年产120万吨焦炭焦化厂鼓冷工段毕业设计(编辑修改稿)

年产120万吨焦炭焦化厂鼓冷工段毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

湿技术将入炉煤的水分降低至 6%~7%， 使炼焦耗热量降低 ， 如果按正 常入炉煤水分为 11， 则采用煤调湿技术后水分降低了以干煤为 5% /1kg，基准炼焦耗热量降低约 300kJ~350kJ。 由于装炉煤水分的降低 ， 堆密度增加约 %。 焦炭的产量也将有所增加。 同时 ， 由于入炉煤的堆密度 增加和炭化室装 初期升温速度的提高都能促使焦炭品质的提高 ，焦炭的粒级分布更趋均匀粉焦率 约提高 2%~ %。 c 配添加剂 所谓配添加物就是在装炉煤中配入适量的黏结剂和抗裂剂等非煤添加物 ，以改善其结焦性的一种 焦煤准备特殊技术措施。 配黏结剂工艺适用于低流动度的弱黏结性煤料 ， 有改善焦炭机械强度和焦 炭反应性的功效 ， 配抗裂剂工艺适用于高流动度的高挥发性煤料 ， 可增大焦炭块度 ， 提高焦炭机械强度 ，改善焦炭气孔结构 ， 改进结焦工艺。 d 焦炉容积大型化 焦炉的大型化是实现我国炼焦行业协调健康可持续发展的一条重要途径 ， 炭化室加宽 、加高 ， 提高单孔炭化室产焦量 ， 是炼焦技术的长远发展方向。 由于增大焦炉炭化室的容积在同等生产规模及外部环境下使得结焦时间延长可以大大减少出炉次数减少装煤和推焦的阵发性污染 ， 改善炼焦生产操作环境大容积焦炉的自动化水平较高 ， 炼焦工序能耗大大降低 ， 劳动生产率也显著提高 ， 大型焦炉的装炉煤密度得到提 高降低了 ， 结焦速率使焦炭成熟均匀冶金焦炭的质量便得到改善 ， 以包钢焦炉为例在同种配煤比及焦炉生产均正常的情况下 JN60 型焦炉 ，提高了 焦炭 质量， 降低了炼焦 能耗，炼 焦成本也 8 减少了。 另外 ， 焦炭质量提高后 ， 在高炉炼铁生产中产生的延伸效益更是巨大的。 e 采用焦炉加热自动控制系统 在传统炼焦生产管理中 ， 一旦加热制度制定后一般不会轻易改变 ， 但因装煤不足 、 煤的水分波动煤气的压力波动 、 天气变化 、 个别炉号因某种原因延长或缩短结焦时间等 ， 均对煤的炭化过程有一定的影响。 如不及时调整 ， 可使焦炉炉温产生波动 ， 供热过量或供热不 足。 采用加热控制模型后 ， 可实时测量炉组的各种参数 ， 从而达到使炉组的加热处于平衡状态 炉组的需热量和能源供给平衡 ， 燃烧室的供热有可能不一致或炉组在某一段时间供热产生波动。 动态调度模型和加热控制模型可以逐渐使全炉组的加热情况保持一致。 炼焦生产发展的趋势 目前，焦化行业面临挑战和机遇同在，困难与希望并存的形势；都要以推进技术进步，提高经济效益为中心，抓好标准化操作和现代化管理，深化焦炉、化产和环保的综合治理，搭理开发新产品，努力提高产品质量，节能降耗，降低成本，力争能出口创汇。 同时 要努发挥我省焦化行业的整体优势，加强联合，搞好技术交流和协作，实现焦炉及化产系列的优质、稳产、高效、低耗、长寿，使炼焦工业走上持续稳步发展的道路。 我们应该做到： 大力推进焦化企业的整合 大力推广新型工艺装备 积极发展焦化产品深加工 加大环保投入 [4]。 炼焦化学工业 炼焦化学工业是煤炭的综合利用工业。 煤在炼焦时，约 75%转化为焦炭，其余是粗煤气，粗煤气经过冷却和用各种吸收剂处理，可以从中提取焦油、氨、萘、硫化氢、氰化氢和粗苯等，并获得净煤气 [3]。 