干熄焦工藝
所謂干熄焦工藝,是相對(duì)濕熄焦而言的,是指采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦工藝方法。
特點(diǎn)
煤在炭化室煉成焦炭后,應(yīng)及時(shí)從炭化室推出,紅焦推出時(shí)溫度約為1000℃。為避免焦炭燃燒并適于運(yùn)輸和貯存,不能直接送往高爐煉鐵,必須將紅焦溫度降低。一種熄焦方法是采用噴水將紅焦溫度降低到300°C以下,即通常所說的濕熄焦。傳統(tǒng)濕熄焦系統(tǒng)由帶噴淋水裝置的熄焦塔、熄焦泵房、熄焦水沉淀池以及各類配管組成,熄焦產(chǎn)生的蒸汽直接排放到大氣中。
傳統(tǒng)濕熄焦的優(yōu)點(diǎn)是工藝較簡單,裝置占地面積小,基建投資較少,生產(chǎn)操作較方便。但濕熄焦的缺點(diǎn)也非常明顯,其一,濕熄焦浪費(fèi)紅焦大量顯熱,每煉1 t焦炭消耗熱量約為3.15~3.36 GJ,其中濕熄焦浪費(fèi)的熱量為1.49 GJ,約占總消耗熱量的45%;其二,濕熄焦時(shí)紅焦急劇冷卻會(huì)使焦炭裂紋增多,焦炭質(zhì)量降低,焦炭水分波動(dòng)較大,不利于高爐煉鐵生產(chǎn);其三,濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶殘留在焦炭內(nèi)的酚、氰、硫化物等腐蝕性介質(zhì),侵蝕周圍物體,造成周圍大面積空氣污染,而且隨著熄焦水循環(huán)次數(shù)的增加,這種侵蝕和污染會(huì)越來越嚴(yán)重;其四,濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶著大量的粉塵,通常達(dá)200~400 g/t,既污染環(huán)境,又是一種浪費(fèi)。為解決濕熄焦存在的問題,各國焦化工作者進(jìn)行了不懈的努力,對(duì)濕熄焦裝置及濕熄焦工藝不斷進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)的濕熄焦工藝主要有兩種。
(一)低水分熄焦
低水分熄焦系統(tǒng)主要由工藝管道、水泵、高位水槽、一點(diǎn)定位熄焦車以及控制系統(tǒng)等組成。在低水分熄焦過程中,通過***設(shè)計(jì)的噴頭以及不同的水壓往一點(diǎn)定位熄焦車內(nèi)噴水使紅焦熄滅。水流經(jīng)過焦炭固體層后,再經(jīng)過***設(shè)計(jì)的凹槽或孔流出,足夠大的水壓使水流迅速通過焦炭層,達(dá)到熄焦車的底板,并快速流出熄焦車。當(dāng)高壓水流經(jīng)過焦炭層時(shí),短期內(nèi)產(chǎn)生大量的蒸汽,瞬間充滿了整個(gè)焦炭層的上部和下部,使焦炭窒息。
低水分熄焦工藝在熄焦初期的10~20 s內(nèi)使用低壓水,在熄焦后期的50~80 s內(nèi)采用高壓水來代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕熄焦的噴淋式分配水流。熄焦水源由高位水槽提供,高位水槽出來的熄焦水由一臺(tái)小型的PLC機(jī)控制氣動(dòng)閥門的開度自動(dòng)控制其水壓和流量。
低水分熄焦工藝可節(jié)約熄焦用水30%~40%;同時(shí)還可以降低并穩(wěn)定焦炭水分,從而有利于穩(wěn)定高爐的生產(chǎn);此外,還可以降低熄焦過程中隨蒸汽帶走的粉塵排放量,傳統(tǒng)濕熄焦粉塵排放量為200~400 g/t,而低水分熄焦粉塵排放量可降為50 g/t左右。
(二)壓力蒸汽熄焦
