炼焦技术交流:焦炉节能的具体方法

作者:缅甸小勐拉 | 分类:www.6662016.com新闻 | 浏览:96 | 评论:0

  炼焦车间的能耗占焦化工序能耗的70~80%,而炼焦车间能耗中加热能耗占80~90%,用电能耗约占8%,水、蒸汽、压缩空气约占2~4%。因此降低炼焦车间的能耗,主要是降低炼焦耗热量。

  从炭化室推出的赤热焦炭所带走的热量是焦炉热量支出中的最大部分。它的大小主要决定于焦饼中心温度的高低和均匀程度。目前多数焦化厂焦饼中心温度控制在1070℃,如果能降至1000℃,则耗热量可降约105KJ/kg。要降低焦饼中心温度,就要选择合适的标准火道温度并使炉温均匀稳定、焦饼均匀成熟和正点推焦等。

  在生产条件相同的条件下,炉顶空间的温度主要决定于炉体加热水平的高低和焦饼高向加热的均匀程度。在生产中,改变炭化室煤的装满程度和炼焦煤的收缩度,也可使炉顶空间温度产生一定的变化。所以在保证焦饼高向加热均匀和化学产品要求的前提下,应降低焦饼上部温度,减少荒煤气在炉顶空间的停留时间,降低炉顶空间温度,从而减少荒煤气从炭化室带走的热量。

  在相同结焦时间和加热制度下,当配合煤中气煤从10%增至30%炼焦耗热量将增加54KJ/kg,生产实践证明当配合煤的可燃基挥发分为22~24%时耗热量为最少。

  减少配合煤的水分,能降低炼焦耗热量。配合煤水分每变化1%,每公斤煤的炼焦耗热量相应增减60~80KJ。另外,配合煤水分的变化,不仅对炼焦耗热量影响较大,而且还影响焦炉加热制度的稳定和入炉煤堆比重的改变。当配合煤水分波动频繁时,为保证正常生产,势必要采用较高的标准温度,这就会进一步增加炼焦耗热量。

  要降低配合煤水分可采取加强煤场管理,搞好贮煤场的排水设施,对于多雨的南方,采用室内贮煤槽,以及增设煤干燥设备和煤调湿装置均能较好地达到降低和稳定配合煤的水分能大大节约能源增加产品产量和稳定焦炉操作。

  在一般情况下,焦炉用高炉煤气加热时,其耗热量比用焦炉煤气加热多12~15%。这主要是因为用高炉煤气加热时废气量多,带走的热量增加(约5%)。加热用高炉煤气时,不严密处的漏失,从蓄热室封墙不严密处漏入空气与煤气燃烧以及煤气不完全燃烧等造成的热损失也会增加。

  从炼焦耗热量上看,焦炉用焦炉煤气加热消耗的热量要少一些。但因焦炉煤气是优质的。用途较广的气体燃料,故对复热式焦炉,如条件可能,应尽量用高炉煤气加热。这对能源的合理利用、环境保护、节能和社会、经济效益等都是合理的。

  加热制度是否合理对炼焦耗热量的影响是比较大的。而影响加热制度的主要指标是选择合适的空气系数并保持其均匀稳定,以避免废气中物理和化学热的损失。

  若空气系数过低或不均匀稳定,在一般情况下如果废气中含有1%的一氧化碳,按高炉煤气低热值3950kJ/ m3、空气系数为1.15计算,则相当于5.8%的加热用高炉煤气的热量没有被利用而损失掉。当空气系数过大时,在正常条件下如废气中的含氧量改变1%(相当于空气系数增加约0.13),则因废气体积增加而相当于约1%的加热用高炉煤气的热量损失掉。

  焦炉各火道的空气系数,由于种种原因是不容易均匀的。其差值大小随焦炉设计、施工和操作水平而异,一般为0.1左右,最大的相差有时可达0.2~0.3。即使同一火道,在正常操作情况下,空气系数也随着换向初期到末期而逐渐变小。

  降低从小烟道排出的废气温度,减少废气带走的热损失,可以提高焦炉热效率和降低炼焦耗热量。在一般条件下,小烟道出口的废气温度升高25℃时,焦炉热效率约降低1%,每公斤煤的炼焦耗热量增加25~30KJ。

  炉体严密,蓄热室单位换热面积加大、气体在蓄热室格子砖中分配均匀合理、换向周期长短适中以及焦炉压力制度合理、稳定等,都有利于降低废气温度。其中最有效的办法是增加蓄热室的换热面积,新的JN70型焦炉采用薄壁格子砖后,单位换热量的蓄热面积增加了27%。废气温度可降低约50℃,每公斤煤的炼焦耗热量降低约60kJ。

  废气温度不能无限制地降低,因为废气中的酸性物质,其中主要是SO2或SO3在温度较低的条件下,可能形成硫酸和亚硫酸,从而腐蚀焦炉小烟道、烟道和烟囱的砌体及有关设备。此外废气具有一定的温度,使烟囱产生吸力,维持焦炉生产,其本身就是低热量的有效利用。所以一般认为,小烟道出口处废气温度应不低于250℃。

  由于各方面的原因,现有一些焦炉的计量仪表和设备不够完整,不少焦炉连称量入炉煤的电子称也未设置,即使有此设备,在其完好率、准确性及维护等方面也还需做一些工作。不然没有这些较准确的计量手段,日常生产中反映出来的耗热量等数值也就容易失去其真实性,而可能造成不必要的热量损失。如每孔焦炉的入炉煤量在40t时允许波动±500Kg,而每个燃烧室的供热却是一致的,这样最多装煤量与最少装煤量的耗热量相差约2.5%。加热煤气流量表的误差或波动,对炼焦耗热量的影响就更直观了。

