組的加熱處于平衡狀態 爐組的需熱量和能源供給平衡 ， 燃燒室的供熱有可能不一致或爐組在某一段時間供熱產生波動 。 動態調度模型和加熱控制模型可以逐漸使全爐組的加熱情況保持一致 。 煉焦生產發展的趨勢 目前，焦化行業面臨挑戰和機遇同在，困難與希望并存的形勢；都要以推進技術進步，提高經濟效益為中心，抓好標準化操作和現代化管理，深化焦爐、化產和環保的綜合治理，搭理開發新產品，努力提高產品質量，節能降耗，降低成本，力爭能出口創匯。同時 要努發揮我省焦化行業的整體優勢，加強聯合，搞好技術交流和協作，實現焦爐及化產系列的優質、穩產、高效、低耗、長壽，使煉焦工業走上持續穩步發展的道路。 我們應該做到： 大力推進焦化企業的整合 大力推廣新型工藝裝備 積極發展焦化產品深加工 加大環保投入 [4]。 煉焦化學工業 煉焦化學工業是煤炭的綜合利用工業。煤在煉焦時，約 75%轉化為焦炭，其余是粗煤氣，粗煤氣經過冷卻和用各種吸收劑處理，可以從中提取焦油、氨、萘、硫化氫、氰化氫和粗苯等，并獲得凈煤氣 [3] 。 凈焦爐煤氣是鋼鐵等工業的重要燃料，經過深度脫硫后，還可以用作民用燃料或送至化工廠合成原料。 9 焦化廠主要生產流程如下 ： 煉焦化學產品數量和組成是隨著煉焦過程（主要是煉焦溫度）和原料煤的質量不同而波動的。 炭化室的煤在 200176。C 以前，蒸出表面水份，同時析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等氣體。隨著溫度的升高，煤開始分解，大分子芳香族稠環化合物側鏈的斷裂和分解，產生小分子的氣體和液體，煤炭開始軟化和熔融，形成膠質體。 約在 600176。C 以前。從膠質體析出的和部分從半焦中析出的蒸 氣和煤氣叫做初次分解產物，主要含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、化合水及初次焦油汽，以后溫度繼續升高，析出的氣體主要是氫及少量苯和焦油汽 [5]。 焦爐煤氣利用現狀及發展思路 a 焦爐煤氣利用現狀 按 2020 年產焦 12406 萬 噸 計算 ， 全年焦爐煤氣產量約 530 億 噸 。其中與 3 000 萬 噸土焦相伴產生的約 128 億 噸 煤氣在煉焦過程中全部被燒掉 ， 機焦爐產生的煤氣則經過凈化后 ， 10 除部分用于焦爐自身加熱外 ， 剩余煤氣均不同程度地得到了利用。 鋼鐵聯合企業中的焦化廠 ， 絕大部分焦爐均為復熱式焦爐 ， 一般采用高爐 煤氣加熱 ， 所產生的焦爐煤氣經凈化后供給煉鐵、煉鋼、軋鋼等用戶。作為城市煤氣氣源廠的焦化廠 ， 絕大部分焦爐也為復熱式焦爐 ， 可采用焦爐煤氣加熱 ， 也可采用發生爐煤氣加熱 ， 所產生的焦爐煤氣經凈化達到城市煤氣標準后供應城市居民用戶或工業用戶。目前 ， 以生產焦炭為主的獨立焦化廠 ， 如山西在土焦改機焦過程中新建的許多焦化廠 ， 除少數焦化廠所產的煤氣供應城市煤氣或工業用途如煅燒高鋁釩土、金屬鎂等外 ， 絕大部分焦化廠所產的煤氣均用于發電甚至直接燃燒放散 ， 未能得到有效利用 ， 浪費了大量的優質煤氣資源。 我國將會產生大量剩余焦爐煤氣的主要有 兩類焦化廠 ： 一是以生產焦炭為主的獨立焦化廠 ， 其生產的焦爐煤氣既不能供應城市煤氣 ， 又沒有合適的工業用戶 ； 二是目前供應城市煤氣的焦化廠 ， 如北京焦化廠、天津煤氣廠、上海焦化廠、青島煤氣廠等 ， 在采用天然氣取代焦爐煤氣供應城市煤氣后 ， 焦爐煤氣沒有合適的用戶。這些過剩的煤氣迫切希望找到經濟合理高效的綜合利用途徑 [3]。 b. 