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攀鋼新建 干熄焦 裝置 設(shè)計中需 注意的問題 蔣章勇,孫雄飛, 王建明 (攀鋼煤化工廠 ) 摘 要: 主要闡述攀鋼 145 t/h 干熄焦在達(dá)產(chǎn)達(dá)效中,工藝參數(shù)和控制系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施。從 170 t/h 干熄焦裝置的處理能力選擇,排焦能力確定,余熱鍋爐選擇,導(dǎo)入空氣量確定和控制系統(tǒng)選擇等方面,說明攀鋼新建 170 t/h 干熄焦裝置在設(shè)計中需注意的問題。 關(guān)鍵詞: 干熄焦裝置;設(shè)計;改進(jìn) 0 引言 攀鋼 煤化工廠 145 t/建的 2 55孔, 6型大容積焦?fàn)t,通過不斷優(yōu)化 工藝參數(shù)、控制系統(tǒng)和加強(qiáng)操作管理,目前 干熄焦裝置 總體運(yùn)行情況良好,核心工藝參數(shù) 氣料比和噸焦蒸汽產(chǎn)率均達(dá)到國內(nèi)一流水平,其氣料比約為 1 m3/t, 比設(shè)計值( 1 250 t) 低 m3/t;噸焦蒸汽產(chǎn)率達(dá)到了 比設(shè)計值( 550 kg/t) 高 kg/t。因新建 170 t/鋼屬于首次使用的新技術(shù),建成后是國內(nèi)最大的干熄焦裝置,為確保 170 t/全和穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)計中必須充分利用 煤化工廠 145 t/h 干熄焦裝置在生產(chǎn) 管理中的經(jīng)驗(yàn),不斷優(yōu)化設(shè)計,降低運(yùn)行成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。 1 攀鋼干熄焦裝置存在的問題及改進(jìn)措施 工藝問題及改進(jìn)措施 增大鍋爐給水泵回流管 針對開工初期,干熄率為 30 50時,無法調(diào)節(jié)泵流量,鍋爐給水泵出口壓力達(dá)到 9 10 統(tǒng)無法投用聯(lián)鎖,且只能通過間斷給水的方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn),造成除鹽水浪費(fèi)嚴(yán)重,給水泵使用壽命降低。通過對回流管內(nèi)的孔板進(jìn)行改造,滿足了正常需求。 循環(huán)冷卻水改為雙循環(huán)系統(tǒng) 鍋爐給水泵、除塵風(fēng)機(jī)、強(qiáng)制循環(huán)泵等只有單路循環(huán)冷卻水供應(yīng),因泵與循 環(huán)冷卻水量有聯(lián)鎖,如出現(xiàn)水量不足,有可能造成停泵等事故發(fā)生。改為雙路循環(huán)冷卻水供應(yīng),可以杜絕因泵循環(huán)冷卻水量出現(xiàn)短時間不足,造成瞬間停泵及停風(fēng)機(jī)等事故的發(fā)生。 排出裝置 因排出裝置的 為排出裝置的第一條皮帶,焦炭對皮帶的沖擊力較大,開工后因皮帶材質(zhì)等原因,導(dǎo)致皮帶損壞較快,后對 本能滿足正常生產(chǎn)需求。 焦罐蓋保溫材料的固定措施改進(jìn) 焦罐蓋定位通過提升機(jī)的二層平臺上的四點(diǎn)定位銷實(shí)現(xiàn),因焦罐蓋長期處于 高溫狀態(tài),長時間運(yùn)行后,會出現(xiàn)不同程度變形,造成焦罐蓋不能準(zhǔn)確定位,無法下降,開工后出現(xiàn) 2次因定位誤差大,焦罐蓋無法下降的狀況,后根據(jù)影響焦罐蓋變形的因素,對焦罐蓋的保溫材料固定措施進(jìn)行改進(jìn),杜絕了保溫材料的脫落,減少了熱量對焦罐的燒損。 循環(huán)系統(tǒng)關(guān)鍵工藝參數(shù)的溫度比設(shè)計值低 循環(huán)系統(tǒng)關(guān)鍵溫度參數(shù)與設(shè)計值差異較大,與鍋爐換熱面積、循環(huán)風(fēng)量、焦炭產(chǎn)量及焦炭含有的熱焓有直接關(guān)系,經(jīng)工藝參數(shù)優(yōu)化后,各種溫度參數(shù)與設(shè)計值比較依舊較大,因此在設(shè)計 170 t/保新系統(tǒng) 各種工藝參數(shù)能達(dá)到設(shè)計值。 145 t/。 