干熄焦工艺优化及疑难解析(转)

1、干熄焦工艺优化及疑难解析(转干熄焦工艺优化及疑难解析摘要: 介绍本钢干熄焦工艺优化、人员配置,对干熄炉流体进行分析以及对北方干熄焦生产存在的问题进行探析。关键词:本钢、干熄炉、优化、流体。1 前言本钢4#、5#焦炉干熄焦单槽处理能力为150t/h,这在当时属于全国最大的干熄焦单槽处理系统。同时,由于本钢焦化厂4#、5#焦炉现场比较狭窄,为了适应场地要求我们将干熄焦建在了两座焦炉的中间位置,并采用了横移牵引装置。2005年7月22日建成投产后,我们经过了半年多的试生产,发现该套系统存在很多工艺技术问题,为此我们对该套装置在工艺参数调整优化、对设备进行了改造,不断优化了该系统,针对冬季生产的特殊性

2、,自主研发、创新了具有自主知识产权的适应本钢工艺生产要求的干熄焦技术。通过工艺优化,目前该系统已全面达到了设计上提出的各项功能要求,运转比较平稳。2 工艺现状本钢4#、5#焦炉干熄焦开工、生产调试由焦化厂独自完成,工艺、设备优化也是逐步实现的,工艺、设备存在的问题有:2.1 150t/h干熄焦试生产调试过程中,提升机、干熄炉、锅炉各设备点控制参数不稳定。2.2 全国干熄焦系统使用横移牵引装置的很少,技术还不成熟,本钢干熄焦在开工、试生产过程中在电机车对位、横移牵引过程、提升机卷上的信号经常存在不准确等问题。2.3干熄焦提升机电缆在设计上存在问题,经常出现破损、拉断的现象。2.4 冬季焦化厂蒸汽

3、压力不足,不能满足生产需要,如何将干熄焦蒸汽并入焦化厂内网来解决这一问题。3 工艺优化3.1 工艺优化、技术改进中的关键技术3.1.1干熄焦运行工艺优化后指标3.1.2 每小时熄焦量120150 t。3.1.3 供发电:每小时产蒸汽85 t,温度430,压力3.4 Mpa。焦化厂自用: 每小时产蒸汽100t,温度200,压力0.8 Mpa。3.1.4 排焦温度150180。3.1.5 循环风量小于185000 m3/h。3.1.6 循环气体成份CO2:10%15%、CO<6%、H2<3%、O2基本为0。3.2 横移牵引装置由于本钢4#、5#焦炉位置的局限,干熄焦只能建在两炉中间的位

4、置,焦罐在被提升之前必须先要经过横移牵引装置才能达到提升井下。原设计中存在很多与现场实际不匹配的地方,有些方面还不完善,我们经过研究实践更改了初始设计,取消了设计中的待机位置,创新了全套操作方法:3.2.1 干熄焦电机车在两个焦罐中间,在电机车上安装有炉号显示和识别系统,随时在线检测出电机车的位置。在2004年我们和北京金日公司共同研发了红外线自动识别和检测系统,在炉上四大车上都已安装调试完毕,4#、5#焦炉实现了四大车的自动走行和位置检测,同时还开发了三车推焦控制系统,即推焦车、拦焦车和熄焦车在同一位置炉号上才可以完成推焦操作,大大提高了推焦的安全性。由于干熄焦车是左右两个焦罐,它们在不同的

5、焦炉所对应的炉号是不同的,为了实现上述推焦三车联锁的目的,我们做了如下的技术调整:左罐对应的焦炉是4#焦炉,只能在4#焦炉上结焦;右罐对应的焦炉是5#焦炉,只能在5#焦炉上结焦。如有特殊情况,则可以临时采取解锁推焦的方式来完成推焦和结焦操作。3.2.2 横移牵引装置在两个炉中间,左右两罐在横移牵引对中心位置上都有地址信号,所对的码值是一定的,所以可以根据左、右两罐的不同的对中心码值来实现横移牵引的自动对位。经过调试,目前的横移牵引对中心的精度在1cm以内,完全可以满足横移牵引操作的安全要求,并且实现了自动对位。3.2.3 由于本钢4#、5#焦炉干熄焦在两炉的中间位置,熄焦车走行距离相对较近,往