焦爐煤氣凈化現狀 目前我國正在運行的焦爐煤氣凈化工藝很多 ， 要包括冷凝鼓風、脫硫、脫氨、脫苯等 ，在凈化煤氣的時回收焦油、硫磺、硫銨或氨水、粗苯等化工產品。我國煤氣凈化一般均采用高效的橫管初冷器冷 卻荒煤氣 ， 幾種不同的煤氣凈化技術主要表現脫硫、脫氨工藝方案的選擇上。脫氨工藝主要有水氨蒸氨濃氨水工藝、水洗氨蒸氨氨分解工藝、冷法水氨工藝、熱法無水氨工藝、半直接法浸沒式飽和硫銨工藝、半直接法噴淋式飽和器硫銨工藝、間接飽和器硫銨工藝、酸洗法硫銨工藝等。脫硫工藝主有濕式氧化工藝如以氨為堿源的法、 TH FRC 法及以鈉為堿源的 法 和濕 HPF ADA PDS 吸收工藝如氨硫聯合洗滌的法、索爾菲班法真空碳酸鹽法等。我國煤氣凈化工藝已達到或接近國際先進平。根據煤氣用戶的不同 ， 可選用不同的工藝流程滿足用戶對不同煤氣質量的要求 [6]。 煤氣的冷卻原理及改進 煤氣的冷卻原理 煤氣的初步冷卻分兩步進行：第一步，是在集氣管及橋管中大量使用循環氨水噴灑，使煤氣冷卻到 80~90176。 C；第二步再在煤氣初冷器重冷卻。 煤氣在橋管和集氣管中的冷卻，通常是將 75176。 C 左右的循環氨水（在 150~200kPa 表壓下）經過噴頭強烈噴灑形成細霧狀液滴，與橋管進口 650~750176。 C 煤氣在直接接觸條件下進行的。 11 細霧狀液滴為氣 液兩相提供了很大的接觸面積；起初，兩相間溫差很大；既存在對流傳熱，又有輻射傳熱，聯合傳熱系數很大。 因此，煤氣向氨水的傳 熱速率將會很高，煤氣溫度會迅速下降。但入口高溫煤氣中水蒸氣的分壓卻遠低于氨水溫度下的飽和蒸汽壓，氨水會快速汽化。于是，在氣、液兩相間形成了煤氣向氨水快速傳熱而降溫、氨水向煤氣快速傳質而增濕過程。由于煤氣的平均比熱容遠低于水的汽化潛熱以及水的比熱容，所以煤氣溫度雖急劇降低， 而氨水溫升卻不多 [5]。 焦爐煤氣冷凝工藝的改進 回收車間擔負著焦爐煤氣的冷卻、輸送、凈化及回收焦化產品的任務。來自焦爐的高溫荒煤氣的體積大、水汽含量多，必須將煤氣冷卻以便于輸送和后續工序回收焦化產品。因此，初冷器的穩定運行是整個 車間生產的基礎，而對兩段高效橫管式初冷器而言在二段實現連續除萘是生產工藝得以順行的關鍵。 a 馬鞍山鋼鐵公司煤焦化公司 的鼓冷工段分兩期建設 一期建 2 號初冷器，每臺冷卻面積為 4300 2m ，實行兩段冷卻，中部無隔液盤。二期建 3~7 號初冷器，每臺冷卻面積24000m ，也實行兩段冷卻，中部設隔液盤 ， 并對 3~7 號初冷器上下兩段分別用冷凝液混合粗焦油進行連續噴灑洗萘。 焦油氨水及煤氣冷凝液通過機械化焦油氨水澄清槽分離。 由 于萘從初冷器二段中大量凝析出來，為了利用含水 30%的焦油正常連續洗萘，原設計中 ， 要求運行時必須向混合液槽補充 ，但在實際運行中會帶來以下問題：由于受管道、泵等因素限制，混合液的水分始終很大，而且補充的粗焦油也容易堵塞噴灑孔和管道，運行費用不經濟，除萘操作也難以實現連續運行。為此，我們在 3~7 號初冷器投產前，進行了如下 改造：新建 l 臺 350m 洗萘液槽，并將原 350m 的混合液槽改為混合液中間槽。初冷器一段冷凝液進入混合液中間槽，上層氨水自流到冷凝液槽，下層的油流進洗萘液槽。機械化焦油澄清槽上層的含水焦油也改為自流入洗萘液槽，用洗萘液泵 送往初冷器二段噴灑， 洗萘液槽中多余的混合焦油 滿流到冷凝液槽，電捕焦油器及風機的冷凝液也送入冷凝液槽，用冷凝液泵送往機械化焦油氨水澄清槽。由于初冷器一段沒有必要采用冷凝液混合粗焦油進行連續噴灑，故改為用熱氨水間歇清掃。 改造完成后，整個鼓風冷凝工序運行穩定，效果很好，保證了焦爐生產和后續煤氣凈化 12 工藝的順行 [7]。 