46 2009 年第 32 卷第 2 期 表 1 循環(huán)氣體關(guān)鍵溫度參數(shù)操作基準(zhǔn)與實(shí)際值比較 鍋爐出口溫度 干熄爐入口溫度 循環(huán)風(fēng)機(jī)入口溫度 循環(huán)風(fēng)機(jī)出口溫度 熱管換熱器出口 循環(huán)水溫度 操作基準(zhǔn) 170 5 130 155 5 175 5 60 5 實(shí)際值 150 155 124 126 140 145 145 150 38 45 比較 低 20 25 低 4 5 低 20 25 低 30 35 低 20 27 裝入裝置運(yùn)行過程振動大 施工時,裝入裝置中心與軌道中心誤差有 5 8 工投產(chǎn)后,軌道熱態(tài)膨脹后,軌道中心與電動缸中心局部誤差達(dá) 15 成裝入裝置運(yùn)行過程振動較大,電動缸的固定螺栓損壞也較快,后經(jīng)過多次調(diào)整,能滿足正常生產(chǎn)。 控制系統(tǒng)問題 提升機(jī)系統(tǒng)曾出現(xiàn)焦罐在提升到塔頂部時突然下落、焦罐下降過程中速度失控,焦罐的底門信號不到、提升機(jī)不能行走、排出皮帶與旋轉(zhuǎn)密封的聯(lián)鎖信號易出故障、焦罐旋轉(zhuǎn)不到位或者不旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。因此,需 對控制系統(tǒng)的電氣元件和程序進(jìn)行完善。 提升機(jī)編碼系統(tǒng)改進(jìn) 提升機(jī)系統(tǒng)在投產(chǎn)時只能監(jiān)控焦罐待機(jī)位及紅焦裝入過程畫面,對提升全過程無法監(jiān)控,編碼器未得到有效利用。后對提升機(jī)編碼器進(jìn)行了改進(jìn),增加了編碼器對上升限位和下降限位、走行左限位和右限位的聯(lián)鎖保護(hù)等措施,保證編碼器有故障時,提升機(jī)能安全穩(wěn)定運(yùn)行。 提升機(jī)拖鏈系統(tǒng)改進(jìn) 因提升機(jī)在運(yùn)行過程中電纜來回串動、擠壓,造成拖鏈內(nèi)的小電纜有卷曲、大電纜有磨損現(xiàn)象,甚至有局部金屬絲外露,經(jīng)常出現(xiàn)提升機(jī)變頻器故障,嚴(yán)重影響干熄焦系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行。在 2006年 8月 21日對提升機(jī)拖鏈電纜進(jìn)行更換,并對系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),確保了提升機(jī)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 完善提升機(jī)過走或欠走功能 從實(shí)際的生產(chǎn)情況看,不能 100確保提升機(jī)在規(guī)定的范圍停止動作,在設(shè)計時無過走或欠走監(jiān)測信號,同時也無補(bǔ)走功能。故對編碼器進(jìn)行了完善,修改了提升機(jī)系統(tǒng)程序,保證提升機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 對控制元件、儀表及聯(lián)鎖進(jìn)行消缺處理 對干熄爐系統(tǒng)的所有儀表進(jìn)行二次校對,如溫度、壓力及流量表;同時對 循環(huán)風(fēng)機(jī)與除氧器水位、汽包水 位及強(qiáng)制循環(huán)泵的水位間的聯(lián)鎖。 2 干熄焦裝置設(shè)計中需注意的問題 從以上分析可知,攀鋼 145 t/制系統(tǒng)和設(shè)備選擇方面都存在一些問題,因此中冶焦耐在設(shè)計 170 t/合攀鋼已有干熄焦運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),需注意以下幾方面問題。 鍋爐系統(tǒng)需考慮開工投產(chǎn)和應(yīng)急生產(chǎn)需求 為滿足開停工需求,需將鍋爐給水泵回流管直徑比正常設(shè)計增大約 30,同時在管道上再增設(shè)手動閥門,確保干熄焦開工初期除鹽水量小的要求。為滿足應(yīng)急生產(chǎn)需求,需將鍋爐給水泵、除塵風(fēng)機(jī)、強(qiáng)制循環(huán)泵等設(shè)備的單路循 環(huán)冷卻水改為雙路循環(huán)冷卻水,杜絕因循環(huán)冷卻水量不足,造成瞬間停泵、停風(fēng)機(jī)等事故發(fā)生。需在主蒸汽切斷閥后增設(shè)逆止閥,杜絕干熄焦系統(tǒng)蒸汽并網(wǎng)后,因壓差原因,造成蒸汽倒入干熄焦鍋爐內(nèi),損壞鍋爐;同時需在熱管換熱器進(jìn)出口管道上增設(shè)旁通流量管,以利于管道上閥門損壞后更換需求。 入和排出裝置改進(jìn) 改進(jìn)焦罐蓋的定位銷和保溫材料的固定措施。因焦罐蓋為四點(diǎn)定位銷,焦罐蓋長時間運(yùn)行后,變形嚴(yán)重,造成焦罐蓋不能準(zhǔn)確定位。