攀鋼新建干熄焦裝置設(shè)計中需注意的問題

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/