CN104650930A - 干熄焦空气导入控制方法 - Google Patents

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张文成
徐顺国
田刚
王国辉
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Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
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Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
    • C10B39/02—Dry cooling outside the oven

Abstract

本发明提供一种干熄焦空气导入控制方法。本发明的方法包括：将干熄焦装置的空气导入管伸入到环形烟道中粉尘浓度达到400-500mg/m3，CO浓度为10-9%，根据循环气体成分，控制空气导入量：当循环气体中可燃气体成分CO大于8%，则减小空气量；当循环气体中可燃气体成分CO小于2%，则加大空气量。本发明通过空气导入位置的变化，实现了多烧焦粉，同时保证了焦炭质量。提高了焦粉的燃烧率，充分利用了焦粉的热值，与传统的将焦粉冷却后再利用相比，节约了能源。

Description

干熄焦空气导入控制方法
 
技术领域：
本发明涉及一种干熄焦空气导入控制方法，属于干熄焦生产控制技术领域。
背景技术：
干熄焦法是利用较冷的循环气体在干熄炉与红焦进行热交换，吸收红焦热量的循环气体导入锅炉内回收热量，产生蒸汽，循环气体经冷却、除尘后经风机返回干熄炉内再次进行热交换，如此反复循环。这种熄焦方法不仅可以将红焦的显热回收，减少污染物的排放，而且可以改善焦炭的质量。
现有干熄焦系统结构为：干熄焦炉设置的空气导入口通过空气导入阀与气源管连通；干熄焦炉出气口与一次除尘器进气口管路连通，一次除尘器出气口与锅炉进气口管路连通，锅炉出气口与二次除尘器进气口管路连通，二次除尘器出气口与循环风机进气口管路连通，循环风机排气口与热管换热器进气口管路连通，热管换热器出气口与干熄焦炉进气口管路连通。人们根据管路中的气压表来调节空气导入阀的开度，从而来控制空气流量。
随着干熄焦法近年来得到快速发展，对干熄焦装置的研究越来越深入。干熄焦烧损率的优化控制是国内外学者争相研究的技术领域，能否及时有效控制焦炭烧损是优化系统经济运行的关键。目前存在的针对干熄焦烧损率的分析和研究大都基于理论计算和数据统计，经分析后而采取的一系列优化控制方案。
随着研究的深入，人们不仅关注焦炭烧损量，更关注烧损产生的原因部位，如果烧损是消耗的大块焦炭，如果烧的是大块焦炭，则会造成焦炭粒度减小，焦炭质量下降，是人们不愿意看到的，如果烧损消耗的是焦粉，则不仅焦炭质量不会下降，还有效的利用了焦粉的能量，是希望看到的结果。这是因为在常规的干熄焦工艺中，红热的焦粉(约900℃)经过除尘后冷却，然后外运到烧结做燃料使用，这样焦粉的冷却和加热都要消耗能量，因此最经济的方式还是将红热的焦粉直接燃烧，产蒸汽发电。
图1为现有的干熄焦装置的结构简图。请参阅图1，干熄焦装置包括干熄炉1、一次除尘器2、锅炉3、二次除尘器4、循环风机5、热管换热器6 以及排焦装置7。在干熄炉1的靠上位置设有环形风道8，干熄炉1 通过环形风道8 与一次除尘器2 的进风口连接，一次除尘器2 的出风口通过高温膨胀节与锅炉3 的输入口连接，锅炉3 的输出口、二次除尘器4、循环风机5、换热器6 以及干熄炉1 的进风口通过与之对应尺寸地气体管路依次连接。排焦装置7 设置在干熄炉1 的底部。
现有的干熄焦装置在运行过程中，空气由管道12导入环形烟道中，在环形烟道氧气的分布是自上而下逐渐降低，在900℃的温度下，氧气和可燃性气体（氢气、甲烷、一氧化碳等）迅速反应，部分焦粉燃烧，随着气流进入一次除尘9中，经过冷却后外排。
如何多消耗焦粉少消耗焦炭是一个难题，因为干熄焦系统空气由环形烟道导入难以控制内部的燃烧损耗。
发明内容：
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种干熄焦空气导入控制方法，可以保证多烧损焦粉，保证高强度焦炭，回收焦粉热能。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
干熄焦空气导入控制方法，该方法包括：将干熄焦装置的空气导入管伸入到环形烟道中粉尘浓度达到400-500mg/m3，CO浓度为10-9%，根据循环气体成分，控制空气导入量：当循环气体中可燃气体成分CO大于8%，则减小空气量；当循环气体中可燃气体成分CO小于2%，则加大空气量。
所述的干熄焦空气导入控制方法，所述的干熄焦装置的空气导入管伸入到环形烟道中3-4米的位置。
有益效果：
1. 发明人经过仔细研究，环形烟道深度为至斜道口6m，分别从6m、4.8m、3.6m、2.4m、1.2m作为取样深度进行取样分析，气体的成分及粉尘浓度。
