捣固焦炉加热制度与煤饼形态的关系及生产实践

畅宾平

(平煤集团天宏焦化公司 )

捣固焦炉加热制度与煤饼形态的关系及生产实践

畅宾平

(平煤集团天宏焦化公司 )

根据长期试验及生产实践总结了焦炉加热制度和入炉煤饼形态的操作经验,依据横排温度和相邻燃烧室温度变化及时调整煤饼高度,使焦炭均匀成熟,质量稳定。

捣固炼焦 煤饼形态 加热制度

0 前言

传统炼焦主要是采用顶装煤方式,粉碎后的配合煤输送到顶装煤塔,然后将煤放入顶装煤车,再由顶装煤车将散状煤从炭化室顶部装煤孔装入炭化室内炼焦;而捣固炼焦则是将粉碎后的配合煤输送到捣固煤塔,然后将煤沿专门的捣固装煤车的煤箱长向均匀放入,分次捣固成饼,再由捣固装煤车将煤饼从机侧装入炭化室内进行炼焦。与顶装煤炼焦相比,捣固炼焦具有配入高挥发、低粘结煤比例大、节约优质炼焦煤、降低生产成本、扩大煤源使用范围等优势。

1 问题及分析

平煤集团天宏焦化公司为 3.8 m HN3896型捣固焦炉,焦炉设计周转时间为 21.5 h,投产后实际周转时间为 24 h,远超出设计时间,使焦炉产量受限。原因是入炉煤饼形态与加热制度不符,造成焦饼成熟效果不好;同时因炉头散热较快,炉头温度比标准火道温度低 100℃左右,易造成炉头出现生焦,焦炭质量受到较大影响。针对 HN38-96炉型特点,对炼焦热传导机理及捣固焦炉炉体特性进行探讨研究,对捣固焦炉实施平台炉温管理,采用由加热制度调整入炉煤饼高度方法,较好解决了焦炭均匀成熟的问题,使捣固焦炉产量达到了满负荷生产。

2 加热制度与入炉煤饼形态匹配的措施

2.1 捣固焦炉中平台炉温制度的确定

HN38-96型和 HN4350-03D型捣固焦炉的炉体结构与 JN43-80型顶装焦炉基本一致,均为双联火道、废气循环、下喷式焦炉,两者仅锥度不同,捣固焦炉锥度均为 10 mm,而 JN43-80型锥度为50 mm。

由于炉体的锥度差别使机侧、焦侧火道的机侧焦侧传热空间存在差异。JN43-80型顶装炉的机侧与焦侧火道传热空间差为 0.0510 m3,HN38-96型捣固焦炉的机侧焦侧火道传热空间差为 0.0102 m3,因此,造成捣固焦炉和顶装焦炉机侧、焦侧火道供热能力不同:顶装炉机侧火道比焦侧火道供热能力明显较大,而捣固焦炉机侧、焦侧火道供热能力略有差别,或者基本一致。同时,顶装焦炉的煤料在炭化室内高向和长向热量无对流空间,捣固焦炉的煤料在炭化室内高向和长向热量不仅有对流空间,而且此空间自机侧至焦侧逐渐加大,这种热量在炭化室的热量对流正好补偿了机、焦侧火道传热能力的差异,使机、焦侧温度趋于一致。

可以看出,炉体锥度对顶装焦炉的影响是机侧焦侧火道传热空间差异加大,使炭化室内机、焦侧入炉煤料量产生差异,这两种差异决定了顶装焦炉的标准温度必须是机侧低焦侧高的一条斜线。而捣固焦炉其炉体锥度相对较小,对机侧焦侧火道传热空间影响也较小,而且炭化室内机侧焦侧入炉煤料基本一致,锥度的存在又使机侧焦侧温差有拉平的趋势,因此,捣固焦的炉温制度应采取平台炉温曲线,捣固焦的入炉煤饼应采取机焦侧大体一致煤饼。

