基于熱平衡原理提高安鋼140 t/h干熄焦率

向海飛 陳 昕 向 宇 高立東 靳迎武 高鋒林

(安陽鋼鐵股份有限公司)

基于熱平衡原理提高安鋼140 t/h干熄焦率

向海飛 陳 昕 向 宇 高立東 靳迎武 高鋒林

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼焦化廠140 t/h干熄焦干熄率偏低的生產現狀和存在的問題，通過對干熄爐建立模型進行熱平衡分析，進而采取措施，優化干熄焦操作及控制參數，從而有效提高了干熄焦率。

干熄焦 干熄焦率 熱平衡計算

0 前言

干熄焦工藝具有節能和環保雙重效益，其基本原理是利用惰性循環氣體與熾熱紅焦換熱從而熄滅紅焦，冷卻后的焦炭由排焦裝置排至運焦皮帶，干熄后的焦炭質量大大提高，有利于高爐冶煉。吸收了紅焦熱量的循環氣體，經斜道、環形煙道、一次除塵器除塵后，進入余熱鍋爐，在余熱鍋爐內釋放熱量，產生高壓蒸汽用于發電，從鍋爐出來的循環氣體經二次除塵，再由風機鼓入干熄爐循環使用。

1 概述

安鋼焦化廠現有7#、8#焦爐為2×55孔炭化室高6 m的焦爐，年產焦炭110萬t，焦炭產量125.57 t/h，于2009年6月投運了相匹配的140 t/h處理能力的干熄焦裝置。2014年140 t/h干熄焦年修時以抹澆注料的方式修補脫落的干熄爐下部耐磨鑄石板，投產后下料不暢。因周邊局部掛料，影響干熄爐內紅焦均勻下落以及進入干熄爐的惰性氣體均勻分布，不能很好的進行熱交換，引起排焦溫度超過運焦皮帶的耐熱溫度范圍，導致被迫降低干熄率。

因此，本文通過對安鋼140 t/h干熄焦進行熱平衡計算和分析，找出干熄爐入方和出方熱量的分布情況，從干熄焦生產實際管理、操作等方面尋找提高干熄率的途徑。

2 干熄爐熱量平衡分析

2.1 熱平衡模型建立

對于干熄爐熱平衡，其特征關系為：帶入干熄爐的熱量=帶出干熄爐的熱量

帶入干熄爐的熱量有：裝入干熄爐紅焦的熱量、進入干熄爐的低溫循環氣體所帶入的熱量、熄焦時部分焦炭燃燒所得到的熱量。

帶出干熄爐的熱量有：出干熄爐的高溫循環氣體帶走的熱量、隨高溫循環氣體出干熄爐焦粉帶出的熱量、排出冷焦所帶走的熱量、干熄爐循環氣體損漏所損失的熱量、干熄爐表面散失于大氣的熱量。

干熄爐的熱平衡樹如圖1所示：

圖1 干熄爐熱平衡樹

圖1中：

Qhj—干熄爐裝入紅焦帶入的熱量

Qrs—熄焦時部分焦炭燃燒所得到的熱量

Qxhl—進入干熄爐的低溫循環氣體帶入的熱量

Qxh2—干熄爐出口高溫循環氣體帶出的熱量

QJF—隨高溫循環氣體出干熄爐的焦粉帶出的熱量

Qlj—排出冷焦所帶出的熱量

Qsl—干熄爐循環氣體漏損所損失的熱量

Qatm—冷卻段表面散失于大氣的熱量

由于干熄爐本體外泄的循環氣體量很少，一般視進入干熄爐的低溫循環氣體量=出干熄爐的高溫循環氣體量，因此，可以忽略Qsl這部分熱量。

2.2 干熄爐熱平衡計算

對于數據的采集，大部分采用生產現場的計量數據，對于測試條件允許和生產上沒有計量的重要數據，進行現場測試。安鋼140 t/h干熄焦干熄爐熱平衡計算參數及熱平衡表，見表1和表2。