根據(jù)焦罐蓋最終定位要求,改為軌道定位裝置結(jié)構(gòu),可 100確保焦罐蓋定位需求,同時在焦罐蓋的保溫材料上增設(shè)不銹 鋼板,可有效杜絕保溫材料的脫落。 考慮裝入裝置中心與軌道中心,冷態(tài)與熱態(tài)的安裝誤差,確保軌道中心與電動缸中心能在同一直線上,否則將造成裝入裝置運(yùn)行中振動較大,損壞電動缸、聯(lián)接軸和固定螺栓,同時也將影響裝入裝攀 鋼 技 術(shù) 47 置管道中心與集塵管道中心,造成粉塵泄漏。 在排出裝置處增設(shè)焦炭上皮帶的緩存裝置,減輕焦炭對皮帶的沖擊力;同時排出裝置所用皮帶,需選用耐熱、加厚皮帶。為滿足更換皮帶和穩(wěn)定生產(chǎn)需求,可將排出裝置第一條皮帶設(shè)計為雙系統(tǒng),利于干熄爐系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 控制系統(tǒng)改進(jìn) 為確保提升機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,在保證拖鏈電纜質(zhì)量前提下,需確保提升機(jī)有過走或者欠走功能、提升機(jī)的運(yùn)行曲線平滑、控制元件運(yùn)行穩(wěn)定、能自動生成生產(chǎn)報表、操作界面能完成各種參數(shù)的調(diào)整、系統(tǒng)聯(lián)鎖參數(shù)設(shè)定等均符合生產(chǎn)需求。 正常處理能力的確定 新建 262孔 07型 5.5 爐,單孔產(chǎn)焦約 27.7 t/孔,設(shè)計結(jié)焦時間 22.5 h,日產(chǎn)焦炭 3 663.8 t,可計算出,焦?fàn)t正常生產(chǎn)時,干熄爐處理能力為 t/h; 焦?fàn)t強(qiáng)化生產(chǎn)時,干熄爐處理能力為 t/h,因考慮干熄率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率問題,干熄爐最大排焦能力需核算 準(zhǔn)確,以利于排焦量的控制。從 煤化工廠 145 t/h 干熄焦裝置使用情況看,干熄率通常在 95左右,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率在 96左右,則 2 62孔, .5 固 焦?fàn)t配套干熄焦裝置,最大排焦能力需設(shè)計為 t/h,具體計算過程如下。 焦?fàn)t正常生產(chǎn)時,干熄爐處理能力: 3 4 t/h ( 1) 焦?fàn)t強(qiáng)化生產(chǎn)時,干熄爐處理能力: t/h ( 2) 考慮干熄率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率,焦?fàn)t正常生 產(chǎn)時,干熄爐平均處理能力: 95 /96 t/h ( 3) 考慮干熄率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率,焦?fàn)t強(qiáng)化生產(chǎn)時,干熄爐平均處理能力: 95 /96 =t/h ( 4) 因此干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)、余熱鍋爐和熱管換熱器等配套設(shè)備參數(shù)的選擇、設(shè)計都必須考慮實(shí)際的最大處理能力 t/ t/h,從公式( 4)分析:生產(chǎn)管理中必須做好裝煤管理、干熄率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率的控制,當(dāng)焦?fàn)t強(qiáng)化生 產(chǎn)時,在保證干熄率為 95的情況下,設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率不能低于 96,否則排焦能力將超出設(shè)計值。從公式( 3)分析:焦?fàn)t正常生產(chǎn)時,即結(jié)焦時間 22.5 h,需將排焦量控制在 t/因設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率不足,而干熄率需進(jìn)一步提高,可適當(dāng)提高排焦量,但不能超過最大值 t/確保干熄焦系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定和高效運(yùn)行,需根據(jù)焦?fàn)t的生產(chǎn)情況,合理控制排焦量。 循環(huán)風(fēng)機(jī)能力的選擇 因攀鋼 145 t/h 干熄焦裝置設(shè)計正常循環(huán)風(fēng)量為 m3/h,但實(shí)際循環(huán)風(fēng)量約 15 萬 m3/h,設(shè)計值 偏高,其主要原因是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和平均排焦量偏低有關(guān)。