得到的如下检测数据表：
表1  数据表
距中栓口深度，m 粉尘浓度，mg/m3 CO，% CO2，% N2，%
6 1210 7.85 8.54 79.36
4.8 856 9.2 9.8 77.46
3.6 430 9.55 10.2 76.95
2.4 153 9.65 10.89 79.46
1.2 58 6.65 0.1 78.56
0 0 0 0 79.03
从上表分析可见：顶部接近进风口处，该处氧的浓度接近20%，一氧化碳、二氧化碳浓度均较低。在1.2m处CO浓度迅速提高，而焦粉粉尘浓度较为平缓；在2.4m处CO浓度达到9.65%，而焦粉浓度上升较为平缓；之后，CO浓度逐渐降低到7.85%，而粉尘浓度迅速上升1210mg/m3。因此本发明通过空气导入位置的变化，实现了多烧焦粉，同时保证了焦炭质量。提高了焦粉的燃烧率，充分利用了焦粉的热值，与传统的将焦粉冷却后再利用相比，节约了能源。
2.由于在工艺条件不变的情况下，干熄焦焦粉量是基本固定的，即干熄焦焦粉量= 除尘收集焦粉量 + 焦粉烧损量。干熄焦除尘量减少，反推即焦粉烧损量增加，从而实现了多烧焦粉，同时蒸汽发生量增加，从而达到了预期的技术效果。
3. 本发明的方法可以直接应用于现有干熄焦系统的改造，其改进工艺简单，易于推广应用。
附图说明：
图1是现有的干熄焦装置的结构简图。图中1、干熄炉；2、一次除尘器；3、锅炉；4、二次除尘器；5、循环风机；6、热管换热器；7、排焦装置8、环形风道。
具体实施方式：
干熄焦空气导入控制方法，该方法包括：将干熄焦装置的空气导入管伸入到环形烟道中粉尘浓度达到400-500mg/m3，CO浓度为10-9%，根据循环气体成分，控制空气导入量：当循环气体中可燃气体成分CO大于8%，则减小空气量；当循环气体中可燃气体成分CO小于2%，则加大空气量。
所述的干熄焦空气导入控制方法，所述的干熄焦装置的空气导入管伸入到环形烟道中3-4米的位置。
导入的空气量，与可燃气体成分之间存在着一定的关系，由于空气导入时，氧气可与CO发生反应，也可能与焦粉发生反应。
O2+2CO = 2CO2        (1)
O2+2C = 2CO        (2)
O2+C = CO2            (3)
因此其反应相对复杂，（1）式CO减少，（2）式CO增加，生产上是根据CO浓度对导入空气量进行控制，以保证生产的安全性。
若只发生反应（1），要降低循环气体中1%CO，需要导入空气量为2.38%*流量。
对焦粉进行重量统计，对焦炭质量及粒度进行检测，对蒸汽发生量进行记录，对焦炭烧损率进行测算，得到的结果如表2所示。
参照表2中的数据，采用本发明技术方案前的基准方案1，采用本技术发明后的方案2-4。
对比方案1和方案2，在导入空气量不变的情况下，改进后方案2的烧损率略有增加，焦粉量减少，蒸汽发生量增加，而焦炭质量指标基本保持不变。
对比方案2-4，随着导入空气量的增加，焦炭的烧损率增加，焦粉量减少，蒸汽发生量增加，而焦炭的挥发分基本保持不变，焦炭抗碎强度M40、耐磨强度M10和焦炭反应后强度CSR基本保持不变。
本发明突破了传统认识，通过空气导入位置的变化，实现了多烧焦粉，同时保证了焦炭质量。提高了焦粉的燃烧率，充分利用了焦粉的热值，与传统的将焦粉冷却后再利用相比，节约了能源。本发明的方法可以直接应用于现有干熄焦系统的改造，其改进工艺简单，易于推广应用。
表2 
分类 方案1 方案2 方案3 方案4
CO含量，% 5.75 5.62 5.95 4.1
空气阀门开度，% 40 40 50 60
锅炉入口温度，℃ 889.3 874.8 890.4 910.4
排焦温度，℃ 158.5 159.2 168.5 167.9
1干熄焦除尘量，t 414 350 339.1 319.8
吨焦蒸汽量，Kg/吨 515.23 547.26 584.46 620.02
烧损率，% 0.96 1.07 1 1.29
焦炭挥发分Vd，% 1.23 1.23 1.23 1.22
焦炭灰分Aad，% 12.22 12.01 12.15 12.35
焦炭硫分Std，% 0.69 0.66 0.66 0.7
焦炭抗碎强度M40，% 88.31 88.71 88.74 89.63
焦炭耐磨强度M10，% 6.15 6.12 6.06 6.46
焦炭反应性CRI，% 26.39 26.49 26.81 26.12
焦炭反应后强度CSR，% 65.35 65.36 65.32 65.83

Claims (2)

1.一种干熄焦空气导入控制方法，其特征是：该方法包括：将干熄焦装置的空气导入管伸入到环形烟道中粉尘浓度达到400-500mg/m3，CO浓度为10-9%，根据循环气体成分，控制空气导入量：当循环气体中可燃气体成分CO大于8%，则减小空气量；当循环气体中可燃气体成分CO小于2%，则加大空气量。
2.根据权利要求1所述的干熄焦空气导入控制方法，其特征是：所述的干熄焦装置的空气导入管伸入到环形烟道中3-4米的位置。
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