螺旋装煤对堆密度的影响及改进措施

张 赟

(攀钢钒煤化工厂,四川攀枝花 617000)

螺旋装煤对堆密度的影响及改进措施

张 赟

(攀钢钒煤化工厂,四川攀枝花 617000)

螺旋装煤是借助于机械装置将煤均匀、定时、定量地装入炭化室,螺旋装煤在装煤过程存在高转速与低转速的差别。在螺旋装煤后期平煤低转速运行时,将使上部煤料的堆密度减小,高向堆密度差值达到103 kg/m3。提高低转速条件下的下煤量,有利于上部煤料的密实,减轻结焦末期收缩。对降低炉顶空间温度,改善炭化室顶部石墨生产有积极作用。

螺旋装煤 堆密度 改进

1 螺旋装煤特性

螺旋装煤的装煤机理是:装煤车煤斗中的煤沿下部水平螺旋输送机运行,利用螺旋杆上的螺旋叶片旋转过程的推动作用,将仓中的煤推向装煤口。影响螺旋装煤量的有关参数为:叶片直径,螺旋杆直径,螺旋叶片升角,螺旋杆转速和牵引速度,螺旋升角,螺旋杆旋转方向,挡煤板,煤的粒度,煤与叶片的摩擦系数。

螺旋杆和叶片直径及转速构成螺旋装煤的技术特性。对于叶片直径来说,在螺旋杆直径一定的情况下,选择大一些的叶片直径,有利于临界转速的降低,但是在同样转速的情况下,煤的轴向速度会增加,煤越过螺旋杆成为循环煤量的可能性也会增大,装载过程中的粉尘量也会增多。在叶片直径一定的条件下,螺旋杆直径的大小决定了输煤空间的大小,对煤的装载有很大影响,即螺旋杆直径越大,螺旋叶片之间的自由空间越小,煤块在叶片间的自由空间越小,煤块在叶片间的装载阻力也将增大,但是螺旋杆直径不能太小否则会使循环煤量增多。

图1 叶片直径与螺旋杆直径示意图

2 装煤堆密度分析

2.1 平均堆密度

平均堆密度作为整体因素影响着炼焦过程,平均堆密度低这就意味单位体积内的煤量少损失产量。反之,平均堆密度高不但可以提高单孔炭化室的产量,同时由于煤粒间的空隙率减少,有利于不同组分的煤粒子在炼焦过程中的相互作用、相互结合,得到质量均匀、优良的焦炭。

表1收集分析了5.5 m焦炉与6 m焦炉各10孔炭化室的煤线高度、湿煤量,计算出平均堆密度分别为0.783 t·m-3和0.789 t·m-3,可以看出自由重力装煤与螺旋装煤相比平均堆密度相差不大,说明两种装煤方式均能满足设计要求的装煤量。

表1 自由重力装煤与螺旋装煤平均堆密度比较

2.2 高向堆密度

煤料高向堆密度的变化尤其重要。如堆密度不均,一方面不能充分利用炭化室容积。另一方面防碍结焦过程中煤的均匀成熟,使煤内结焦速度有高有低。成熟不均会导致推焦时烟尘弥漫。为防止这种现象,就必须延长结焦时间,使结焦速度慢的部分也转为高温焦炭。另一部分煤还会或多或少的过火,耗热量必然升高。

由于从炭化室内直接测量堆密度存在很大困难,只有进行冷态模拟试验。本试验设置10个Φ100、高30 mm的圆筒,将其依次重叠其中最下部一个一端密封。从1.5 m高度向试验装置装煤,当煤装满至300 mm后,由上至下依次称量每个圆筒内煤的质量可以得到不同高向上的堆密度,试验结果见图2。

图2 落煤高度与堆密度关系

从图3中可知,自由重力装煤高向堆密度之差为98 kg/m3,螺旋装煤高转速高向堆密度之差为82 kg/m3,说明螺旋装煤的高向堆密度分布好于自由重力装煤。

图3 现有转速和转数条件下装煤情况示意图

但是螺旋装煤在装煤过程存在高转速与低转速的差别,在螺旋装煤后期低转速运行时,将使上部煤料的堆密度减小,高向堆密度差值达到103 kg/m3,这样在高转速与低转速之间存在一个较为明显的分层。从实际生产可以看到,螺旋装煤的顶部焦炭收缩剧烈,炉顶空间高度明显大于自由重力装煤的炉顶空间高度。

2.3 分析结果

(1)高转速条件下螺旋装煤的高向堆密度好于自由重力装煤,能改善焦炭质量的均匀性。

(2)两种装煤方式条件下,平均堆密度的变化不大均能满足设计要求装煤量。

(3)螺旋装煤在高转速与低转速切换时,会在炭化室内造成较为明显的分层,导致炭化室上部煤料堆密度下降,结焦末期收缩剧烈,炉顶空间增大,荒煤气裂解和煤粉石墨化,装煤孔之间石墨生长速度加快。

