1、干熄焦工藝優(yōu)化及疑難解析(轉(zhuǎn)干熄焦工藝優(yōu)化及疑難解析摘要: 介紹本鋼干熄焦工藝優(yōu)化、人員配置,對干熄爐流體進行分析以及對北方干熄焦生產(chǎn)存在的問題進行探析。關(guān)鍵詞:本鋼、干熄爐、優(yōu)化、流體。1 前言本鋼4#、5#焦?fàn)t干熄焦單槽處理能力為150t/h,這在當(dāng)時屬于全國最大的干熄焦單槽處理系統(tǒng)。同時,由于本鋼焦化廠4#、5#焦?fàn)t現(xiàn)場比較狹窄,為了適應(yīng)場地要求我們將干熄焦建在了兩座焦?fàn)t的中間位置,并采用了橫移牽引裝置。2005年7月22日建成投產(chǎn)后,我們經(jīng)過了半年多的試生產(chǎn),發(fā)現(xiàn)該套系統(tǒng)存在很多工藝技術(shù)問題,為此我們對該套裝置在工藝參數(shù)調(diào)整優(yōu)化、對設(shè)備進行了改造,不斷優(yōu)化了該系統(tǒng),針對冬季生產(chǎn)的特殊性

2、,自主研發(fā)、創(chuàng)新了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的適應(yīng)本鋼工藝生產(chǎn)要求的干熄焦技術(shù)。通過工藝優(yōu)化,目前該系統(tǒng)已全面達到了設(shè)計上提出的各項功能要求,運轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。2 工藝現(xiàn)狀本鋼4#、5#焦?fàn)t干熄焦開工、生產(chǎn)調(diào)試由焦化廠獨自完成,工藝、設(shè)備優(yōu)化也是逐步實現(xiàn)的,工藝、設(shè)備存在的問題有:2.1 150t/h干熄焦試生產(chǎn)調(diào)試過程中,提升機、干熄爐、鍋爐各設(shè)備點控制參數(shù)不穩(wěn)定。2.2 全國干熄焦系統(tǒng)使用橫移牽引裝置的很少,技術(shù)還不成熟,本鋼干熄焦在開工、試生產(chǎn)過程中在電機車對位、橫移牽引過程、提升機卷上的信號經(jīng)常存在不準(zhǔn)確等問題。2.3干熄焦提升機電纜在設(shè)計上存在問題,經(jīng)常出現(xiàn)破損、拉斷的現(xiàn)象。2.4 冬季焦化廠蒸汽

3、壓力不足,不能滿足生產(chǎn)需要,如何將干熄焦蒸汽并入焦化廠內(nèi)網(wǎng)來解決這一問題。3 工藝優(yōu)化3.1 工藝優(yōu)化、技術(shù)改進中的關(guān)鍵技術(shù)3.1.1干熄焦運行工藝優(yōu)化后指標(biāo)3.1.2 每小時熄焦量120150 t。3.1.3 供發(fā)電:每小時產(chǎn)蒸汽85 t,溫度430,壓力3.4 Mpa。焦化廠自用: 每小時產(chǎn)蒸汽100t,溫度200,壓力0.8 Mpa。3.1.4 排焦溫度150180。3.1.5 循環(huán)風(fēng)量小于185000 m3/h。3.1.6 循環(huán)氣體成份CO2:10%15%、CO<6%、H2<3%、O2基本為0。3.2 橫移牽引裝置由于本鋼4#、5#焦?fàn)t位置的局限,干熄焦只能建在兩爐中間的位

4、置,焦罐在被提升之前必須先要經(jīng)過橫移牽引裝置才能達到提升井下。原設(shè)計中存在很多與現(xiàn)場實際不匹配的地方,有些方面還不完善,我們經(jīng)過研究實踐更改了初始設(shè)計,取消了設(shè)計中的待機位置,創(chuàng)新了全套操作方法:3.2.1 干熄焦電機車在兩個焦罐中間,在電機車上安裝有爐號顯示和識別系統(tǒng),隨時在線檢測出電機車的位置。在2004年我們和北京金日公司共同研發(fā)了紅外線自動識別和檢測系統(tǒng),在爐上四大車上都已安裝調(diào)試完畢,4#、5#焦?fàn)t實現(xiàn)了四大車的自動走行和位置檢測,同時還開發(fā)了三車推焦控制系統(tǒng),即推焦車、攔焦車和熄焦車在同一位置爐號上才可以完成推焦操作,大大提高了推焦的安全性。由于干熄焦車是左右兩個焦罐,它們在不同的

