蒸汽管式回转干燥煤调湿工艺创新应用实践

蒸汽管式回转干燥煤调湿工艺创新应用实践

1煤调湿技术的推广煤调节技术（cmc）主要指焦化厂的残余，如中压蒸汽、香烟烟雾和其他低压蒸汽，利用焦化厂的超额蒸发站，干燥和脱水，减少入炉煤的水分，或调整入炉煤的水分，将水分减少到5%6%，然后将其放入焦炉中用于精制焦碳。2008年煤调湿技术被工信部列入《焦化行业准入条件(2008年修订)》中,成为促进焦化企业节能减排和技术进步重要技术之一。煤调湿技术最早由日本在20世纪90年代开发,主要在新日铁的君津、室兰、大分厂等工厂新建应用。我国焦化行业认真研究、引进煤调湿技术,也已建成了多套煤调湿装置,太钢焦化厂煤调湿工程采用蒸汽管式回转干燥系统,该项目于2008年12月31日投产。2cmc设备干燥机的研发太钢煤调湿工艺完全由国内自主设计、建设,充分吸取了国内外设计、生产中的教训,进行了多项创新、改进,核心设备干燥机实现了设计、制作、安装完全国产化,开创国内成功建设CMC工艺装置的先河。2.1主要工艺的参数太钢焦化厂煤调湿工艺主要技术参数见表1。2.2煤调湿工艺流程在CMC项目建设中,充分考虑生产工艺流程、总图布局、设备布置需要,合理规划工艺流程,利用部分原有设施,具有工艺流程短、设备构造简单、运行稳定等优点。太钢焦化厂煤调湿工艺流程示意图见图1。由图1可见,水分为10.5%~11.0%的煤料从湿煤料仓进入多管回转式干燥机(STD干燥机),干燥机内煤料走管间、蒸汽走管内,煤料在蒸汽管之间从进料端向出料端移动,与从干燥机末端供入的蒸汽间接换热,被加热干燥,使煤料水分降至规定要求。干燥后的煤料温度在60℃~70℃,99%的干煤料从干燥机出料,经由螺旋输送机排至皮带,约1%小于0.5mm的细煤料随载气(85℃)进入袋式除尘器,回收的细煤粉经刮板机送去压制型煤或直接返回皮带、送到煤塔。3太钢焦化厂cmc技术的创新实践3.1干燥机材质技术的开发煤调湿技术的核心设备是干燥机,煤粉干燥机材质要求耐高温、耐磨、耐腐蚀,材质选择是工程建设中的一大难题,太钢作为国内最大的不锈钢制造商,充分发挥公司不锈钢研发技术优势,自主开发研制了满足干燥机本体材质要求的新型材料,即双相不锈钢及特殊的复合材料,解决了干燥机用管材依赖进口的难题,干燥机本体及汽室制造方案、制作和现场安装由太钢完成。3.2煤调湿加热蒸汽调节控制结构工艺设计中,考虑水分稳定控制,在蒸汽调节阀前设计安装1套减湿减压装置,通过温度、压力变送器、除盐水将蒸汽调整为系统需要的0.6MPa~0.8MPa、温度260℃以下的蒸汽。蒸汽调节阀实行远程控制,阀门后装有的蒸汽流量计、温度和压力变送器形成控制回路,调节方式有“阀门开度”、“蒸汽压力”和“蒸汽流量”3种,调节方式的选择可以在电脑上进行切换。为满足安全要求,在开、停车及紧急状态时,增设蒸汽微量调节系统,并研发了名为“一种煤调湿加热蒸汽调节控制结构”的专利技术。该技术主要由进口物料流量、进口物料水分、进口物料温度、出口物料水分、干燥机入口蒸汽流量组成3个前馈量与反馈量,作加法运算后输入干燥机入口蒸汽流量控制系统,从而控制干燥机出口煤粉水分;同时在皮带机设有在线水分分析仪,分析数据实时显示,便于工人操作调节,防止煤过度干燥,造成能源消耗增大以及焦炉装煤困难等不利影响。3.3干燥机蒸汽-闪蒸罐液压蒸汽凝液回收单元主要作用是将干燥后产生的蒸汽凝液送入凝液回收系统。该单元主要由凝液储罐、闪蒸罐、凝液泵组成,蒸汽经旋转接头进入干燥机,通过干燥机汽室分配到干燥机蒸汽管内,在此蒸汽与干燥机蒸汽管外的物料进行换热后冷凝,凝液(130℃,23t/h~24t/h)通过自身重力自流至凝液储罐中贮存,液位高于600mm时,在0.085MPa蒸汽余压的作用下,送至闪蒸罐;液位到800mm时,启动水泵送至公司冷凝水回收管网,实现了热水能源的回收利用。