焦化公司焦炉改造工程方案设计1(编辑修改稿)

焦化公司焦炉改造工程方案设计1(编辑修改稿)内容摘要：

工程（原名：武钢焦化有限责任公司新建 10＃焦炉工程）编制了初步设计，设计内容为： 1）备煤系统：新建上煤系统。 2）炼焦系统：新建 2x55 孔 JN60 型单热式单集气管焦炉。 与其配套焦炉装煤及出焦除尘地面站、 湿法熄焦（预留 140t/h 的干熄焦位置）。 新建 筛、贮焦楼系统、筛、贮焦楼除尘。 3）煤气净化： 为年产 110 万吨干全焦的焦炉配套设计。 煤气净化车间组成为：冷凝鼓风工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段（配套 330 万吨焦化厂），原料及产品储存由原油库考虑。 配套项目还包括变电所、制冷站、空压站等。 上述项目（简称 原始方案 ）厂址由武钢确定在耐火厂高铝车间机修间建设。 该项目年产 110 万吨焦炭包括配套项目在内的总体投资： 万元。 为了武钢集团公司投资的合理性、建设项目的科学性，焦化公司决定让我院做如下方案比较，供集团公司领导决策参考。 方案比较 方案 1 在 原始方案 的基础上，于耐火厂耐材库处新建 2 55孔 6m 焦炉 (称新 4)和新冷凝鼓风工段，该两座焦炉产生的荒煤气经新冷凝鼓风工段后送一回收车间处理，该方案（共 4 55–– 2 –– 孔 6m 焦炉，分别称新 4焦炉）年产焦炭总计 220 万吨。 工程投资约 万元。 方案 2 在耐火厂高铝车间 新建 2 70 孔 焦炉，年产焦炭 220 万 t/a，配套建设包括冷凝鼓风工段 （ 220 万吨规模）、硫铵工段和终冷洗苯工段（ 110 万吨规模）、粗苯蒸馏工段（配套330 万吨焦化厂），还包括变电所、制冷站、空压站等。 其中 1 70 孔 焦炉产生的荒煤气经新建冷凝鼓风工段处理后送一回收车间处理。 工程总投资约 125000 万元 (含 3100 万欧 )。 其中前期工程（ 1 70 孔 焦炉 ）总投资为 92020 万元， (含 2400 万欧元 )。 220 万 t/a 的焦化厂可采用 4 55 孔 6m 焦炉或 2 70 孔 焦炉，两种方案进行对比后，从产能、焦炭质量、煤炭资源、环保等方面比较 焦炉更具优势。 以下章节是同等规模的两种焦炉的综合比较。 –– 3 –– 2 炼焦车间 概述 本预可行性研究对武钢新 1 号、 2 号焦炉改造工程的两个方案进行了论证比较。 这两个方案分别是 270 孔 焦炉和 455 孔 6m 焦炉。 炼焦基本工艺参数 方案 1（ 455 孔 6m 焦炉） 炭化室孔数 455 孔 炭化室有效容积 m3/孔 每孔炭化室装煤量 (干 ) t 焦炉周转时间 19 h 焦炉年工作日数 365 d 焦炉紧张操作系数 装炉煤水分 10％ 煤气产率 300 m3/t 干煤 成焦率 77％ 焦炉加热用焦炉煤气低发热值 17900kJ/m3 装炉煤水分 10％时干煤相当耗热量 用焦炉煤气加热时 2514kJ/kg 用混合煤气加热时 2835kJ/kg 方案 2（ 270 孔 焦炉） 炭化室孔数 270 孔 炭化室有效容积 m3/孔 装炉煤的堆比重 t/m3 每孔炭化室装煤量 (干 ) t –– 4 –– 焦炉周转时间 h 焦炉年工作日数 365 d 焦炉紧张操作系数 装炉煤水分 10％ 煤气产率 300 m3/t 干煤 成焦率 77％ 焦炉加热用焦炉煤气低发热值 17900kJ/m3 装炉煤水分 10％时干煤相当耗热量 用焦炉煤气加热时 2779kJ/kg 用混合煤气加热时 2930kJ/kg 炼焦工艺流程 方案 1 将备煤工段送来的配合煤装入煤塔。 装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。 煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏炼制成焦炭并产生荒煤气。 炭化室内的焦炭成熟后，用推焦机推出，经拦焦机导入熄焦车内，由电机车牵引熄焦车至熄焦塔内进行喷水熄焦。 熄焦后的焦炭卸至凉焦台 上，冷却一定时间后送往筛贮焦工段。 当采用干熄焦熄焦时，焦炉推出的焦炭经拦焦机导入由电机车牵引的焦罐车内，并送到干熄站干法熄焦，干熄后的焦炭由带式输送机送往筛贮焦系统。 煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，进入机侧上升管、桥管进入集气管。 