5、焦?fàn)t所對應(yīng)的爐號是不同的,為了實現(xiàn)上述推焦三車聯(lián)鎖的目的,我們做了如下的技術(shù)調(diào)整:左罐對應(yīng)的焦?fàn)t是4#焦?fàn)t,只能在4#焦?fàn)t上結(jié)焦;右罐對應(yīng)的焦?fàn)t是5#焦?fàn)t,只能在5#焦?fàn)t上結(jié)焦。如有特殊情況,則可以臨時采取解鎖推焦的方式來完成推焦和結(jié)焦操作。3.2.2 橫移牽引裝置在兩個爐中間,左右兩罐在橫移牽引對中心位置上都有地址信號,所對的碼值是一定的,所以可以根據(jù)左、右兩罐的不同的對中心碼值來實現(xiàn)橫移牽引的自動對位。經(jīng)過調(diào)試,目前的橫移牽引對中心的精度在1cm以內(nèi),完全可以滿足橫移牽引操作的安全要求,并且實現(xiàn)了自動對位。3.2.3 由于本鋼4#、5#焦?fàn)t干熄焦在兩爐的中間位置,熄焦車走行距離相對較近,往

6、往都是熄焦車接完紅焦后,在橫移牽引處等空焦罐卷下。所以我們在生產(chǎn)調(diào)試過程中橫移牽引取消了設(shè)計中的空罐推出待機位,直接推出即可,經(jīng)過改進后節(jié)省空罐待機和增減速所耽誤的15s時,使干熄罐操作時間控制在8.5 min以內(nèi)。圖1-橫移牽引平面示意圖3.2.4 橫移牽引裝置的操作,原設(shè)計是在現(xiàn)場有人來進行手動操作,既需要增加人力,同時安全上又得不到保障,經(jīng)常出現(xiàn)一些誤操作,損壞設(shè)備和耽誤生產(chǎn)。經(jīng)過我們工藝和電氣人員的反復(fù)研究,摸索出一套行之有效的自動化操作方案,即通過由電機車發(fā)送信號,經(jīng)過中控室反饋到橫移牽引,得到確認(rèn)后,由中控室自動發(fā)出焦罐引入和推出指令,從而實現(xiàn)了自動化操作,橫移牽引處也不用放人手動

7、操作了。圖2-橫移牽引裝置自動控制過程流程圖橫移牽引裝置控制過程:橫移牽引裝置由?？怂共_公司的I/A series 系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。位置檢測由接近傳感器和智能主令控制器自帶的八位旋轉(zhuǎn)編碼器完成。控制過程如下:電機車接完紅焦后運行到橫移牽引裝置處,依靠北京金日公司的紅外編碼位置檢測器實現(xiàn)空罐側(cè)在該位置的精確定位。對位完成后,電機車上的接近傳感器將感應(yīng)到橫移牽引裝置側(cè)的磁信號,車上的PLC控制系統(tǒng)得到對中心完成信號。同時,橫移牽引裝置側(cè)的接近傳感器也感應(yīng)到電機車上的磁信號,I/A 系統(tǒng)也得到對中心完成信號。電機車司機確認(rèn)對中心完成后,等待提升機運行到提升塔下限吊鉤打開后,按下接空罐按鈕,車上的

8、接空罐磁開關(guān)向橫移牽引裝置側(cè)的磁接近傳感器傳送接空罐信號。I/A 系統(tǒng)在得到接空罐信號,且吊鉤打開條件滿足的情況下,控制托板電動缸將托板抬起,托板抬起到位后牽引電機啟動,開始推出空罐。智能主令控制器自帶的八位旋轉(zhuǎn)編碼器檢測出推出過程中的位置,經(jīng)S7-200 PLC譯碼后將得到的變速位置信號傳送給I/A 系統(tǒng)。I/A 系統(tǒng)根據(jù)程序設(shè)定的速度曲線控制推出過程的調(diào)速過程。推出定位后,托板落下,電機車上的鎖罐裝置將焦罐鎖定在電機車上。同時,電機車上的鎖罐行程開關(guān)將罐鎖定信號傳送給車上的PLC系統(tǒng),PLC系統(tǒng)得到該信號后允許走車。電機車司機在得到罐鎖定信號后,開動電機車,將滿罐側(cè)在橫移牽引處對中心完成。