壓力蒸汽熄焦系統(tǒng)主要由工藝管道、水泵、熄焦槽、旋風(fēng)分離器、余熱鍋爐以及控制系統(tǒng)等組成。在壓力蒸汽熄焦過程中,紅焦由炭化室推人下部具有柵板的熄焦槽內(nèi),裝滿紅焦的熄焦槽蓋好后移至熄焦站,然后有控制地通人熄焦水,水從熄焦槽上部的蓋子處通入,水壓和水量由1臺(tái)小型的PI£控制。水與紅焦接觸產(chǎn)生的蒸汽強(qiáng)制向下流動(dòng)而穿過焦炭層,使焦炭進(jìn)一步冷卻,同時(shí)所夾帶的水滴進(jìn)一步氣化。采用壓力蒸汽熄焦可得到壓力為0.05 MPa的水蒸氣和一定數(shù)量的水煤氣,該氣體由熄焦槽下部引出,經(jīng)旋風(fēng)分離器除去所夾帶的焦粉后,可送至余熱鍋爐回收熱量并分離出水煤氣。
上述兩種改進(jìn)后的濕熄焦工藝,雖然在某些方面緩解了傳統(tǒng)濕熄焦的不足,但還不能從根本上解決能源浪費(fèi)、環(huán)境污染以及焦炭質(zhì)量差等方面的問題。
工藝流程
干熄焦工藝主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機(jī)、電機(jī)車及焦罐臺(tái)車、焦罐、一次除塵器、二次除塵器、干熄焦工藝鍋爐單元、循環(huán)風(fēng)機(jī)、除塵地面站、水處理單位、自動(dòng)控制部分、發(fā)電部分等組成。
根據(jù)設(shè)計(jì)的不同,干熄焦工藝系統(tǒng)包含的主要設(shè)備也不盡相同,比如德國1mA設(shè)計(jì)的干熄焦工藝就沒有一次除塵器,其進(jìn)鍋爐的循環(huán)氣體中粗顆粒焦粉的去除由于熄爐本體完成;有的干熄焦工藝直接采用外供除鹽水,因此省略了干熄焦工藝除鹽水生產(chǎn)這一環(huán)節(jié),只是對(duì)外供除鹽水進(jìn)行除氧處理即可;有的干熄焦工藝沒有設(shè)計(jì)發(fā)電裝置,鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)減溫減壓后直接并網(wǎng)使用。
從炭化室推出的紅焦由焦罐臺(tái)車上的圓形旋轉(zhuǎn)焦罐(有的干熄焦工藝設(shè)計(jì)為方形焦罐)接受,焦罐臺(tái)車由電機(jī)車牽引至干熄焦工藝提升井架底部,由提升機(jī)將焦罐提升至提升井架頂部;提升機(jī)掛著焦罐向干熄爐中心平移的過程中,與裝入裝置連為一體的爐蓋由電動(dòng)缸自動(dòng)打開,裝焦漏斗自動(dòng)放到干熄爐上部;提升機(jī)放下的焦罐由裝入裝置的焦罐臺(tái)接受,在提升機(jī)下降的過程中,焦罐底閘門自動(dòng)打開,開始裝入紅焦;紅焦裝完后,提升機(jī)自動(dòng)提起,將焦罐送往提升井架底部的空焦罐臺(tái)車上,在此期間裝入裝置自動(dòng)運(yùn)行將爐蓋關(guān)閉。
裝入干熄爐的紅焦,在預(yù)存段預(yù)存一段時(shí)間后,隨著排焦的進(jìn)行逐漸下降到冷卻段,在冷卻段通過與循環(huán)氣體進(jìn)行熱交換而冷卻,再經(jīng)振動(dòng)給料器、旋轉(zhuǎn)密封閥、溜槽排出,然后由***皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。為便于運(yùn)焦皮帶系統(tǒng)的檢修,以及減小因皮帶檢修給干熄焦工藝生產(chǎn)帶來的影響,皮帶運(yùn)輸機(jī)一般設(shè)計(jì)有兩套,一開一備。冷卻焦炭的循環(huán)氣體,在干熄爐冷卻段與紅焦進(jìn)行熱交換后溫度升高,并經(jīng)環(huán)形煙道排出干熄爐;高溫循環(huán)氣體經(jīng)過一次除塵器分離粗顆粒焦粉后進(jìn)入干熄焦工藝鍋爐進(jìn)行熱交換,鍋爐產(chǎn)生蒸汽,溫度降至約160~(2的低溫循環(huán)氣體由鍋爐出來,經(jīng)過二次除塵器進(jìn)一步分離細(xì)顆粒焦粉后,由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入給水預(yù)熱器冷卻至約130~C,再進(jìn)入干熄爐循環(huán)使用。