6、往都是熄焦车接完红焦后,在横移牵引处等空焦罐卷下。所以我们在生产调试过程中横移牵引取消了设计中的空罐推出待机位,直接推出即可,经过改进后节省空罐待机和增减速所耽误的15s时,使干熄罐操作时间控制在8.5 min以内。图1-横移牵引平面示意图3.2.4 横移牵引装置的操作,原设计是在现场有人来进行手动操作,既需要增加人力,同时安全上又得不到保障,经常出现一些误操作,损坏设备和耽误生产。经过我们工艺和电气人员的反复研究,摸索出一套行之有效的自动化操作方案,即通过由电机车发送信号,经过中控室反馈到横移牵引,得到确认后,由中控室自动发出焦罐引入和推出指令,从而实现了自动化操作,横移牵引处也不用放人手动

7、操作了。图2-横移牵引装置自动控制过程流程图横移牵引装置控制过程:横移牵引装置由福克斯波罗公司的I/A series 系统实现自动控制。位置检测由接近传感器和智能主令控制器自带的八位旋转编码器完成。控制过程如下:电机车接完红焦后运行到横移牵引装置处,依靠北京金日公司的红外编码位置检测器实现空罐侧在该位置的精确定位。对位完成后,电机车上的接近传感器将感应到横移牵引装置侧的磁信号,车上的PLC控制系统得到对中心完成信号。同时,横移牵引装置侧的接近传感器也感应到电机车上的磁信号,I/A 系统也得到对中心完成信号。电机车司机确认对中心完成后,等待提升机运行到提升塔下限吊钩打开后,按下接空罐按钮,车上的

8、接空罐磁开关向横移牵引装置侧的磁接近传感器传送接空罐信号。I/A 系统在得到接空罐信号,且吊钩打开条件满足的情况下,控制托板电动缸将托板抬起,托板抬起到位后牵引电机启动,开始推出空罐。智能主令控制器自带的八位旋转编码器检测出推出过程中的位置,经S7-200 PLC译码后将得到的变速位置信号传送给I/A 系统。I/A 系统根据程序设定的速度曲线控制推出过程的调速过程。推出定位后,托板落下,电机车上的锁罐装置将焦罐锁定在电机车上。同时,电机车上的锁罐行程开关将罐锁定信号传送给车上的PLC系统,PLC系统得到该信号后允许走车。电机车司机在得到罐锁定信号后,开动电机车,将满罐侧在横移牵引处对中心完成。

9、电机车司机在得到对中心信号后,按下送满罐按钮,车上的送满罐磁开关向横移牵引装置侧的磁接近传感器传送送满罐信号。I/A 系统在得到送满罐信号,且电机车对中心条件满足情况下控制托板电动缸将托板抬起,托板抬起到位后牵引电机启动,开始引入满罐。同推出空罐过程一样,I/A 系统根据程序设定的速度曲线控制引入过程的调速过程。当满罐离开电机车后,托板开始落下,电机车司机在得到罐锁定信号后,启动电机车到相关炉号接红焦。满罐引入定位后,提升机得到引入定位信号,开始提升满罐的过程。3.2.5 提升机包括提升部分和走行部分。通过PLC控制系统实现提升和走行的自动运行以及和横移牵引装置、装入装置的联动。通过接近传感器

10、和绝对型旋转编码器实现提升过程和走行过程的定位以及变速位置的检测。而且这两套装置并行检测系统,其中任何一套出现故障另一套都可以单独检测位置,起到双重保险作用。提升部分和走行部分正常情况都是两台电机同时工作,其中任何一台电机出现故障时另一台可以独自工作。本钢4#、5#焦炉干熄焦提升机是大连重工制作的第一台提升机,有些设计还不完善,比如提升机电缆小车,设计上存在的问题最多,投产不到三个月,多次发生拉断电缆和损坏电缆外皮的现象。我们经过反复整改,如增加托辊数量,减小提升机往复运行速度,以及在提升机电缆小房内安装暖气,防止冬季电缆外皮因冻而变脆卷裂的现象发生。通过改进后电缆问题基本解决。3.2.6 本