9、電機車司機在得到對中心信號后,按下送滿罐按鈕,車上的送滿罐磁開關(guān)向橫移牽引裝置側(cè)的磁接近傳感器傳送送滿罐信號。I/A 系統(tǒng)在得到送滿罐信號,且電機車對中心條件滿足情況下控制托板電動缸將托板抬起,托板抬起到位后牽引電機啟動,開始引入滿罐。同推出空罐過程一樣,I/A 系統(tǒng)根據(jù)程序設(shè)定的速度曲線控制引入過程的調(diào)速過程。當(dāng)滿罐離開電機車后,托板開始落下,電機車司機在得到罐鎖定信號后,啟動電機車到相關(guān)爐號接紅焦。滿罐引入定位后,提升機得到引入定位信號,開始提升滿罐的過程。3.2.5 提升機包括提升部分和走行部分。通過PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)提升和走行的自動運行以及和橫移牽引裝置、裝入裝置的聯(lián)動。通過接近傳感器

10、和絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)提升過程和走行過程的定位以及變速位置的檢測。而且這兩套裝置并行檢測系統(tǒng),其中任何一套出現(xiàn)故障另一套都可以單獨檢測位置,起到雙重保險作用。提升部分和走行部分正常情況都是兩臺電機同時工作,其中任何一臺電機出現(xiàn)故障時另一臺可以獨自工作。本鋼4#、5#焦?fàn)t干熄焦提升機是大連重工制作的第一臺提升機,有些設(shè)計還不完善,比如提升機電纜小車,設(shè)計上存在的問題最多,投產(chǎn)不到三個月,多次發(fā)生拉斷電纜和損壞電纜外皮的現(xiàn)象。我們經(jīng)過反復(fù)整改,如增加托輥數(shù)量,減小提升機往復(fù)運行速度,以及在提升機電纜小房內(nèi)安裝暖氣,防止冬季電纜外皮因凍而變脆卷裂的現(xiàn)象發(fā)生。通過改進后電纜問題基本解決。3.2.6 本

11、鋼4#、5#焦?fàn)t干熄焦在順利實現(xiàn)向發(fā)電廠外送高品質(zhì)蒸汽(蒸汽量85t/h、蒸汽壓力3.82Mpa、450之后,也在不斷嘗試向廠內(nèi)通過減溫減壓裝置輸送低壓蒸汽的調(diào)試工作。本鋼地處遼寧東部的高寨山區(qū),冬季氣溫較低,平均溫度在-20左右,冬季各個單位用氣量明顯增加,公司蒸汽嚴(yán)重不足,僅焦化廠平均每小時用蒸汽量達100噸,尤其是今年新投產(chǎn)了生物脫氮的環(huán)保項目后,需要大量蒸汽來加熱和保溫,發(fā)電廠供焦化廠的蒸汽量遠不能滿足要求。為保證廠內(nèi)蒸氣用量的需要,經(jīng)公司整體平衡,干熄焦自產(chǎn)蒸汽全部用于焦化廠自身生產(chǎn)。通過對鍋爐的調(diào)節(jié),我們使二次過熱器出口溫度降到400以下,對減溫減壓裝置安全閥、噴水等設(shè)備進行調(diào)節(jié),

12、使外送蒸汽壓力控制在0.8 Mpa, 250以下。同時,由于減溫水的噴灑,所產(chǎn)的低壓蒸汽流量也有所提高,最大量可達到100 t/h以上, 11月20日后全部實現(xiàn)向廠內(nèi)輸送低壓蒸汽的任務(wù),完全滿足了焦化廠冬季的需要。3.3本鋼干熄焦生產(chǎn)人員是每班四人,他們都是在生產(chǎn)一線工作多年的大中專畢業(yè)生,有豐富的理論知識和很強的實踐技能,通過四人的協(xié)調(diào)配合可以順利完成生產(chǎn)任務(wù)。巡檢工:2小時巡檢一次,主要對泵房中各泵的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行檢查,鍋爐中蒸汽管路的檢查,汽包壓力、液位與中央的核對,裝入運行狀態(tài)、排焦系統(tǒng)的檢查,循環(huán)風(fēng)機的檢查,循環(huán)系統(tǒng)泄漏情況的檢查,每檢查一次做好記錄。提升機工:負(fù)責(zé)對提升機的提升、走行

