浅谈降低热回收焦炉吨焦耗煤的改进措施

马爱玲

(河南工业和信息化职业学院，河南 焦作 454100)

山西某焦化企业现有一座年产60万t的QRD-2000清洁型热回收焦炉，该炉设计可大量配入瘦煤、贫瘦煤等变质程度高、挥发分低的煤种，经生产实践，瘦煤的配入量最高可达45%. 因此，配合煤挥发分较低为21%～23%，理论全焦产率可达79%～82%，理论吨焦耗煤仅为1.26～1.28 t. 但在实际生产过程中发现，该炉吨焦耗煤一直高达1.36 t左右，较理论预测高出0.07 t左右，按照该炉3.5万t/月产量计算，导致经营成本上升490万元/月。

1 清洁型热回收焦炉工艺

该焦炉采用山西省化工设计院的专利技术QRD-2000清洁型热回收捣固式机焦炉，建有8×16孔炭化室，配套2×15 MW余热发电机组，炭化室全长13 340 mm，全宽3 596 mm，全高2 758 mm，设计生产能力60万t/年，年发电量210 GWh.

基本工艺流程如下：原料煤经购回后存放于半地下式堆煤场，根据配煤方案比例，不同煤种按比例经配煤仓进入配煤皮带，配合煤经破碎机破碎混合后，由输煤栈桥运入煤塔，装煤车行至煤塔下方，摇动给料机将煤均匀逐层给入装煤车的煤箱内，用固定捣固机分层捣实，然后将捣好的煤饼由装煤车按作业计划从焦炉机侧装入炭化室。煤饼在850～950 ℃的温度下高温干馏，经过规定的结焦时间后，成熟的焦炭被推焦车推出落入熄焦车内，由熄焦车送至熄焦塔下用水喷洒熄焦，熄焦后的焦炭由熄焦车放焦闸门将焦炭放至凉焦台，未熄灭的红焦在凉焦台上经补充熄焦、凉焦后，由刮板放焦机放至皮带送焦场或焦仓。清洁型焦炉不回收焦炉煤气，将其直接在炭化室上部空间、炉底火道内燃烧，放出的热量供炼焦使用，在炉顶补充空气，烧尽废气中的可燃成分。从底部烟道出来的气体，进入同侧炉墙的上升烟道，再进入位于焦炉顶上中间部位的废热管道中。一组焦炉共用一根废热管道，热废气进入余热锅炉产生蒸汽带动蒸汽轮机进行发电。工艺流程图见图1.

图1 QRD-2000焦化生产工艺示意图

2 吨焦耗煤高的因素分析

1) 工艺特点的影响。

热回收焦炉不同于常规炼焦炉，其结构特点决定了独特的加热调节方式。常规焦炉炼焦时产生的荒煤气要送出炉外，净化后再送回焦炉，供焦炉加热，煤气量易于控制，可通过调节加热煤气量，达到对焦炉调控的目的。但热回收焦炉产生的荒煤气，是在炉内直接燃烧，产多少烧多少，煤气量随配煤的挥发分、炉温和结焦时间的变化很大。在结焦初期，荒煤气中含有大量的水分，可燃成分少，煤气热值低。随着煤中水分的不断排出，到结焦中期，高热值煤气大量发生，炉内煤气过剩，在炉内无法完全燃烧。在结焦后期，随着煤气发生量的减少，煤气中的碳氢化合物也随之减少，煤气热值降低，自产的荒煤气不够加热用，会烧掉炭化室内部分焦炭。

2) 炉门密封的影响。

QRD-2000型焦炉炉门密封主要依靠炉门与炉门框的刚性接触，由于炉门与炉门框之间存在缝隙，传统使用石棉将缝隙堵住，炉门四个角、炉门挂耳处密封不严漏气，而该炉又是负压操作，大量空气通过炉门缝隙进入炭化室内，造成炭化室温度过高，炉门烧损加快，焦饼化焦率增大。

3) 炉顶配风的影响。

由于炭化室内煤气量的产生是不断变化的，因此，对升温趋势的控制主要体现在对空气量的控制，热回收焦炉空气分两次配入，第一次由炉顶配风，直接进入炉顶空间燃烧，燃烧剩余的煤气与废气通过四联火道进入炉底，二次配风进行燃烧，通过炉底对焦饼进行加热。炉顶一次配风的情况直接影响炉底二次配风的调节操作，影响整个焦饼的升温加热。

4) 焦炉砌体的影响。

焦炉顶部为露天建设，且投产年限较长，经长期雨雪冲刷，焦炉顶部砌体由于热胀冷缩等作用，顶部膨胀缝松动，砌体间隙增大，部分顶部砌体存在窜漏，冷空气从砌体间隙进入炭化室内部，造成炭化室吸力较难控制。