11、钢4#、5#焦炉干熄焦在顺利实现向发电厂外送高品质蒸汽(蒸汽量85t/h、蒸汽压力3.82Mpa、450之后,也在不断尝试向厂内通过减温减压装置输送低压蒸汽的调试工作。本钢地处辽宁东部的高寨山区,冬季气温较低,平均温度在-20左右,冬季各个单位用气量明显增加,公司蒸汽严重不足,仅焦化厂平均每小时用蒸汽量达100吨,尤其是今年新投产了生物脱氮的环保项目后,需要大量蒸汽来加热和保温,发电厂供焦化厂的蒸汽量远不能满足要求。为保证厂内蒸气用量的需要,经公司整体平衡,干熄焦自产蒸汽全部用于焦化厂自身生产。通过对锅炉的调节,我们使二次过热器出口温度降到400以下,对减温减压装置安全阀、喷水等设备进行调节,

12、使外送蒸汽压力控制在0.8 Mpa, 250以下。同时,由于减温水的喷洒,所产的低压蒸汽流量也有所提高,最大量可达到100 t/h以上, 11月20日后全部实现向厂内输送低压蒸汽的任务,完全满足了焦化厂冬季的需要。3.3本钢干熄焦生产人员是每班四人,他们都是在生产一线工作多年的大中专毕业生,有丰富的理论知识和很强的实践技能,通过四人的协调配合可以顺利完成生产任务。巡检工:2小时巡检一次,主要对泵房中各泵的运转状态进行检查,锅炉中蒸汽管路的检查,汽包压力、液位与中央的核对,装入运行状态、排焦系统的检查,循环风机的检查,循环系统泄漏情况的检查,每检查一次做好记录。提升机工:负责对提升机的提升、走行

13、、装入状态的监控,一旦有特殊情况及时把转换开关打到手动一侧。冬季生产还要负责对提升机电缆定时检查,一旦有破损情况,及时处理。中控室主操:负责整个干熄焦系统各点压力、温度的中央监控,一旦有波动及时调节。主操人员还要控制好干熄炉的料位,要与焦炉保持随时联系,并做好各种生产记录,水质化验结果记录。工长:协调生产,对各岗位熟悉,一旦出现问题能够及时处理,保证生产。在缺人时能够胜任各个岗位的操作。通过干熄焦的焦炭质量明显有所提高。湿熄焦时红焦因喷水急剧冷却,焦炭内部结构产生很大热应力,网状裂纹较多,气孔率很高,因此转鼓强度较低,且容易碎成小块。干熄焦过程中焦炭慢慢冷却,降低了内部应力,网状裂纹减少,气孔

14、率低,因此转鼓强度提高,真密度增大。干熄焦过程中焦炭在干熄炉内从上向下流动时,增加了块与块之间的摩擦和碰撞次数,大块焦炭裂纹提前列开,强度较低的焦块提前脱落,焦块的棱角提前磨平,这就使冶金焦的机械稳定性改善了。并且块度在70mm以上的大块焦减少,而25mm75mm的中块增多,也就是焦块的均匀性提高了,这样对高炉炼铁是非常有利的。从以下数据统计分析可得,干熄焦与湿焦相比:水分降低6.96%,反应性改善2.06%,反应后强度提高3.02%,M40提高 2.8%,M10改善0.3%。4 疑难问题解析4.1压力的中性区的确定:中性区-标准压力为零的区域.在密闭的循环气体中,气体是从正压侧流向负压侧时,