约 800℃ 的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至 85℃ 左右。 荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。 煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间进行净化处理。 焦炉加热用的焦炉煤气由外部管道架空引入。 焦炉煤气经预热后–– 5 –– 送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧 室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。 燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱 ,排入大气。 焦炉加热用的高炉煤气由外部管道架空引入焦炉地下室，经掺混一定量的焦炉煤气后，通过废气开闭器、小烟道、蓄热室送入燃烧室立火道与同时引入的空气汇合燃烧。 燃烧后产生的废气排入大气，其途径与燃烧焦炉煤气时相同。 上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由交换传动装置定时进行换向。 方案 2 由备煤车间送来的配合好的 炼焦用煤装入煤塔。 装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内，煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏炼制成焦炭和荒煤气。 炭化室内的焦炭成熟后，用推焦机推出，经拦焦机导入焦罐车（或熄焦车）内。 熄焦车开入到熄焦塔内进行熄焦。 熄焦后的焦炭通过运焦皮带（或熄焦后的焦炭缷至凉焦台上，冷却一段时间后）送往筛贮焦工段。 当采用干熄焦熄焦时，焦炉推出的焦炭经拦焦机导入由电机车牵引的焦罐内，并送到干熄站干法熄焦，干熄后的焦炭由带式输送机送往筛贮焦系统。 煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升 管和桥管进入集气管。 约 800℃ 左右的荒煤气在桥管内经氨水–– 6 –– 喷洒冷却至 85℃ 左右，荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。 煤气和冷凝下来的焦油同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间。 焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部；空气经废气交换开闭器、小烟道、蓄热室的空气分别在三级入口（燃烧室底、距燃烧室底 m 和 m）处汇合燃烧。 燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道 、烟囱 ,排入大气。 上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由交换传动装置定时进行换向。 炼焦工艺布置 方案 1 455 孔 JN60 型 焦炉 ，每两座焦炉构成一个炉组，平面布置一样，这两个炉组分别在不同地方建设。 每两座焦炉中间设一座三跨双曲线斗槽的煤塔。 煤塔下部各层分别设有液压交换机室、煤塔电子秤及其操作室、办公室和卫生间等。 焦炉和煤塔之间设炉间台，焦炉端部设炉端台。 在炉端台布置炉门修理站，推焦杆、平煤杆更换站。 在炉端台外侧各设一台 10t 电动葫芦。 在焦炉机焦两侧设两侧操作台。 在焦炉 的一个 炉端台处设干熄焦系统 和迁车台，迁车台供电机车和熄焦车及焦罐车等检修用。 焦炉的另一个端台处设湿法熄焦系统。 –– 7 –– 为改善工人的工作条件，在焦炉炉端台顶层设有工人体息室。 方案 2 270 孔 高炭化室焦炉布置在一条中心线上，组成一个炉组，两座焦炉之间设一座煤塔，煤塔与焦炉之间设炉间台，焦炉端部设炉端台，上述建筑物均在一条中心线上，两侧设机焦侧操作台。 每座焦炉设一个烟囱，分别布置在各自焦炉的焦侧。 在一座焦炉端台的外侧设一座 140t/h 干熄焦装置，在另一座焦炉端台的外侧设一座 140t/h 干熄焦装置和一套湿法熄焦装置。 