净焦炉煤气是钢铁等工业的重要燃料，经过深度脱硫后，还可以用作民用燃料或送至化工厂合成原料。 9 焦化厂主要生产流程如下 ： 炼焦化学产品数量和组成是随着炼焦过程（主要是炼焦温度）和原料煤的质量不同而波动的。 炭化室的煤在 200176。 C 以前，蒸出表面水份，同时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体。 随着温度的升高，煤开始分解，大分子芳香族稠环化合物侧链的断裂和分解，产生小分子的气体和液体，煤炭开始软化和熔融，形成胶质体。 约在 600176。 C 以前。 从胶质体析出的和部分从半焦中析出的蒸 气和煤气叫做初次分解产物，主要含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、化合水及初次焦油汽，以后温度继续升高，析出的气体主要是氢及少量苯和焦油汽 [5]。 焦炉煤气利用现状及发展思路 a 焦炉煤气利用现状 按 2020 年产焦 12406 万 吨 计算 ， 全年焦炉煤气产量约 530 亿 吨。 其中与 3 000 万 吨土焦相伴产生的约 128 亿 吨 煤气在炼焦过程中全部被烧掉 ， 机焦炉产生的煤气则经过净化后 ， 10 除部分用于焦炉自身加热外 ， 剩余煤气均不同程度地得到了利用。 钢铁联合企业中的焦化厂 ， 绝大部分焦炉均为复热式焦炉 ， 一般采用高炉 煤气加热 ， 所产生的焦炉煤气经净化后供给炼铁、炼钢、轧钢等用户。 作为城市煤气气源厂的焦化厂 ， 绝大部分焦炉也为复热式焦炉 ， 可采用焦炉煤气加热 ， 也可采用发生炉煤气加热 ， 所产生的焦炉煤气经净化达到城市煤气标准后供应城市居民用户或工业用户。 目前 ， 以生产焦炭为主的独立焦化厂 ， 如山西在土焦改机焦过程中新建的许多焦化厂 ， 除少数焦化厂所产的煤气供应城市煤气或工业用途如煅烧高铝钒土、金属镁等外 ， 绝大部分焦化厂所产的煤气均用于发电甚至直接燃烧放散 ， 未能得到有效利用 ， 浪费了大量的优质煤气资源。 我国将会产生大量剩余焦炉煤气的主要有 两类焦化厂 ： 一是以生产焦炭为主的独立焦化厂 ， 其生产的焦炉煤气既不能供应城市煤气 ， 又没有合适的工业用户 ； 二是目前供应城市煤气的焦化厂 ， 如北京焦化厂、天津煤气厂、上海焦化厂、青岛煤气厂等 ， 在采用天然气取代焦炉煤气供应城市煤气后 ， 焦炉煤气没有合适的用户。 这些过剩的煤气迫切希望找到经济合理高效的综合利用途径 [3]。 b. 焦炉煤气净化现状 目前我国正在运行的焦炉煤气净化工艺很多 ， 要包括冷凝鼓风、脱硫、脱氨、脱苯等 ，在净化煤气的时回收焦油、硫磺、硫铵或氨水、粗苯等化工产品。 我国煤气净化一般均采用高效的横管初冷器冷 却荒煤气 ， 几种不同的煤气净化技术主要表现脱硫、脱氨工艺方案的选择上。 脱氨工艺主要有水氨蒸氨浓氨水工艺、水洗氨蒸氨氨分解工艺、冷法水氨工艺、热法无水氨工艺、半直接法浸没式饱和硫铵工艺、半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺、间接饱和器硫铵工艺、酸洗法硫铵工艺等。 脱硫工艺主有湿式氧化工艺如以氨为碱源的法、 TH FRC 法及以钠为碱源的 法 和湿 HPF ADA PDS 吸收工艺如氨硫联合洗涤的法、索尔菲班法真空碳酸盐法等。 