13、、裝入狀態(tài)的監(jiān)控,一旦有特殊情況及時把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動一側(cè)。冬季生產(chǎn)還要負(fù)責(zé)對提升機電纜定時檢查,一旦有破損情況,及時處理。中控室主操:負(fù)責(zé)整個干熄焦系統(tǒng)各點壓力、溫度的中央監(jiān)控,一旦有波動及時調(diào)節(jié)。主操人員還要控制好干熄爐的料位,要與焦?fàn)t保持隨時聯(lián)系,并做好各種生產(chǎn)記錄,水質(zhì)化驗結(jié)果記錄。工長:協(xié)調(diào)生產(chǎn),對各崗位熟悉,一旦出現(xiàn)問題能夠及時處理,保證生產(chǎn)。在缺人時能夠勝任各個崗位的操作。通過干熄焦的焦炭質(zhì)量明顯有所提高。濕熄焦時紅焦因噴水急劇冷卻,焦炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大熱應(yīng)力,網(wǎng)狀裂紋較多,氣孔率很高,因此轉(zhuǎn)鼓強度較低,且容易碎成小塊。干熄焦過程中焦炭慢慢冷卻,降低了內(nèi)部應(yīng)力,網(wǎng)狀裂紋減少,氣孔

14、率低,因此轉(zhuǎn)鼓強度提高,真密度增大。干熄焦過程中焦炭在干熄爐內(nèi)從上向下流動時,增加了塊與塊之間的摩擦和碰撞次數(shù),大塊焦炭裂紋提前列開,強度較低的焦塊提前脫落,焦塊的棱角提前磨平,這就使冶金焦的機械穩(wěn)定性改善了。并且塊度在70mm以上的大塊焦減少,而25mm75mm的中塊增多,也就是焦塊的均勻性提高了,這樣對高爐煉鐵是非常有利的。從以下數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可得,干熄焦與濕焦相比:水分降低6.96%,反應(yīng)性改善2.06%,反應(yīng)后強度提高3.02%,M40提高 2.8%,M10改善0.3%。4 疑難問題解析4.1壓力的中性區(qū)的確定:中性區(qū)-標(biāo)準(zhǔn)壓力為零的區(qū)域.在密閉的循環(huán)氣體中,氣體是從正壓側(cè)流向負(fù)壓側(cè)時,

15、壓力克服阻力損失減小,中性區(qū)將出現(xiàn)在密閉氣體與周圍大氣相通的附近.在這里必須指出,壓力中性區(qū)位置的變動,將引起溫度條件的變化,這種現(xiàn)在在干熄焦開工和冬季生產(chǎn)調(diào)節(jié)不當(dāng)時發(fā)生,因為氣體的收縮、膨脹都影響到壓力條件的分布。實際上壓力中性區(qū)安排在預(yù)存室裝焦口附近最為合理,這樣可以保證水封的正常操作,裝焦時減少粉塵外溢。不過正常生產(chǎn)時由于循環(huán)氣體系統(tǒng)密封不好,或者北方冬季氣候寒冷,空氣導(dǎo)入大量冷空氣,影響了壓力分布條件,使壓力中性區(qū)下移。(見下圖。4.1.1 預(yù)存室壓力在導(dǎo)入空氣后波動大的原因分析與解決辦法。4.1.1.1 原因分析:正常生產(chǎn)時,皮帶出現(xiàn)事故或因其他原因停止排焦,干熄爐內(nèi)正常的換熱節(jié)奏被