3.4氮气保护系统干燥机压力控制技术:整个干燥过程中,控制干燥机入口压力处于-200Pa的微负压条件下操作,既可防止粉尘的外漏,又可提高系统运行的安全性,适用于干燥有危险性或爆炸性的介质。氮气保护系统:系统排放尾气的氧体积分数在正常启动时不应超过12%,非正常停车后重新启动时不应超过8%;载气除尘器后管道上设有氧含量检测控制系统,用于动态检测排放尾气中的氧含量,如检测到氧体积分数超过12%时,氮气保护系统的氮气阀门会迅速打开,从干燥机入口和出口迅速进入干燥系统,稀释干燥载气,确保系统安全。为确保系统安全,氮气控制阀采用双阀控制,同时对载气除尘器采取保温措施,温度控制在93℃左右,解决载气除尘防火、防爆、结露、排灰堵塞等问题。物料温度检测联锁装置:干燥机出料端部设有物料温度检测联锁装置,当干燥机出口煤粉温度超过85℃时,水喷淋系统的两位阀会迅速打开,向干燥机出料箱内喷水,降低煤粉温度,确保系统安全。3.5焦炉烟道气的回收利用CMC工艺稳定运行后,为节能降耗,对保安系统采用的氮气系统进行改造,利用焦炉烟道废气(210℃)不可燃成分多、氧含量低、性能稳定的特点,用引风机将焦炉烟道废气(8000m4实际应用效果4.1cmc技术的成效CMC投用后,结合太钢焦化厂焦炉生产、化产工艺要求,进行改进、优化、完善工作,实现了400t/h的设计生产处理能力,最大处理能力达到450t/h,1套煤调湿装置保供两座7.63m焦炉生产用干煤,生产稳定运行。结合生产运行的实际情况,循序渐进地调整煤调湿出口水分,经过4个月的调整,将水分控制在8.0%±0.3%,最低可达6.5%,实现设计目标,带来如下效益。(1)降低能源消耗:入炉煤水分每降低1%,炼焦耗热量可降低33.5kJ/kg(湿煤),按煤料出口水分6.5%(最低)、装煤量387t/h计,每小时节省热量51.86GJ(33.5×4.0×387×10(2)改善焦炭质量:随着CMC水分调整,根据焦炭质量逐步调整配煤比,在保证焦炭质量不变的前提下,可多配弱黏结性煤5%,结合7.63m焦炉工艺条件、煤资源情况,主要增加了瘦煤资源配比,降低高价格焦煤比例,年节约原料采购费用432.95万元。(3)节能减排:煤料水分降低,减少了生产过程生成的剩余氨水量8t/h~10t/h,相应减少了剩余氨水蒸氨用蒸汽量,同时减轻了废水处理装置的生产负荷。节约蒸氨用蒸汽1.5t/h,全年降低能源成本74.43万元,炼焦过程的酚氰污水外排量减少300t/d,有利于环境保护。(4)提高生产效率,增产创效:入炉煤水分降低到8.0%,装炉煤堆密度提高,单孔装干煤量增加;干馏时间缩短,单日出炉数增加,焦炉生产效率提高,焦炭、煤气增产能力实际达到4%。太钢焦化厂采用CMC技术后,焦炭产量逐年提高,2009年增产焦炭14.61万t,按吨焦利润400元计算,增产焦炭创造效益5844万元;增产煤气42.6×104.2煤粉系统的重排采用CMC工艺后,由于7.63m焦炉采用独特的PROven负压装煤技术,干燥煤中的细煤粉在负压作用下,在上升管、炉口部位的石墨沉积速度变快;同时荒煤气中夹带的细煤尘多,造成化产系统煤气设备阻力增大,吹扫频次增加,焦油氨水分离难度加大,硫铵产品中有细煤尘等。因此,煤调湿水分必须结合煤粉碎细度、系统工艺要求等,稳定控制,不能过度下调。5cmc工艺技术应用体会5.1太钢焦化厂煤调湿工艺技术采用多管式干燥流程,汇集了化工生产工艺、设备制造、新型材质等多项先进技术,是国内