3 改进措施

1) 焦饼铺灰。

由于熄焦粉在2018年被列入固体废物，禁止掺入焦炭外销，因此，该企业决定将2～4 mm的熄焦粉铺在焦饼表面，一方面废物利用、避免污染，另一方面使其代替焦炭烧损，达到提升焦炭产量，降低吨焦耗煤的目的(每炉约需要920 kg熄焦粉，870炉可消化熄焦粉800 t/月)。为保证试验数据准确性，试验选取了两个炉号，两种配煤方案，所有数据采取现场实际过磅方式，避免了数据误差。焦饼未铺焦粉前吨焦耗煤见表1.

表1 焦饼未铺焦粉前吨焦耗煤试验数据表

由表1看出，未铺灰前的吨焦耗煤确实较高，湿基分别为1.41 t、1.37 t；干基分别为1.39 t、1.33 t，较理论预测高出0.05～0.09 t. 将焦饼表面铺熄焦粉2～4 mm，试验数据见表2.

表2 焦饼铺焦粉后吨焦耗煤试验数据表

由表2可以看出，在焦饼铺熄焦粉后，湿基吨焦耗煤由1.37～1.41 t下降到了1.33～1.36 t，干基吨焦耗煤由1.33～1.39 t下降到了1.29～1.34 t，吨焦耗煤降低了0.04～0.05 t，与理论的差值由0.05～0.08 t减小至0.01～0.03 t，确实起到了降低吨焦耗煤的作用。

2) 提高炉门严密性。

为了解决密封问题，借鉴机械上为保证气密性使用的垫片，将石棉当做垫片，使用卡子将石棉固定在炉门上、左、右3个部位的内侧，利用托辊对炉门的压力用石棉将炉门与炉门框接触面密封严实。通过以上方法，提高了炉门严密性，减小了化焦率，单项统计每炉可减少化焦0.1 t.

3) 增设配风口。

利用中空注浆锚杆进行钻孔，中空锚杆的锚杆体采用中空设计，杆体中孔作为钻进水通道，在钻孔的过程中，采用水冷降温的方法，接通降温水，与实心杆体相比，中空杆体设计可获得更好的刚度和抗剪强度。根据炉顶厚度，在距拱顶连接中部炉墙顶端进行钻孔施工，避免在坡底钻孔，防止水流进入炭化室内部损坏焦炉砌体，钻孔与焦炉主墙下降火道相连接，连接后在顶部安装调节风门，防止雨水进入，同时起到定期配风作用。

4) 对炉体空隙进行灌浆保温。

采用3层保温步骤：第1层对原有砌体缝隙进行吹扫灌浆，灌浆材料选用耐高温涂抹料，具有良好的流动性及可塑性，较高的耐火度与荷重软化温度；中间层采用海泡石保温料，材质轻，保温效果好；最外层采用纤维涂抹料，该材料由纤维针刺毯为原料加入无机结合剂、膨胀剂、无机耐火纤维。通过以上方法，焦炉严密性大大提升，减少热量散失，焦炉需热量减少，有效避免了后期低热值煤气期间对焦炭的烧损。

4 改进效果

1) 通过焦饼铺灰保护了顶层焦炭，减少了因工艺因素导致的焦炭烧损。按吨焦耗煤降低0.05 t计算，该厂每月生产3.5万t焦炭，减少煤耗约1 750 t，按该厂入炉煤成本2018年累计1 200元/t(含税到厂价)计算，可降低成本约210万元/月，同时可消化9 600 t熄焦粉。

2) 通过炉门密封减少空气进入，保护了较易烧损的炉头焦炭。按每炉减少炉头化焦0.1 t计算，该厂每月生产870炉焦炭，减少化焦约87 t，按该厂焦炭2018年全年累计售价2 011元/t(大块焦含税出厂价)计算，可增收约17.5万元/月。

3) 通过中空锚杆钻孔增加顶部配风，配风充足，降低了调火、调吸力的难度，保证了焦炭按照计划结焦成熟。

4) 通过炉体灌浆避免窜漏，炉体严密性大大提高，有效避免了焦炭烧损。

5 结 论

通过以上措施的实施，该企业吨焦耗煤下降了0.04～0.05 t，炉头化焦减少0.1 t/炉，每月可提升利润约230万元，同时可消化9 600 t熄焦粉，提升经营利润的同时，兼顾环保效益，避免污染，该措施适用于同类型清洁型热回收焦炉。