5.5m捣固焦炉简介
1、焦炉分类
焦炉根据其加热机理不同可分为两大类,即传统机焦和清洁型热回收焦炉。传统机焦的主要特点是:焦炉设置燃烧室,煤在炭化室内被隔绝空气加热,回收化学产品。
传统机焦按煤饼装入焦炉的方式不同,又可分为顶装焦炉和捣固焦炉。顶装焦炉是从焦炉炭化室顶部装入煤料后进行高温干馏。捣固焦炉是先把煤料在托煤板上捣固成一定形状的煤饼后,由焦炉机侧推入炭化室后进行高温干馏。焦炉结焦过程如下图:
1)煤在煤塔捣固成饼
2)推焦并装煤
3)托煤板的抽出
4)其他的捣固形式
2.SCD55-08型双联下喷单热式5.5m捣固焦炉
SCD55-08型双联下喷单热式5.5m捣固焦炉,是山西省化工设计院在总结各种捣固焦炉设计的基础上,结合多年的设计经验研发的一种改进型的捣固焦炉。
其技术优势在于:煤饼不倒塌,弱粘结性煤配入量大,焦炭块度大、强度高、焦粉少,电力消耗少,焦炉使用寿命长,装煤出焦次数少,焦炉机械维修量少等特点。
2.1焦炉炉体的主要尺寸
序号 |
名 称 |
单 位 |
数 量 |
l |
炭化室全长 |
mm |
16090 |
2 |
炭化室有效长 |
mm |
15290 |
3 |
炭化室全高 |
mm |
5554 |
4 |
炭化室有效高 |
mm |
5300 |
5 |
炭化室平均宽 |
mm |
550 |
6 |
炭化室锥度 |
mm |
20 |
7 |
炭化室中心距 |
mm |
1350 |
8 |
炭化室有效容积 |
m3 |
40.5 |
9 |
燃烧室立火道中心距 |
mm |
480 |
10 |
燃烧室立火道个数 |
个 |
32 |
ll |
加热水平 |
mm |
805 |
2.2 焦炉炉体结构及特点:
2.2.1 SCD55-08型双联下喷单热式捣固机焦炉为双联火道、废气循环、宽炭化室、宽蓄热室、焦炉煤气下喷的复热式焦炉,该焦炉炉体坚固严密,加热均匀,自动化程度高,具有良好的焦炉的操作环境和劳动条件。
2.2.2 塌饼率低。就捣固工艺而言,宽炭化室捣固焦炉的一个显著特点就是提高了捣固煤饼的稳定性。由于加宽煤饼厚度,捣固煤饼的高宽比可减少为10.6:1,使煤饼高宽比更符合捣固焦炉煤饼高宽比理论值,大大增强了煤饼的稳定性,从根本上降低了捣固焦的塌饼率。
2.2.3 炉体设计时采取了加强焦炉稳定性和强度的措施:本焦炉炉体的极限侧负荷可达到9.78Kpa。超过了捣固焦炉所需的稳定性和强度。
2.2.4 相同焦炭产量,选用SCD55-08型焦炉,每年可减少装煤出焦4854次。延长10%左右焦炉使用寿命、减少10%左右焦炉无组织烟气排放。
2.2.5 炭化室容积增大,可提高焦炭块度20%左右和减少焦粉2%左右的作用。相当于进入高炉的冶金焦成品率提高2%左右,具有可观的经济效益。
2.2.6 如果相同的焦炉机械和捣固设备,焦炉孔数可增加10%,焦炉机械利用率将会有显著提高。
2.2.7 炉顶排烟孔和上升管孔砌体-用带有沟舌的异型砖砌筑,保证了砌体的整体性,炉顶更加严密,严禁荒煤气窜漏,防止横拉条烧损。
2.2.8 加热水平805mm,可使焦饼上下同时成熟,减少炉顶空间长石墨。
2.2.9 燃烧室炉头采用高铝砖直缝炉头,可以防止炉头火道损坏,高铝砖与硅砖之间的隐蔽缝采用小咬合结构,在砌炉期间炉头不易被踩活,烘炉后也不必为两种材质砖的高向膨胀差作特殊处理。减少散热损失,延长护炉铁件寿命。
2.2.10 炭化室墙采用“宝塔”形砖,消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝,使炉体严密,荒煤气不易窜漏,并便于炉墙剔茬维修。
2.2.11 燃烧室盖顶大砖采取在一对火道内设拱顶的结构,使上面负荷归集在立火道隔墙上,加强了炉体结构强度。
2.2.12 燃烧室采用废气循环和加高焦炉煤气灯头结构,保证了沿炭化室高向加热均匀性。此外,因为有废气循环,可以降低废气中氮氧化合物含量,减弱了对大气的污染。由于焦炉煤气采用了高灯头,因此当焦炉延长结焦时间操作时,也不会短路。
2.2.13 为增加蓄热室封墙的严密性,取消了效果不佳的隔热罩,外抹隔热效果好且又不龟裂的新型保温材料。