15、压力克服阻力损失减小,中性区将出现在密闭气体与周围大气相通的附近.在这里必须指出,压力中性区位置的变动,将引起温度条件的变化,这种现在在干熄焦开工和冬季生产调节不当时发生,因为气体的收缩、膨胀都影响到压力条件的分布。实际上压力中性区安排在预存室装焦口附近最为合理,这样可以保证水封的正常操作,装焦时减少粉尘外溢。不过正常生产时由于循环气体系统密封不好,或者北方冬季气候寒冷,空气导入大量冷空气,影响了压力分布条件,使压力中性区下移。(见下图。4.1.1 预存室压力在导入空气后波动大的原因分析与解决办法。4.1.1.1 原因分析:正常生产时,皮带出现事故或因其他原因停止排焦,干熄炉内正常的换热节奏被

16、破坏,引起了预存室压力的波动。排焦量的加减、循环风量的增减过频或量过大引起预存室压力的波动。发生爆管等恶性事故,引起预存室压力波动。当预存室压力变化时,整个系统的压力也会发生波动。导入空气量也会随之忽大忽小发生变化。加上冷空气被吸入一次除尘处,使这段循环气体遇冷收缩,而后,短时间内又受热膨胀。这样往往形成恶性循环,预存室压力波动越来越大,压力中性区也随之波动,很容易发生爆鸣、爆炸事故。4.1.1.2 解决办法:为了减轻这一现象,针对北方气候特点,可在设计建造时,将空气导入管经过一次除尘高温循环气体处使导入的空气首先与高温循环气体初步换热。然后再由空气导入管导入预存室。如果考虑阻力大导入空气的吸

17、力不足等原因,可在空气导入处加一台合适功率的鼓风机,并通过空气导入气动阀控制空气导入量。这样做既提高了空气导入的温度避免了极冷极热引起的预存室压力的波动,又使整个系统更加平稳更易于控制,降低了事故发生的几率。4.2 由于干熄焦的大部分设备由管路组成,且管内大部分是水。在南方四季气候温和,生产不受影响。而在北方则不然。北方冬季气候寒冷,干熄焦管路极易结冻甚至胀裂而影响正常生产。另外,北方冬季雨雪多,提升机的往复运行也极易滑车造成生产事故。针对北方气候寒冷产生的部分问题提出以下的解决意见:4.2.1 冬季水管、阀门、泵易冻的解决办法干熄焦的水管、阀门大部分为铸铁构造,冬季常会因为天气寒冷,管路内又

18、暂停使用而存有水。或管道堵塞管内存水,而导致管道、阀门结冻,甚至管道、阀门被冻裂影响正常生产。为了防寒防冻,首先我们可以在管道外部加上一层经过了精确计算的有效保温材料。另外,对于不常使用的管道、阀门和泵(如加压泵、除氧循环泵和部分备用泵以及易堵塞的管道的出口可以加设放空阀,外连压缩空气,在这些管道等不使用时,或者发生堵塞时,可通过向管路内导入压缩空气的方法将管路中残余的水从管道底部排污管排干净。这样既可以保证管道等设备不会结冻,又能保证管道、阀门等设备不会因为长期积水而生锈腐蚀。4.2.2 雨雪天提升机往复运行滑车的解决办法。由于冬季雨雪天多,提升机的轨道又为铁轨,雨雪过后提升机往复运行极易滑车,开过限位。既容易扯断线缆影响生产,又容易过度过位发生事故。因此,雨季到来以后,操作人员一定要记得经常检查提升机的限位开关、线缆;经常用干净干燥的抹布檫拭限位开关。另外,下雪后要及时将轨道上的雪清扫干净,做好检查和监护。这样才能保证生产的顺利安全进行。5 结论5.1结合本厂实际及自身工艺特点对蒸汽利用进行了优化,蒸汽送公司发电厂发电,节省工程投资和生产消耗近千万元。自身建一套减温减压装置产生100t/h(0.8 MPa,200蒸汽并入焦化厂原有蒸汽管网,解决了焦化厂冬季生产的需要。5.2本钢干熄焦锅炉采用防腐、耐磨等技术措施,有效地解决了锅炉腐蚀、磨损、膨胀、密封问题,