中國大型焦爐煉焦工藝技術優化與改進 |
| 發布時間：2020-04-13 14:04:13 點擊率：1758
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1、我國焦爐大型化的發展歷程
大型焦爐的界定是隨著焦爐炭化室容積的不斷增加、煉焦技術的進步而改變。在上世紀80年代中期，我國焦爐以炭化室高4.3m頂裝焦爐為主流，攀鋼建成的炭化室高5.5m頂裝焦爐以及1985年寶鋼引進炭化室高6m的頂裝焦爐，促進了焦爐大型化的發展進程。隨著我國自行設計建設的炭化室高6m的JN60型頂裝焦爐在北京焦化廠投產，6m頂裝焦爐逐步成為我國90年代焦爐的主力爐型。
2006年6月，山東兗礦國際焦化公司引進德國7.63m頂裝焦爐，拉開了中國焦爐大型化發展的序幕。隨后中冶焦耐工程公司研發出7m頂裝及唐山佳華的6.25m搗固焦爐，值此，6m以上的頂裝焦爐及5.5m以上搗固焦爐，成為我國的主流爐型。目前已研發出的炭化室高8m特大型焦爐，可實現沿燃燒室高度方向的貧氧低溫均勻供熱，可降低NOx生成，標志著我國大型焦爐煉焦技術的成熟。
2014年重新修訂的《焦化行業準入條件》規定，頂裝焦爐準入的最低門檻是炭化室高6m、搗固焦爐炭化室高5.5m，故把炭化室高6m以上的頂裝焦爐以及5.5m以上的搗固焦爐，界定為大型焦爐是適宜的。
截至2016年底，我國運行的7m頂裝焦爐共計66座，7.63m焦爐共計17座，6.0m及以上搗固焦爐共計22座，其焦炭的總產能占2016年全國焦炭總產量的15.8%。
2、大型焦爐技術管理的特殊性
2.1大型焦爐的優勢分析
1）勞動生產率高
大型焦爐的四大車采用自動定位聯鎖系統，PLC采用UPS供電對位，7.63m焦爐四大車操作模式可實現全自動、半自動、聯鎖及手動模式，單個炭化室壓力具備自調功能，勞動生產率高。
大型焦爐由于炭化室高度、寬度的增加，焦炭產量也隨之增加。對頂裝4.3m、6m、7m、7.63m焦爐來說，一孔炭化室的焦炭產量是不同的，7m頂裝焦爐每孔推出焦炭量是4.3m頂裝焦爐的2.05-2.37倍，是6m焦爐的1.28-1.49倍；7.63m焦爐每孔推出焦炭量是6m頂裝焦爐的2.04倍，是7m焦爐的1.38-1.59倍。6.25m搗固焦爐每孔推出焦炭量是5.5m搗固焦爐的1.20倍。
2）環保水平高
同等產能下，大型焦爐出爐次數少，裝煤和推焦的陣發性污染較輕。以年產焦炭200萬噸的焦化廠為例：7.63m、7m、6m及4.3m頂裝焦爐，每天推焦次數分別為113、172、255、357次，出爐次數越少，裝煤和推焦的陣發性污染物排放量越少。
爐門、上升管和裝煤孔等泄露點環保措施完善，泄漏點少，非陣發性污染減少。以年產110萬噸焦爐為例，炭化室高7m焦爐泄漏口數量比6m焦爐減少23.6%，密封面長度減少8.5%，每天打開各泄漏口次數減少31%，從而大大減少了有害氣體排放量，改善了煉焦生產操作環境。
JNX3－70型焦爐采用加大廢氣循環量、設置焦爐煤氣高低燈頭和空氣分段供給的措施，減少NOX產生，煙道廢氣中NOX濃度小于500mg/m3。
2.2大型焦爐爐體結構差異性
我國已成為世界煉焦技術強國，目前幾乎擁有了世界上所有頂裝焦爐爐型。
對于頂裝焦爐來說，4.3m焦爐炭化室的平均寬度0.407m，6m焦爐炭化室的平均寬度0.45m，寬度增加了10.57%；7m焦爐炭化室平均寬度為0.50m，寬度增加了22.85%；再到7.63m焦爐的炭化室平均寬度0.60m，寬度又增加了47.42%。也就是說，與4.3m焦爐相比，7.63m焦爐炭化室寬度增加了近1/2，炭化室高度增加了39.76%，有效容積是4.3m的3.53倍。
現代大型焦爐是一座結構復雜的熱工爐窯，7.63m焦爐與6m焦爐爐體結構有極大差異，主要體現在7.63m焦爐是：貧煤氣及空氣均側入，蓄熱室分格、單側煙道；用低熱值混合煤氣加熱時，煤氣和空氣均用小煙道頂部的金屬噴射板調節；單側小煙道；3段供給空氣進行分段燃燒，焦爐推焦作業采用2-1串序。
大型焦爐裝煤量的增加，并不是簡單的提高爐溫，由于其焦炭收縮率與結焦時間、結焦速率成函數關系，結焦速率及焦餅的收縮性能也隨之變化，需要配入較多緊缺的主焦煤。中鋼鞍山熱能院及武鋼進行了炭化室寬度對裝爐煤、焦炭、推焦影響的研究，以往的配煤理論已不適用，炭化室寬度不同，配煤結構必須相應調整。
2.3大型焦爐裝備的復雜性
焦爐大型化后，焦爐砌體的受力狀況變得復雜化，推焦過程中對爐墻機械震動力及爐體結構熱應力、對護爐三大鐵件的材質、抗熱變性能以及所提供的保護力及其分布的合理性提出更高要求。
焦爐爐門是焦爐炭化室最重要的密封設備，其密封效果直接影響到焦爐連續性煙塵的排放量。隨著焦爐大型化，爐門本身的變形量會大幅增加，爐內煤氣的壓力會更大，大大增加了爐門密封的難度。焦爐爐門的材質及結構必須優化，特別是7.63m、7m頂裝焦爐及6.25m搗固焦爐，其爐門磚槽和腹板、刀邊等關鍵部件，其強度、剛度、變形量必須在高溫環境下具有最佳結構型式。
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