為降低循環(huán)風(fēng)機(jī)的功率,有必要計算 170 t/料比 1 250 t,強(qiáng)化生產(chǎn)時,循環(huán)風(fēng)量計算過程式如下。 1 250 m3/h ( 5) 式中, t/h)。 考慮設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和干熄率后,實(shí)際循環(huán)風(fēng)量為: 1 250 m3/h ( 6) 如因氣料比控制和運(yùn)行管理等原因,氣料比最大可能到 1 350 t,此時實(shí)際的循環(huán)風(fēng)量為: 1 350 m3/h ( 7) 因此 ,煤化工廠 170 t/ m3/h。 導(dǎo)入空氣量與循環(huán)氣體檢測儀選擇 攀鋼 145 t/h 干熄焦裝置設(shè)計的正常蒸發(fā)量為80 t/h,每小時噸焦蒸發(fā)量約 550 實(shí)際的蒸發(fā)量約 76 t/h,每小時噸焦蒸發(fā)量約 際蒸發(fā)量比設(shè)計值低 4 t/h,噸焦蒸發(fā)量比設(shè)計高 kg/t,其主要原因?yàn)椋貉h(huán)氣體成分檢測不準(zhǔn)確 ,2含量不能達(dá)到預(yù)定設(shè)計值(實(shí)際已達(dá)到規(guī)定值),為防止爆炸,必須導(dǎo)入大量的過剩空氣燃燒 2,當(dāng)循環(huán)氣體中 2含量降低后,過??諝鈱⑷紵固可?生大量熱量,因此造成噸焦蒸汽產(chǎn)率偏高。循環(huán)氣體中 8,遠(yuǎn)比設(shè)計值約 10% 15%高,由此可知,導(dǎo)入的空氣量偏大。在新建 170 t/考慮穩(wěn)定、可靠的循環(huán)氣體檢測系統(tǒng)。 余熱鍋爐選擇 48 2009 年第 32 卷第 2 期 干熄焦熱負(fù)荷由系統(tǒng)運(yùn)行工況確定,如系統(tǒng)熱負(fù)荷波動大,將危害鍋爐的安全運(yùn)行,因此確保干熄焦鍋爐熱負(fù)荷穩(wěn)定是鍋爐設(shè)計的首要考慮問題。要 求鍋爐系統(tǒng)有合理的換熱面積,干熄爐本體有合理的預(yù)存室、冷卻室及高徑比例。從攀鋼 145 t/熄爐本體的設(shè)計較成熟,冷卻時間、排焦溫度等指標(biāo)均能控制在規(guī)定范圍內(nèi)。但鍋爐出口和循環(huán)風(fēng)機(jī)入口溫度、循環(huán)風(fēng)機(jī)出口和熱管換熱器出口循環(huán)水溫度等指標(biāo)均與設(shè)計值差異較大,因此在進(jìn)行 170 t/收鍋爐系統(tǒng)技術(shù),核算鍋爐系統(tǒng)換熱面積,做好與生產(chǎn)廠家的技術(shù)交流工作。 循環(huán)氣體溫度差異較大的主要原因:干熄焦鍋爐系統(tǒng)的二級過熱器設(shè)計的換熱面積較大,造成大量的熱量被鍋爐吸收,直接 影響循環(huán)氣體的溫度;同時與干熄爐內(nèi)焦炭熱焓有關(guān),當(dāng)焦炭的熱量不足時,在滿足外供蒸汽品質(zhì)后,根據(jù)熱量平衡關(guān)系,循環(huán)氣體的溫度將降低。 干熄焦鍋爐管道爐材質(zhì)的選取 因干熄焦鍋爐的受熱面積直接布置在循環(huán)氣道上,如出現(xiàn)爆管或泄漏,水或水蒸汽將進(jìn)入循環(huán)氣體內(nèi),與熱焦炭反應(yīng)( =+,將使循環(huán)氣體中的可燃成分增加,從而增加循環(huán)氣體發(fā)生爆炸的機(jī)率。因此在設(shè)計干熄焦鍋爐時,必須考慮優(yōu)質(zhì)的材質(zhì),且要求焊縫、彎管、法蘭口和各種連接點(diǎn) 100合格,否則干熄焦運(yùn)行過程中,將易出現(xiàn)爆管等事故,嚴(yán) 重危害安全生產(chǎn)。表 2為國內(nèi)外干熄焦鍋爐管道的材質(zhì)選取。 表 2 鍋爐管道材質(zhì) 項(xiàng) 目 國 外 國 內(nèi) 新日鐵 日本鋼管 中壓鍋爐 高壓鍋爐 過熱器管 122發(fā)器和省煤器 其它 干熄焦鍋爐設(shè)計是否合理,是確保蒸汽品質(zhì)的核心,在設(shè)計時應(yīng)盡量延長鍋爐的使用壽命,考慮因循環(huán)氣體中焦粉多、粒度大、硬度高,對鍋爐管材磨損嚴(yán)重的問題,如何有效減 少鍋爐管的磨損,關(guān)系到干熄焦鍋爐能否安全、穩(wěn)定運(yùn)行。降低鍋爐管磨損的措施是:控制循環(huán)氣體中的焦粉含量和氣體流速;在管道上增設(shè)防磨措施,要求循環(huán)氣體流速低于 8 m/

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