表1 干熄爐熱平衡計算參數

表2 干熄爐熱平衡表

3 提高干熄率途徑

由表2計算的熱平衡可以反應出供給的熱量在干熄爐內的分配情況。分析干熄爐熱量收入和支出的影響因素，同時針對干熄爐存在的問題，重點采取提高干熄焦率的措施有以下幾點：

3.1 優化操作

3.1.1 最大化控制循環風量

循環氣體帶出的熱量為85.19 %，占有很大比例，因此提高循環風量對提高焦炭處理量影響很大。生產操作中，循環風量的控制以不造成焦炭浮起為原則，根據歷年操作經驗及設計要求，按鍋爐入口吸力不超過1 200 pa為原則控制循環風機轉速，盡可能提高循環風量。帶走干熄爐內焦炭熱量，提高干熄焦生產能力。

3.1.2 提高鍋爐入口溫度和干熄焦排焦溫度，確定合理排焦量

提高帶出干熄爐的熱量，即可提高干熄焦的處理量，因此在控制循環風量最大的前提下，通過確定合理排焦量將排焦溫度控制在運焦皮帶可承受的最大溫度200 ℃的上限值，同時將鍋爐入口循環氣體溫度控制到960 ℃的上限值，當鍋爐入口溫度超標時可通過調節旁通風量，來控制鍋爐入口溫度不超標。

3.1.3 采用導入氮氣的方法控制循環氣體可燃成分

干熄焦循環氣體可燃成分的控制方法有兩種，一種是連續的往循環系統內補充N2稀釋循環氣體中的可燃成分，另一種是采用導入空氣燃燒掉增長的可燃成分。后者相對經濟便捷，正常情況下，一般干熄焦采用導入空氣的方法控制可燃成分。由于導入空氣會加大焦炭燒損，帶入熱量，因此，生產中關閉空氣導入閥，采用補充N2的方法來控制循環氣體的可燃成分，另一方面，對干熄焦負壓段進行系統排查，查找漏點并進行堵漏處理，減少空氣漏入燒損焦炭而帶入系統熱量。

3.2 采取措施處理干熄焦爐周邊懸料

3.2.1 大小振幅交替排焦

焦爐正常出爐時，穩定排焦振幅在25 %～30 %，在焦爐檢修期間，大小交替排焦，即小振幅(10 %)排焦一段時間后，突然加大排焦振幅至(45%)排焦1 min～2 min(以運焦管狀皮帶不賭料為原則)。通過大小振幅排焦來改變干熄爐內焦炭下料的速度，從而改變對掛料部位的作用力，達到處理周邊掛料問題。

3.2.2 高低交替控制預存段料位

利用干熄焦定修或焦爐檢修時間，將干熄爐內料位進行一次由高到低的轉換，即檢修前將干熄爐料位堆至23 m左右，檢修期間采用大小交替的排焦方式，在保證排焦溫度不超標的前提下，快速將干熄爐料位排至17 m左右。通過料位的高低交替，改變料位高度及裝焦時的沖擊力對干熄爐底部懸料部位的作用力，從而達到處理干熄爐周邊掛料問題，改善干熄爐下料均勻性。

4 實施效果

通過對干熄爐熱量平衡的分析，在干熄焦操作和參數控制上進行一系列優化，有效提高了干熄焦率，生產模式由原來的出六爐干熄焦一爐濕熄焦調整為出九爐干熄焦一爐濕熄焦的生產模式，干熄焦率提高了4.28 %，取得較好效果。

[1] 姚旭，李少杰，王勇峰.干熄焦系統熱能平衡診斷測試及其分析[J].工業爐,2011,33(5):44-47

[2] 潘立慧，魏松波．干熄焦技術[M]．北京：冶金工業出版社，2005：7-11

IMPROVE THE RATE OF 140T/H CDQ BASED ON THERMAL BALANCE PRINCIPLE IN ANYANG STEEL

Xiang Haifei Chen Xin Xiang Yu Gao Lidong Jin Yingwu Gao Fenglin

(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd.)

The present situation and the existing problems in 140t/h CDQ production of Anyang steel was introduced ,the heat balance analysis was carried on a model of CDQ furnace, some measures were taken to optimize the CDQ operation and control parameters and effectively improve the rate of CDQ.

CDQ The rate of CDQ Thermal balance calculation

飛，工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠;

2017-1-4