焦炉炉体 方案 1 焦炉炉体的主要尺寸及技术指标 表 2 焦炉炉体的主要尺寸及技术指标 序 号 名 称 单 位 数 量 1 炭化室全长 mm 15980 2 炭化室有效长 mm 15140 3 炭化室全高 mm 6000 4 炭化室有效高 mm 5650 5 炭化室平均宽 mm 450 6 炭化室锥度 mm 60 7 炭化室中心距 mm 1300 8 炭化室有效容积 m179。 9 立火道中心距 mm 480 10 加热水平 mm 1005 –– 8 –– 焦炉炉体结构及特点 a)JN60－ 6 型焦炉的结构为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入的复热式焦炉。 它是在总结国内十多座 6m 焦炉多年生产经验的基础上，运用国内外的新技术、新材质、新经验设计的改进型焦炉。 此焦炉具有结构严密、合理、加热均匀、热工效率高的特点，比 JN60－ 82 型焦炉有了很大的改进。 b)蓄热室主墙是用带有三条沟舌的异型砖相互咬合砌筑的，而且蓄热室主墙砖煤气道管砖与蓄热室无直通缝，保证了砖煤气道的严密。 蓄热室单墙为单沟舌结构，用异型砖相互咬合砌筑，保证了墙的整体性和严密性。 c)蓄热室内装有薄壁大蓄热面格子砖，比厚壁格 子砖增加 1/3 的蓄热面，可使废气离开蓄热室的温度降低 3040C。 d)和 JN60－ 82 型焦炉相比，改进了蓄热室封墙的设计，内封墙改用硅砖，由于热膨胀与蓄热室墙相同，密封效果显著增加；蓄热室外封墙取消了效果不佳的隔热罩，改用近年已在焦炉上广泛使用，隔热和密封效果都很好的新型保温材料抹面，再加一层 20mm 硅酸钙隔热板，因此减少了封墙漏气，改善了炉头加热 ,减少了热损失 ,改善了操作环境。 e)与 JN60－ 82 型焦炉相比有重大改进的是：加大了炉头斜道口断面，使炉头气量增加，大大保证了炉头温度。 f)为保证炭化室高 向加热均匀，设计采用了加大废气循环量和设置焦炉煤气高灯头（高灯头距炭化室底 400mm）等措施。 此外，由于采用废气循环，可以降低废气中的氮氧化物含量，减少了对大气的污–– 9 –– 染。 g)炭化室墙采用 “宝塔 ”砖结构，它消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝，增强了炉体的严密性，使荒煤气不易窜漏，并便于炉墙剔茬维修。 与 JN60－ 82 型焦炉相比有重大改进是还在燃烧室立火道隔墙上增加沟舌，大大增加了燃烧室的结构强度和炉体的严密性。 h)为了适应我国配煤需要，与 JN60－ 82 型焦炉相比有所改进的是：将加热水平高度增加为 1005mm，不 但 使焦饼上部与下部同时成熟，还可以避免炉顶空间长石墨过多。 i)炉顶装煤孔和上升管孔砌体用带有沟舌的异型大块砖砌筑，并在装煤孔及上升管孔座砖上加铁箍，保证了它的整体性，使炉顶更为严密，减少了荒煤气的窜漏，防止炉顶横拉条的烧损。 j)与 JN60－ 82 型焦炉相比有所改进的是减少了装煤孔和上升管孔底部砖砌体的倾斜角，使之尽量接近入炉煤的安息角，以达到装煤时煤气流通畅的目的。 本设计为机侧设单集气管的焦炉，所以特将机侧第一装煤孔至上升管之间的炉顶空间加大，并加大上升管孔底部面积，使流经此区域的荒煤气流速降低，有利于荒 煤气中夹带的焦粉沉降，避免大量焦粉带进集气管。 k)炉顶面焦炉中心至机、焦侧正面，设有 50mm 的坡度，以利炉顶排水。 l)与 JN60－ 82 型焦炉相比，尽量采用新材质。 炉端墙与炉顶内层的红砖改为同强度的漂珠砖；普通隔热砖改为高强度的隔热砖；炉门衬砖改用堇青石材质等等；增强了隔热效果、使用效果和结构强度。 –– 10 –– 方案 2 炉体的主要尺寸及技术指标 表 1 焦炉炉体的主要尺寸 序号 项 目 单 位 数量（热态） 1 炭化室全长 mm 18800 2 炭化室有效长 mm 18000 3 炭化室全高 mm 7630 4 炭化室有效高 mm 7180 5 炭化室平均宽 mm 590 6 ……… 机侧宽 mm 565 7 ……… 焦侧宽 mm 615 8 炭化室有效容积 m3 8 炭化室锥度 mm 50 9 炭化室中心距 mm 1650 10 炭化室墙厚 mm 95 11 炉顶厚 mm 1768 12 基础平面到炭化室底高 mm 5500 13 每一燃烧室火道数 个 36 焦炉炉体结构及特点 a) 焦炉炉体为双联火道、分段加热、废气循环，焦炉煤气下喷、低热值混合煤气 、空气侧入，蓄热室分格的复热式超大型焦炉。 