我国煤气净化工艺已达到或接近国际先进平。 根据煤气用户的不同 ， 可选用不同的工艺流程满足用户对不同煤气质量的要求 [6]。 煤气的冷却原理及改进 煤气的冷却原理 煤气的初步冷却分两步进行：第一步，是在集气管及桥管中大量使用循环氨水喷洒，使煤气冷却到 80~90176。 C；第二步再在煤气初冷器重冷却。 煤气在桥管和集气管中的冷却，通常是将 75176。 C 左右的循环氨水（在 150~200kPa 表压下）经过喷头强烈喷洒形成细雾状液滴，与桥管进口 650~750176。 C 煤气在直接接触条件下进行的。 11 细雾状液滴为气 液两相提供了很大的接触面积；起初，两相间温差很大；既存在对流传热，又有辐射传热，联合传热系数很大。 因此，煤气向氨水的传 热速率将会很高，煤气温度会迅速下降。 但入口高温煤气中水蒸气的分压却远低于氨水温度下的饱和蒸汽压，氨水会快速汽化。 于是，在气、液两相间形成了煤气向氨水快速传热而降温、氨水向煤气快速传质而增湿过程。 由于煤气的平均比热容远低于水的汽化潜热以及水的比热容，所以煤气温度虽急剧降低， 而氨水温升却不多 [5]。 焦炉煤气冷凝工艺的改进 回收车间担负着焦炉煤气的冷却、输送、净化及回收焦化产品的任务。 来自焦炉的高温荒煤气的体积大、水汽含量多，必须将煤气冷却以便于输送和后续工序回收焦化产品。 因此，初冷器的稳定运行是整个 车间生产的基础，而对两段高效横管式初冷器而言在二段实现连续除萘是生产工艺得以顺行的关键。 a 马鞍山钢铁公司煤焦化公司 的鼓冷工段分两期建设 一期建 2 号初冷器，每台冷却面积为 4300 2m ，实行两段冷却，中部无隔液盘。 二期建 3~7 号初冷器，每台冷却面积24000m ，也实行两段冷却，中部设隔液盘 ， 并对 3~7 号初冷器上下两段分别用冷凝液混合粗焦油进行连续喷洒洗萘。 焦油氨水及煤气冷凝液通过机械化焦油氨水澄清槽分离。 由 于萘从初冷器二段中大量凝析出来，为了利用含水 30%的焦油正常连续洗萘，原设计中 ， 要求运行时必须向混合液槽补充 ，但在实际运行中会带来以下问题：由于受管道、泵等因素限制，混合液的水分始终很大，而且补充的粗焦油也容易堵塞喷洒孔和管道，运行费用不经济，除萘操作也难以实现连续运行。 为此，我们在 3~7 号初冷器投产前，进行了如下 改造：新建 l 台 350m 洗萘液槽，并将原 350m 的混合液槽改为混合液中间槽。 初冷器一段冷凝液进入混合液中间槽，上层氨水自流到冷凝液槽，下层的油流进洗萘液槽。 机械化焦油澄清槽上层的含水焦油也改为自流入洗萘液槽，用洗萘液泵 送往初冷器二段喷洒， 洗萘液槽中多余的混合焦油 满流到冷凝液槽，电捕焦油器及风机的冷凝液也送入冷凝液槽，用冷凝液泵送往机械化焦油氨水澄清槽。 由于初冷器一段没有必要采用冷凝液混合粗焦油进行连续喷洒，故改为用热氨水间歇清扫。 改造完成后，整个鼓风冷凝工序运行稳定，效果很好，保证了焦炉生产和后续煤气净化 12 工艺的顺行 [7]。 b 南昌钢铁公司焦化厂 提高喷洒液的质量 将冷凝液中间槽中的部分冷凝液抽送至机械化澄清槽处理，同时往冷凝液中间槽加入适量的轻质焦油和氨水，降低喷洒液的含萘量，增加其流动性，以提高初冷器的喷洒效果和减少初冷器的清扫次数。 