由于氣體循環(huán)系統(tǒng)負(fù)壓段會(huì)漏進(jìn)少量空氣,02通過紅焦層就會(huì)與焦炭反應(yīng),生成CG,C02在焦炭層高溫區(qū)又會(huì)還原成CO,隨著循環(huán)次數(shù)的增多,循環(huán)氣體里CO濃度愈來愈高。此外,焦炭殘存揮發(fā)分始終在析出,焦炭熱解生成的H2、CO、CH4等也都是易燃易爆成分,因此在干熄焦工藝運(yùn)行中,要控制循環(huán)氣體中可燃成分濃度在爆炸極限以下。
一般有兩種措施可以進(jìn)行控制,其一,連續(xù)地往氣體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充適量的工業(yè)N2,對(duì)循環(huán)氣體中的可燃成分進(jìn)行稀釋,再放散掉相應(yīng)量的循環(huán)氣體;其二,連續(xù)往升溫至900~960℃引出的循環(huán)氣體中通入適量空氣來燃燒掉增長的可燃成分,經(jīng)鍋爐冷卻后再放散掉相應(yīng)量的循環(huán)氣體。這兩種方法都可由安裝在循環(huán)氣體管道上的自動(dòng)在線氣體分析儀所測量的循環(huán)氣體中CO的濃度來反饋調(diào)節(jié)。后一種方法更經(jīng)濟(jì)便利,武鋼7號(hào)、8號(hào)焦?fàn)t干熄焦工藝即采用此方法。
氧含量在線監(jiān)測系統(tǒng)概述
氧含量在線監(jiān)測系統(tǒng)中氧氣分析儀采用進(jìn)口電化學(xué)、離子流、氧化鋯或磁氧傳感器,結(jié)合***單片機(jī)技術(shù)研發(fā)而成的***智能化工業(yè)氣體分析儀。
技術(shù)參數(shù)
測量范圍(Measuring range) | 0-10/100/1000ppm/1%/5%/25%/*** (量程任選) |
分 辨 率(Resolution ratio) | 0.01PPm/0.1PPm/1PPm/0.01%/0.1%(根據(jù)量程選定) |
測量精度(Accuracy of measurement) | ≤±2%F.S |
重 復(fù) 性(Repeatability) | ≤±1%F.S |
穩(wěn) 定 性(Stability) | 零點(diǎn)漂移:≤±1%F.S/7d 量程漂移:≤±1%F.S/7d |
響應(yīng)時(shí)間(Response time) | T90≤30S |
樣氣流量(Flow of sample gas) | 400±50mL/min |
樣氣壓力(Intake pressure) | 0.10Mpa≤入口壓力≤0.20Mpa |
工作電源(Working power supply) | 100~240VAC 50/60Hz 1A |
環(huán)境溫度(Ambient temperature) | -5℃~+45℃ |
環(huán)境濕度(Ambient humidity) | ≤90%RH |
輸出信號(hào)(Signal output) | 4~20mA或0~5VDC |
通訊模式(Cummunication mode) | RS232或RS485(通訊協(xié)議:Modbus RTU) |
內(nèi)置***抽氣泵(可選) | Built-in precision pump (optional) |
多種尺寸機(jī)箱可選 |
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應(yīng)用領(lǐng)域
空分制氮、化工過程、高溫?zé)Y(jié)爐保護(hù)氣體、電子行業(yè)保護(hù)性氣體以及玻璃、建材行業(yè)及各種混合氣體中氧含量的快速分析。
熱電廠、水泥廠、冶金等工藝流程控制設(shè)備中以控制燃燒與通風(fēng)量之間的比例,提高燃燒效率
化工、化肥廠、氫工業(yè)等部門分析氧氣濃度,以保證產(chǎn)品質(zhì)量
研究動(dòng)植物的呼吸過程及醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究
實(shí)驗(yàn)室燃燒試驗(yàn)的氣體含量測定