16、破壞,引起了預(yù)存室壓力的波動。排焦量的加減、循環(huán)風(fēng)量的增減過頻或量過大引起預(yù)存室壓力的波動。發(fā)生爆管等惡性事故,引起預(yù)存室壓力波動。當(dāng)預(yù)存室壓力變化時,整個系統(tǒng)的壓力也會發(fā)生波動。導(dǎo)入空氣量也會隨之忽大忽小發(fā)生變化。加上冷空氣被吸入一次除塵處,使這段循環(huán)氣體遇冷收縮,而后,短時間內(nèi)又受熱膨脹。這樣往往形成惡性循環(huán),預(yù)存室壓力波動越來越大,壓力中性區(qū)也隨之波動,很容易發(fā)生爆鳴、爆炸事故。4.1.1.2 解決辦法:為了減輕這一現(xiàn)象,針對北方氣候特點,可在設(shè)計建造時,將空氣導(dǎo)入管經(jīng)過一次除塵高溫循環(huán)氣體處使導(dǎo)入的空氣首先與高溫循環(huán)氣體初步換熱。然后再由空氣導(dǎo)入管導(dǎo)入預(yù)存室。如果考慮阻力大導(dǎo)入空氣的吸

17、力不足等原因,可在空氣導(dǎo)入處加一臺合適功率的鼓風(fēng)機,并通過空氣導(dǎo)入氣動閥控制空氣導(dǎo)入量。這樣做既提高了空氣導(dǎo)入的溫度避免了極冷極熱引起的預(yù)存室壓力的波動,又使整個系統(tǒng)更加平穩(wěn)更易于控制,降低了事故發(fā)生的幾率。4.2 由于干熄焦的大部分設(shè)備由管路組成,且管內(nèi)大部分是水。在南方四季氣候溫和,生產(chǎn)不受影響。而在北方則不然。北方冬季氣候寒冷,干熄焦管路極易結(jié)凍甚至脹裂而影響正常生產(chǎn)。另外,北方冬季雨雪多,提升機的往復(fù)運行也極易滑車造成生產(chǎn)事故。針對北方氣候寒冷產(chǎn)生的部分問題提出以下的解決意見:4.2.1 冬季水管、閥門、泵易凍的解決辦法干熄焦的水管、閥門大部分為鑄鐵構(gòu)造,冬季常會因為天氣寒冷,管路內(nèi)又

18、暫停使用而存有水。或管道堵塞管內(nèi)存水,而導(dǎo)致管道、閥門結(jié)凍,甚至管道、閥門被凍裂影響正常生產(chǎn)。為了防寒防凍,首先我們可以在管道外部加上一層經(jīng)過了精確計算的有效保溫材料。另外,對于不常使用的管道、閥門和泵(如加壓泵、除氧循環(huán)泵和部分備用泵以及易堵塞的管道的出口可以加設(shè)放空閥,外連壓縮空氣,在這些管道等不使用時,或者發(fā)生堵塞時,可通過向管路內(nèi)導(dǎo)入壓縮空氣的方法將管路中殘余的水從管道底部排污管排干凈。這樣既可以保證管道等設(shè)備不會結(jié)凍,又能保證管道、閥門等設(shè)備不會因為長期積水而生銹腐蝕。4.2.2 雨雪天提升機往復(fù)運行滑車的解決辦法。由于冬季雨雪天多,提升機的軌道又為鐵軌,雨雪過后提升機往復(fù)運行極易滑車,開過限位。既容易扯斷線纜影響生產(chǎn),又容易過度過位發(fā)生事故。因此,雨季到來以后,操作人員一定要記得經(jīng)常檢查提升機的限位開關(guān)、線纜;經(jīng)常用干凈干燥的抹布檫拭限位開關(guān)。另外,下雪后要及時將軌道上的雪清掃干凈,做好檢查和監(jiān)護。這樣才能保證生產(chǎn)的順利安全進行。5 結(jié)論5.1結(jié)合本廠實際及自身工藝特點對蒸汽利用進行了優(yōu)化,蒸汽送公司發(fā)電廠發(fā)電,節(jié)省工程投資和生產(chǎn)消耗近千萬元。自身建一套減溫減壓裝置產(chǎn)生100t/h(0.8 MPa,200蒸汽并入焦化廠原有蒸汽管網(wǎng),解決了焦化廠冬季生產(chǎn)的需要。5.2本鋼干熄焦鍋爐采用防腐、耐磨等技術(shù)措施,有效地解決了鍋爐腐蝕、磨損、膨脹、密封問題,