此焦炉具有结构先进、严密、功能性强、加热均匀、热工效率高、环保优秀等特点。 b) 焦炉蓄热室为分格蓄热室，每个立火道单独对应 2 格蓄热室构成 1 个加热单元。 底部设有可用孔板调节的喷嘴，喷嘴的孔板调节方–– 11 –– 便、准确，并使得加热煤气和空气在蓄热室长向上分布合理、均匀。 c) 蓄热室主墙和隔墙结构严密，用异型砖错缝砌筑，保证了各部分砌体之间不互相串漏。 d)由于蓄热室高向温度不同（由蓄热室底的 100℃ 到蓄热室顶的800℃ ），因此蓄热室下部采用粘土砖砌筑，而蓄热室上部（接近蓄热室高 度的 65%）采用硅砖砌筑。 从而保证了主墙和各分隔墙之间的紧密接合。 e）分段加热使斜道结构复杂，砖型多。 但通道内无膨胀缝使斜道严密，防止了斜道区上部高温事故的产生。 f）燃烧室由 36 个共 18 对双联火道组成。 分 3 段供给空气进行分段燃烧；并在每对火道隔墙间下部设循环孔，将下降火道的废气吸入上升火道的可燃气体中，用此两种方式拉长火焰，达到高向加热均匀的目地。 当用高炉煤气和焦炉煤气的低热值混合煤气加热时，空气通过燃烧室底部斜道出口，距燃烧室底部 1/3 处的立火道隔墙出口， 2/3处的立火道隔墙出口分别喷出，与燃烧室底部 斜道另一个出口喷出的低热值混合煤气形成 3 点燃烧加热；当焦炉单用焦炉煤气加热时，混合煤气通道也和空气通道一样走空气，空气通过燃烧室底部两个斜道出口，距燃烧室底部 1/3 处的立火道隔墙出口， 2/3 处的立火道隔墙出口分别喷出。 焦炉煤气由燃烧室底部煤气喷嘴喷出，形成 3 点燃烧加热。 由于 3 段燃烧加热和废气循环，炉体高向加热均匀，废气中的氮氧化物含量低，可以达到先进国家的环保标准。 –– 12 –– 焦炉机械 方案 1 焦炉机械配置 表 4 焦炉机械配置表 序 号 名 称 数 量 操 作 备 用 1 装煤车 2 1 2 推焦机 2 1 3 拦焦机 2 1 4 电机车 2 1 5 熄焦车 2 1 6 液压交换机 3 0 焦炉机械的主要性能及特点 本 方案的焦炉机械和主要性能以及特点叙述如下： 这些焦炉机械应用了多项成熟可靠的新技术，充分考虑了焦炉生产机械化操作和对环境保护的要求。 这些焦炉机械是在总结了国内焦炉机械操作经验的基础上，吸取了国外焦炉机械的先进技术，从提高机械效率、降低劳动强度和改善操作环境为出发点，以先进、安全、适用为原则进行设计和制造的。 全套焦炉机械是按 52 推焦串序进行操作，一次对位，采用单元程序 控制 ,并带有手控装置。 采用自动识别炉号对位系统，推焦机、拦焦机以及电机车三车之间设有可靠的联锁装置。 除尘装煤车设有 4 个煤斗，采用螺旋给料装煤，每个煤斗中设有料位检测仪。 除尘装煤车走行采用变频调速，揭闭炉盖采用摇动电磁型式。 装煤车上还设有炉顶清扫机构及轨道根部吹扫装置。 在车上可–– 13 –– 实现机械关闭上升管盖、机械切换高低压氨水阀、机械清扫上升管等。 装煤时产生的烟气采用套筒抽吸，不燃烧不洗涤，掺混空气降温后，送至地面站进行除尘。 推焦机设有推焦、平煤、取闭炉门装置，机械清扫炉门及炉框装置，小炉门清扫及平煤密封装置，余煤 回送机构，头尾焦回收装置、机械清扫操作台，上升管根部和炭化室顶部除石墨装置，推焦电流自动显示和记录等。 司机室和电气室设空调。 各单元程序操作，均由ＰＣ机控制。 拦焦机设有取闭炉门和导焦机构，机械清扫炉门、炉门框机构，头尾焦回收装置和炉台清扫装置，并设有出焦除尘罩，通过集尘干管将出焦时产生的烟尘抽吸至地面除尘站除尘。 电机车牵引熄焦车采用移动接焦方式操作。 电机车上设空调和气路系统，由气缸开闭熄焦车车门 ,稳妥可靠。 熄焦车车厢为固定斜底，结构简单、淌水快。 液压交换机每台液压交换机设有液压站、电控屏、操作台、行程指 示装置。 液压站采用双泵、双阀系统，互为备用，并有手动装置。 在煤气低压时，采用自动报警和切断煤气供应等安全措施，交换机的操作全部采用ＰＣ机控制。 方案 2 焦炉机械配置 表 3 焦炉机械配置表 序 号 名 称 数 量 操 作 备 用 1 装煤车 1 1 –– 14 –– 2 推焦机 1 1 3 拦焦机 1 1 4 熄焦车 1 1 5 液压交换机 2 0 焦炉机械的主要性能及特点 焦炉机械采用国外最先进技术，具有车体紧。