  炉体状态的好坏对炼焦耗热量及热效率的高低有直接影响。蓄热室漏气率的增加,将使加热煤气量增加,炼焦耗热量提高。炭化室墙漏气率加大,荒煤气在立火道燃烧,可能使炼焦耗热量有所减少,但是荒煤气漏失量与荒煤气发生量有关,在结焦前半期煤气发生量大,漏失量也大,在加热系统中势必燃烧不完全,部分可燃物随废气离开焦炉而造成总能源的损失。所以加强炉体的热修维护,使炉体保持完好状态,减少炉体的窜漏,对保证热平衡结果的准确和节省能源等均是一件很有意义的工作。

  焦炉表面散失热量占供入焦炉热量的百分比,与炉型的大小和结焦时间的长短等有关。其中单位面积散热量最多的是装煤孔盖、座和看火孔盖、座等。在正常情况下,其散失热量主要取决于在焦炉设计中所采取的隔热措施和有关部位的炉体结构。但在现有生产焦炉上,也可根据具体条件,采取一些措施,以减少炉体表面的散热损失。

  加强蓄热室封墙的隔热与严密性,现有生产焦炉蓄热室封墙大部分没有隔热罩装置。从有些厂的试验结果看,在封墙上贴上一层适当厚度的高硅氧纤维,封墙表面温度降低20~30℃,不但可减少封墙表面的散热损失,改善操作环境,还可提高炉头火道温度。其效果是比较明显的。

  蓄热室封墙粘土砖的膨胀率及其温度均低于硅砖主墙,烘炉后往往产生裂缝,在生产过程中常因测温测压对测压孔产生振动,以及换向期间该部位温度变化,容易产生裂缝造成冷空气漏气加热系统,然后以热废气方式排放增加废气带走热量,特别是煤气蓄热室封墙漏入空气,将加热炉头煤气烧焯,结果使炉头温度明显下降。所以对蓄热室封墙应及时勾缝封严。

  装煤孔盖表面温度一般达300~400℃,不但造成大量散热损失,还使炉顶操作条件恶化。现在有的企业采用隔热结构的装煤孔盖,可使其表面温度降低100~150℃,这样不但可减少炉顶热辐射,改善劳动条件,还可减少散热损失(每公斤入炉煤约15kJ)。

  在现有焦炉生产中,加热煤气是按体积流量供入的。煤气的成分、湿度和温度等经常变化,使煤气的热值产生波动。如鞍钢高炉煤气低热值的波动范围为3600~4400KJ/ m3,焦炉煤气为9240~19300kJ/ m3;首钢高炉煤气低热值则为2850~3990KJ/ m3。这样在控制加热煤气体积流量的情况下,实际上单位时间供入焦炉加热的总热量是变化的。而采用热值指数自动调节装置,则可保持单位时间供入焦炉加热的总热量的稳定。燃烧用空气量的自动调节装置,是在供给焦炉加热的总热量不变的条件下,保持分烟道废气中空气系数的稳定,以达到立火道煤气的合理燃烧和减少废气带走的热损失。

  一般条件下采用温度自动调节系统,对用混合煤气和高炉煤气加热的焦炉,可降低炼焦耗热量约80~120KJ/kg(湿煤)。对于用焦炉煤气加热的焦炉,其节能效果稍差一些,当单独使用煤气热值指数自动调节装置时,因其空气系数不能稳定,节能效果约为60~80KJ/kg(湿煤)。应该指出,在只用高炉煤气加热时,若煤气的低热值波动大和湿度大时,要保持单位时间供给的总热量稳定,就会使供给的高炉煤气流量产生较大的波动,容易破坏焦炉压力制度或需人工进行频繁的调节,特别是大气温度高和入炉煤的水分大时,可能因烟囱吸力的限制而使焦炉的生产能力得不到应有的发挥。

  离开炭化室的荒煤气温度高达700~800℃。现有生产的大部分焦炉为减少上升管的对外散热,改善炉顶操作环境,在上升管外壁处设置隔热罩。国内现正逐渐推广的上升管汽化冷却装置,每吨焦可发生0.1~0.12t约0.5Mpa压力的饱和蒸汽,相当于每公斤入炉煤回收余热约270KJ,荒煤气温度可由750℃左右降至约450℃,上升管外表温度可降至50℃左右。这对回收炼焦产品余热、减少冷却氨水用量、改善炉顶操作环境,都有较好的效果,但也增加维修工作。

  为了回收温度约为1000℃的焦炭带走的显热,干法熄焦是目前一种非常有效、非常成功的方法。它可回收焦炭带走热量的85~90%,生产一吨焦炉可产生过热温度约300℃、1.4Mpa压力的动力蒸汽0.4~0.5t,相当于每公斤入炉煤回收余热95kJ以上。与湿法熄焦比较,干法熄焦还可提高焦炭质量和消除熄焦水汽与粉尘对环境的污染。目前干熄焦已经成为国内焦化企业尤其是钢铁企业的标准配置。

  除上述介绍的以外,在降低炼焦能耗、回收炼焦产品余热上,还有其他一些措施,如煤调湿、烟道废气回收等。据国外有关资料介绍,使用计算机控制焦炉加热、焦炉程序加热以及装入煤的深度干燥和煤的预热等均有一定的节能效果,但在目前情况和现有生产焦炉条件下,这些措施在工艺和技术等方面均存在一定的困难,还有待于进一步试验研究。返回搜狐,查看更多