采取上述措施后，初冷器阻力的上升速度明显变慢，初冷器和排液管的清扫次数也明显减少，较好地稳定了鼓风机的操作和降低了初冷器后煤气的集合温度。 改造冷凝喷洒泵的管道。 两台冷凝液泵就可同时运行，一台用于冷凝液喷洒，另一台将冷凝液送至机械化澄清槽。 改造后冷凝液泵的喷洒压力提高到 ，既增加了冷凝液喷洒量，又提高了喷洒效果，初 冷器的清扫次数明显下降。 提高冷凝液喷洒量。 为 解决冷凝液喷洒量不足的问题。 我们将两台冷凝液泵的吸入管分别接至冷凝液中间槽的同时，加大了吸 入管的直径。 从而彻底解决了两台冷凝液。 改进后生产实践表明，不仅减轻了初冷器操作工的劳动强度，而且很好地控制了鼓冷系统的工艺参数，同时提高了焦油与粗苯的产率。 煤气的鼓风工艺 焦炉煤气作为高热值气源与其他气源混掺后外供，焦炉煤气经初冷器冷却后至电捕焦油器除去焦油，通过罗茨风机向外输送。 鼓风机是焦化厂极其重要的设备，俗称之为焦化厂的“心脏”。 对其操作管理必须予 以高度重视。 由于鼓风机的转速和负载很大，为保证运转正常，减少轴承磨损，要使轴承得到很好的润滑，并在较低的温度下进行工作，为此，轴承入口油温为 25~45176。 C ，出口油温小于60176。 C。 此外，对鼓风机的冷凝液排出管应按时用水蒸气吹扫，否则，焦油黏附到叶轮上，使鼓风机超负荷运转，影响煤气的正常输送。 可能会引起 焦炉煤气管道频繁发生堵 塞，因此我们应该做好 防范措施 ： （ 1） 保证电捕焦油器开工率及捕集效率 降低煤气中焦油含量。 （ 2） 控制好初冷温度 初冷后煤气温度不要超过 20℃ ， 防止萘在后续工段析出结晶。 （ 3） 定期清扫煤气 管路 保证管路坡度要大于 5‰ [2]。 13 鼓风工艺的改进： a 长治钢铁集团有限公司 ， 在炼铁高炉生产中 ， 为降低焦炭耗量和生铁成本、提高生产效率 ， 我国开创了高风温、低富氧、大喷煤技术路线。 目前国内大部分高炉均已广泛采用富氧鼓风技术 ， 该技术的优点是 ： 高炉富氧 1%,可使实际产量增加 3%～ 4%， 风口理论燃烧温度升高 35～ 45 ℃ ， 高炉煤气发热值提高 %， 允许高炉喷吹煤粉 12～ 20 kg/t。 转炉吹炼进入回收期 ， 达到煤气回收的各项技术条件后 ， 即自动进行煤气回收。 回收时 ， 转炉的活动烟罩下降 ，转炉炼 钢产生的高温含尘烟气经过活 烟罩 ， 固定烟道进行冷却。 即由转炉汽化冷却系统将煤气冷却 1000 以下 然后通过一文定径溢流文氏℃ 管重力脱水器进行第 1 次洗涤除尘 再经过 RD 阀可调喉口调节阀控制烟气量 ， 经 90176。 弯头脱水器 ， 湿旋脱水器脱水后由鼓风机抽出 ， 再通过三通阀 ， 水封逆止阀进入煤气柜。 在回收条件不满足时 ，则通过放散烟筒高空点火燃烧后排放掉。 变压吸附装置技术特点及适用性 与传统 技术相比 ， 变压吸附制氧技术特点主要是 ： 工艺流程简单 ， 不需要复杂的预处理装置 ， 自动化程度高。 装置运行独立性强 ， 稳定性好 ， 可靠性高 ， 可连续 供氧 ； 开停车时间短 一般 30 min 内可达使用要求 ； 在常温常压下运行 ， 安全性能好。 b 济宁市某焦化厂鼓风机的改进 原设计与 66 型焦炉配套的鼓风工段设有三台 F = 1200 2m 立管初冷器， 一台 F =760 2m 横管初冷器 ，采用 D320 离心风机两台，同时还备用三台 LGA80 500 l 罗茨鼓风机，机后设有两台同心圆。