2.2 入炉煤饼形态的确定与生产控制

1)结焦时间与标准温度确定。HN3896型捣固焦炉按照原设计周转时间为 21.5 h,天宏焦化公司经过不断对炉温进行调节及生产参数优化,通过提高标准温度将结焦时间由最初 24 h缩短到 19 h,设备性能、工艺指标均能达到工艺要求。标准温度与结焦时间对应数据见表 1。

表1 HN38-96型捣固焦结焦时间与标准温度数据

2)入炉煤饼形态的确定。考虑捣固焦炉的满负荷生产,确定在标准温度 1360℃,结焦时间 19 h的平台上实施了炉温制度和入炉煤饼形态的生产。

HN38-96型捣固焦炉的炭化室设计数据:设计长度 12560 mm,有效长度 12000 mm,设计高度3804 mm,有效高度 3604 mm[1]。选取某一实测横排数据,绘出了两侧燃烧室横排曲线,如图 1所示。

图1 燃烧室横排温度曲线

根据入炉煤饼法的形态,若所选横排曲线平均温度在标准温度 ±30℃以内徘徊,则其煤饼高度遵循下面公式时,才能保证焦炭成熟[2]。即:

HX=(TX/T0)×H0

式中:TX——立火道温度,℃;

HX——计算煤饼高度 (X-立火道号);

T0——炉温标准温度 (取 1360℃);

H0——设计煤饼高度 (取 3.6 m)。

不同温度与煤饼高度对照见表 2。

确定某炭化室煤饼理论形态。根据该炭化室两侧燃烧室横排曲线的温度值计算出所影响炭化室的煤饼高度,并确定出该炭化室相应煤饼高度见表 3。

根据实际生产情况,在结焦时间 19 h情况下,第 3#至第 24#火道的平均温度为 1360℃,该温度下煤饼高度为 3.6 m,因第 1#、2#、25#、26#火道平均温度较低,将其煤饼高度相应降低。该煤饼计算方法在天宏焦化厂应用后,效果明显。

表2 煤饼高度与平均温度对照

表3 燃烧室两侧煤饼高度计算

3 应用效果

通过HN38-96型捣固焦炉近两年的生产实践证明,捣固焦炉根据生产需要确定标准温度,并依据燃烧室横排炉温曲线的实际情况,计算出相应煤饼形态,降低了两侧炉头的煤饼高度,使焦炭均匀成熟,使焦炭挥发分达到国家标准,质量明显改善:其中,M40提高 0.50%,M10降低 0.20%,热强度 CSR提高0.35%,CRI改善 0.25%。HN38-96型捣固焦炉的产量由设计的 30万 t/年,达到了 2007年35.96万 t、2008年的 36.25万 t,为公司创造了巨大经济效益。

4 结语

1)随着标准温度的变化,可以适当改变捣固煤饼高度,但波动幅度不宜过大,根据两侧燃烧室横排温度曲线的平均值确定该炭化室煤饼形态。

2)根据炉头炉温变化,确定炉头煤饼高度应适当降低 30 mm～40 mm。

3)本文中讨论的加热制度考虑的入炉煤堆比重在 1.0 t/m3～1.05 t/m3的情况下,入炉煤堆比重发生变化时,需要进一步计算。该炉温控制操作技术已在 3.8 m捣固焦炉验证并可推广应用,综合技术经济效果良好。

[1] 于振东,蔡承佑.焦炉生产技术[M].辽宁:辽宁科学出版社,2002:43-45.

[2] 姚昭章.炼焦学[M].北京:冶金工业出版社,2005:105.

TAM PING COKE INTO THE FURNACE HEATING SYSTEM AND STUDY THE FORM OF BRIQUETTE

ChangBinping

(Pingdingshan Coal Group Tianhong Coking&Chemical CompanyLtd.)

Coking in tamping coke,after a long-term pilot studywas a platform for coking furnace and boiler briquette into the operation of the data for production,according to the horizontal curve of temperature and the actual situation with O-briquette combustion chamber to adjust a high degree of the situation in a t imelymanner so that the coke unifor m maturity.

tamping coke coal bread heating system

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:2010—4—1