2.2.14 小烟道采用扩散型箅子砖,利用扩散型的特性使大小孔径正反方向所造成的不同阻力来克服小烟道内变量气体所产生的内外压力差,使蓄热室的气体分布均匀,提高热效率。
2.2.15 在炉顶焦炉中心线至机、焦侧正面,设有50mm的坡度,以利炉顶排水。
2.3捣固焦炭质量:
2.3.1对冷态指标的影响:
在同种配煤情况下,捣固炼焦(与顶装炼焦相比)可以改善焦炭冷态指标:其M40可提高1-6个百分点,M10可改善2-4个百分点。而QRD清洁型焦炉比5.5m捣固焦炉M40又可提高0.5-1个百分点。
2.3.2对热态指标的影响:
相同配煤情况下,捣固炼焦对反应性(CRI)改善不明显。但会使反应后强度(CSR)增加1-6个百分点。
2.3.3对配煤和入炉煤成本的影响
一般情况下,在入炉煤相同时,采用捣固炼焦生产的焦炭质量要好于顶装炼焦生产的焦炭.在焦炭质量要求相同时,采用捣固炼焦可以多用弱粘结性煤料15%-20%。在焦炭质量相同的前提下,入炉煤成本可降低人民币20-30元。
3 山西省化工设计院的SCD55-08型5.5m焦炉与其他5.5m焦炉的比较
SPCDI设计的具有自主知识产权的5.5m焦炉与其他同类型焦炉比较,其最大的优点在于,宽碳化室炼焦(目前国内5.5米捣固焦炉炭化室宽度有490mm、500mm、520mm ,我院设计的炉型炭化室宽度为550mm),煤饼倒塌率低,焦炭块度大、强度高、焦粉少,电力消耗少,焦炉使用寿命长,装煤出焦次数少,焦炉机械维修量少等特点。
3.1 塌饼率低、提高生产效率
就捣固工艺而言,宽炭化室捣固焦炉的一个显著特点就是提高了捣固煤饼的稳定性。由于加宽煤饼厚度,捣固煤饼的高宽比可减少为10.6:1(500mm炭化室焦炉煤饼高宽比为11.8:1),使煤饼高宽比更符合捣固焦炉煤饼高宽比理论值,大大增强了煤饼的稳定性,从根本上降低了捣固焦的塌饼率,提高了生产效率。
3.2 延长焦炉及机械使用寿命、减少焦炉的无组织烟气排放次数
相同焦炭产量(年产130万吨焦炭),选用SCD55-08型焦炉,每年可减少装煤出焦4854次(同比炭化室宽度500mm)。延长10%左右焦炉使用寿命、减少10%左右焦炉无组织烟气排放次数。
3.3 提高焦炭块度及减少焦粉数量
炭化室容积增大,可提高焦炭块度20%左右和减少焦粉2%左右。相当于冶金焦成品率提高2%左右,具有可观的经济效益。
3.4 在不增加焦炉机械的前提下提高产量
采用相同的焦炉机械和捣固设备,焦炉孔数可增加10%,经济效益将会有显著提高。
4.捣固焦炉的优缺点
4.1可以提高焦炭的冷态强度
在同样的配煤比下,捣固焦炭与常规顶装焦炭相比,其抗碎强度M40提高1~6个百分点,耐磨指标M10改善2~4个百分点。捣固炼焦对焦炭冷态强度的改善程度取决于配煤质量。配煤粘结性较差时,焦炭冷态强度改善明显;配煤质量好,即主焦煤和肥煤配入量多,配煤粘结性好时,捣固工艺对焦炭冷态强度的改善不明显,尤其是M40指标几乎没有改善,个别情况还略有下降。捣固炼焦生产的焦炭块度均匀,大块焦炭较少,粉焦(小于10mm)减少,耐磨指标M10明显改善。
4.2可以提高焦炭反应后强度
焦炭的热性质,尤其是焦炭的反应性主要取决于焦炭的化学性质——焦炭光学显微结构,而后者又主要取决于煤的性质;焦炭的反应后强度不仅与焦炭的光学显微结构有关,还与焦炭的孔隙结构和焦炭的基质强度密切相关。捣固炼焦工艺不能改善焦炭的化学性质,但可以改善焦炭的孔隙结构,提高焦炭的基质强度。因为在捣固煤饼中煤颗粒间的间距比常规顶装煤粒子的间距缩小28~33%。而且,结焦过程中产生的干馏气体又不易析出,增大煤料的膨胀压力,使煤料进一步受压挤紧,增加煤粒间的接触面积。从而使焦炭孔壁厚度增大,气孔直径变小,气孔率降低。焦炭孔壁厚度的增大,较少出现因焦炭孔壁局部气化消失、气孔融进而严重影响焦炭反应后强度的现象。这就是捣固炼焦可以改善焦炭反应后强度的原因。因此,捣固炼焦工艺对焦炭的反应性影响不大,但可以明显提高焦炭的反应后强度,一般可提高CSR1~6个百分点。
4.3对配煤和入炉煤成本的影响
一般情况下,在入炉煤相同时,采用捣固炼焦生产的焦炭质量要好于顶装炼焦生产的焦炭;在焦炭质量要求相同时,采用捣固炼焦可以多用高挥发份的弱粘结性煤料。