(4)在炭化室内,堆密度由下至上递减。最大的堆密度位于装煤孔下方的炭化室底部。堆密度取决于装煤的连续性,两个装煤孔同时装煤时,堆密度最高;两个装煤孔交替装煤时,堆密度居中。

3 改进方法

3.1 生产现状

我厂5#、6#焦炉现采用螺旋给料装煤,但存在以下两个重要问题:

(1)装煤量不够。5#、6#焦炉炭化室有效容积为38.5 m3,设计装干煤量28.5 t。但采用螺旋给料装置后,平均每孔炭化室干煤量仅为27.06 t比设计少装煤1.5 t。新1#、2#焦炉同样也采用螺旋给料,平均每孔炭化室干煤量为27.60 t比设计少装煤0.9 t。直接的影响就是减少单位时间内的焦炭产量。

(2)顶部煤料密度小。螺旋装煤在装煤过程存在高转速与低转速的差别,在螺旋装煤后期平煤低转速运行时,将使上部煤料的堆密度减小,高向堆密度差值达到103 kg/m3,这样在高转速与低转速之间存在一个较为明显的分层。从实际生产可以看到,螺旋装煤的顶部焦炭收缩剧烈,炉顶空间高度明显大于自由重力装煤的炉顶空间高度。直接影响造成炉顶空间温度过高,荒煤气裂解化产收率下降及石墨生长加快。

3.2 改进措施

以6#焦炉装煤车为例螺旋给料运转参数(见表2)。螺旋给料装置转速为:

高速为:28.5 r/min

低速为:14.2 r/min

表2 螺旋给料运转参数

由上述条件计算可以得到:

螺旋给料低速输送能力Q低=72.4 kg/r=1028 kg/min

螺旋给料高速输送能力Q高=70.9 kg/r=2020 kg/min

可以看出螺旋转速的高低对每转装煤的影响差别不明显,差别关键在于单位时间内转数不同所引起的下煤量差别。5#、6#焦炉现螺旋给料采用的是4级电机,共分为4/6/8/12所对应的转数为:1494 r/min;996 r/min;747 r/min;497 r/min。因此要提高装煤后期的煤量并增加上部煤料堆密度需要提高低转速的输送能力。

(1)提高螺旋低转速

现采用电机转速的是6级和12级,由实际标定的现有螺旋给料输送能力可知:单位时间的输送能力为2∶1。如将电机低转速调整到8级即:使用6/8级转速,则单位时间的输送能力为2∶1.5。则同等时间下装煤量提高1.5倍。按前述6#炉装煤车低转速装煤量4.2t计算,则装煤量增加为4.2×1.5=6.3 t。则总装煤量增加为:202.2-175.7+6.3=32.8 t

(2)调整螺旋转数。

通过提高螺旋低转速后在同等时间内增加了装煤量,但超过设计装煤量这也给焦炉生产带来不利影响,因此必须调整螺旋转数。6#焦炉装煤车标定得出螺旋高低转速为:0.82转/s;0.45转/s。总装煤时间为150 s。高转数为353转,低转数为78转(包括20转启动时低转数)如图3所示。

从图4可以看出通过提高螺旋低转速后,适当增加螺旋高转速的时间和转数,可以减少低转速的时间,而使总装煤量由30.65 t提高到31.63 t增加近1 t达到设计要求装煤量。

图4 改进后转速和转数条件下装煤情况示意图

4 效果

(1)提高单孔装煤量至设计值,提高了单位容积的焦炭产量。

(2)提高低转速条件下的下煤量,换而言之提高对上部煤料的冲击力,有利于上部煤料的密实,减轻结焦末期收缩。对降低炉顶空间温度,改善炭化室顶部石墨生产有积极作用。

(3)装煤时间减少,但减少量不明显只有7 s。

THE INFLUENCE OF THE SPIRAL COAL LOADING TO BULK DENSITY AND THE IMPROVE MENTMEASURE

Zhang Yun
(Panzhihua Iron and Steel Group,Panzhihua Steel and Vanadium Co.Ltd.Coal Chemical Plant,Panzhihua,Sichuan 617000,China)

The spiral coal loading is to ask for help from the machinery to spiral coal loading is even and settles,meteredly into the turns the room,the spiral coal loading at pack the coal process exist high turn soon with low turn soon of difference,at the helix expects the even coal after pack the coal low turn to circulate soon,will make a density that the upper part coal anticipate let up,high attain the 103 kg/m3toward a value with bad density.Raise low turn soon under condition of next the coal quantity,be advantageous to the that the upper part coal anticipate solid,ease the knot burnt last phase con stringency. Improve the to turn the room coping graphite to produce to have the positive effect towards lowering a heat of space temperature.

spiral coal loading,bulk density, improvement

2010-03-08

张赟,男,高级工程师。