b 南昌鋼鐵公司焦化廠 提高噴灑液的質量 將冷凝液中間槽中的部分冷凝液抽送至機械化澄清槽處理，同時往冷凝液中間槽加入適量的輕質焦油和氨水，降低噴灑液的含萘量，增加其流動性，以提高初冷器的噴灑效果和減少初冷器的清掃次數。采取上述措施后，初冷器阻力的上升速度明顯變慢，初冷器和排液管的清掃次數也明顯減少，較好地穩定了鼓風機的操作和降低了初冷器后煤氣的集合溫度。 改造冷凝噴灑泵的管道 。 兩臺冷凝液泵就可同時運行，一臺用于冷凝液噴灑，另一臺將冷凝液送至機械化澄清槽。改造后冷凝液泵的噴灑壓力提高到 ，既增加了冷凝液噴灑量，又提高了噴灑效果，初 冷器的清掃次數明顯下降。 提高冷凝液噴灑量 。 為 解決冷凝液噴灑量不足的問題。我們將兩臺冷凝液泵的吸入管分別接至冷凝液中間槽的同時，加大了吸 入管的直徑。 從而徹底解決了兩臺冷凝液 。 改進后生產實踐表明，不僅減輕了初冷器操作工的勞動強度，而且很好地控制了鼓冷系統的工藝參數，同時提高了焦油與粗苯的產率。 煤氣的鼓風工藝 焦爐煤氣作為高熱值氣源與其他氣源混摻后外供，焦爐煤氣經初冷器冷卻后至電捕焦油器除去焦油，通過羅茨風機向外輸送。 鼓風機是焦化廠極其重要的設備，俗稱之為焦化廠的“心臟”。對其操作管理必須予 以高度重視。由于鼓風機的轉速和負載很大，為保證運轉正常，減少軸承磨損，要使軸承得到很好的潤滑，并在較低的溫度下進行工作，為此，軸承入口油溫為 25~45176。C ，出口油溫小于60176。C 。此外，對鼓風機的冷凝液排出管應按時用水蒸氣吹掃，否則，焦油黏附到葉輪上，使鼓風機超負荷運轉，影響煤氣的正常輸送。可能會引起 焦爐煤氣管道頻繁發生堵 塞，因此我們應該做好 防范措施 ： （ 1） 保證電捕焦油器開工率及捕集效率 降低煤氣中焦油含量 。 （ 2） 控制好初冷溫度 初冷后煤氣溫度不要超過 20℃ ， 防止萘在后續工段析出結晶 。 （ 3） 定期清掃煤氣 管路 保證管路坡度要大于 5‰ [2]。 13 鼓風工藝的改進： a 長治鋼鐵集團有限公司 ， 在煉鐵高爐生產中 ， 為降低焦炭耗量和生鐵成本、提高生產效率 ， 我國開創了高風溫、低富氧、大噴煤技術路線。目前國內大部分高爐均已廣泛采用富氧鼓風技術 ， 該技術的優點是 ： 高爐富氧 1%,可使實際產量增加 3%～ 4%， 風口理論燃燒溫度升高 35～ 45 ℃ ， 高爐煤氣發熱值提高 %， 允許高爐噴吹煤粉 12～ 20 kg/t。 轉爐吹煉進入回收期 ， 達到煤氣回收的各項技術條件后 ， 即自動進行煤氣回收 。 回收時 ， 轉爐的活動煙罩下降 ，轉爐煉 鋼產生的高溫含塵煙氣經過活 煙罩 ， 固定煙道進行冷卻 。即由轉爐汽化冷卻系統將煤氣冷卻 1000 以下 然后通過一文定徑溢流文氏℃ 管重力脫水器進行第 1 次洗滌除塵 再經過 RD 閥可調喉口調節閥控制煙氣量 ， 經 90176。 彎頭脫水器 ， 濕旋脫水器脫水后由鼓風機抽出 ， 再通過三通閥 ， 水封逆止閥進入煤氣柜 。 在回收條件不滿足時 ，則通過放散煙筒高空點火燃燒后排放掉 。 變壓吸附裝置技術特點及適用性 與傳統 技術相比 ， 變壓吸附制氧技術特點主要是 ： 工藝流程簡單 ， 不需要復雜的預處理裝置 ， 自動化程度高 。裝置運行獨立性強 ， 穩定性好 ， 可靠性高 ， 可連續 供氧 ； 開停車時間短 一般 30 min 內可達使用要求 ； 在常溫常壓下運行 ， 安全性能好 。 b 濟寧市某焦化廠鼓風機的改進 原設計與 66 型焦爐配套的鼓風工段設有三臺 F = 1200 2m 立管初冷器， 一臺 F =760 2m 橫管初冷器 ，采用 D320 離心風機兩臺，同時還備用三臺 LGA80 500 l 羅茨鼓風機，機后設有兩臺同心圓