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干法熄焦回收焦炭显热

  • 分类:技术改造
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2019-08-28 11:40
  • 访问量:

【概要描述】

干法熄焦回收焦炭显热

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  • 分类:技术改造
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1、课题提出的背景

1.1项目研究的目的和意义

约占焦炉总耗热量33.1%热量的荒煤气,从炭化室经上升管、桥管进入集气管内,荒煤气在桥管和集气管处用氨水喷洒冷却,使其温度由650—750℃降至80—85℃。为达到这一温度要求,每吨干装炉煤需喷洒5—6吨氨水用于冷却荒煤气,也就是说荒煤气的废热不但没有得到利用,而且还要消耗动力使煤气冷却和部分焦油汽冷凝下来;荒煤气由于高温裂解往往在上升管根部结成坚硬的石墨,影响荒煤气的顺利排出,要清除这些石墨也得在很艰苦的条件下进行;上升管辐射散发大量的热,造成炉顶操作环境温度高。

目前国内外在对焦炉余热回收利用方面有很多成熟的技术,例如利用初冷器回收荒煤气余热;干法熄焦回收焦炭显热;小烟道废热回收利用;循环氨水余热回收等,但是在上升管余热回收利用方面的生产应用目前仍停滞不前。在当前整个社会提倡节能减排,低碳环保的大环境下,焦炉上升管余热回收利用的研究具有广阔的前景和发展空间,无论是从经济效益还是社会效益都具有非常重要的意义。

1.2国内外研究与实践动态

前苏联哈尔科夫炼焦厂曾于上世纪五十年代在15个上升管上加了水套,进行工业规模的上升管废热利用试验,用泵将采暖用水强制通过水套,使水温由60℃加热至85℃,从而利用上升管余热获得采暖水,但以后未看到有关进行工业规模推广应用的报道。

我国从上世纪七十年代以来,首钢焦化厂、太钢焦化厂、北京焦化厂、武钢焦化厂、鞍钢化工总厂、沈阳二煤气、马钢焦化厂、淄博焦化煤气公司以及我厂等单位先后在焦炉上升管建立了多套采用自然循环系统的焦炉上升管汽化冷却装置,进行工业生产蒸汽取得一定效果。但由于设计不合理等原因,频繁出现上升管水套漏水损坏炉体,上升管盖揭启困难,上升管水套下部结焦油饼堵塞上升管,蒸汽产量不稳定水套易“干锅”甚至导致锅炉汽包爆炸等问题,不能长期平稳使用,因此未在全行业进行推广应用。

日本新日铁公司名古屋厂在上世纪八十年代在16个上升管内添加了夹套,用萨姆斯-700(主要成分烷基联苯,沸点315℃)有机介质作为热载体与荒煤气换热。加热后的萨姆斯-700用于产生蒸汽或煤预热,但以后也未看到有关进行工业规模推广应用的报道。

近几年,济钢焦化厂曾在焦炉5孔上升管采用导热油夹套技术回收荒煤气余热并生产蒸汽用于发电,但并未见到详实的技术报道。

1.3汽化冷却装置存在的弊端

1.3.1回收热量不稳定。

由于炭化室内产生的荒煤气在不同的结焦时段煤气量不一样,而汽化冷却装置的吸热效率很高,所以汽化冷却装置在产气量少的时段会造成上升管内荒煤气温度低于400℃,温度过低会造成煤气中焦油气凝结,回流炭化室或粘附在管内壁影响荒煤气导出,清扫困难。还会导致集气管、吸气管等通道中焦油流动阻力增加。

1.3.2设计缺陷,装置容易漏水。

由于上升管位于焦炉炉头上部,下面是炭化室1000℃以上的高温砌体,装置漏水,浇灌炉头致使砌体损坏。

1.3.3设计理念先天不足,安全性考虑不够。

上升管做成夹套后,则成为一个个小锅炉,变为压力容器。在设计安装过程中必须按压力容器有关规程进行,对上升管的质量要求非常高。同时在使用过程中需严格管理,尤其是必须保证供水。一旦发生停水事故,必须按干锅操作处理,另外应采取一些技术措施,杜绝爆炸事故发生。

1.4我厂对上升管构造的四次尝试

1.4.1我厂原设计1#、2#炉上升管构造为水夹套式汽化冷却装置,该装置降温效果好,但由于设计理念、材质选用、操作管理等因素导致存在漏水淹炉、“干锅”甚至存在锅炉汽包爆炸等问题,最后停止使用。

1.4.2水夹套式汽化冷却装置停用之后,我厂更换所有上升管,改用上升管内衬粘土砖。运行一段时间后发现,效果并不理想,由于粘土砖隔热性不强,造成管壁温度高,热辐射大,甚至在晚上能看见整个上升管壁发红,导致操作工人无法近身,最后也停止使用。

1.4.3第三次是继内衬粘土砖后作的一次尝试。改变粘土砖的厚度,在粘土砖和管壁之间夹一层硅酸铝纤维板。改造后效果非常好,管壁温度在200℃左右,热辐射也控制在一个比较理想的范围。但是在运行一个月左右后,上升管管壁温度急速上升,管壁表面温度甚至超过未夹硅酸铝纤维板的时候。在更换时发现,夹在中间的硅酸铝纤维板被烧毁。由于改变了内衬粘土砖的厚度,所以温度变的更高,加剧了上升管的损坏率和更换率。

1.4.4为解决上升管热辐射造成的炉顶温度高,影响生产操作,经多次调查研究,采用了国内同行业普遍使用的在上升管内壁砌筑轻质漂珠保温砖。使用运行后效果明显,管壁温度下降到200℃左右,炉顶温度明显下降,减少了热辐射,改善了操作环境。所以一直沿用至今。

2、研究的内容

2.1设计思路

2.1.1研究新装置考虑因素

2.1.1.1安全性

我们在研究设计新装置时,一直将装置的安全性放在第一位。鉴于国内外及我厂以前出现的几种水夹套装置普遍存在易漏水且不好维修,结垢严重堵塞夹套,汽化后夹套内蒸汽压力大容易造成夹套崩裂,甚至造成汽包爆炸等危险,所以我们设想的新装置在不改变现有上升管构造的基础上,适当降低上升管管壁温度,充分考虑不汽化、减少装置结垢、便于维修等方面的特点。

2.1.1.2成本投入

由于是处于尝试性试验,研发资金有限,在选用换热介质的时候,前期考虑过使用导热油换热,虽说不存在汽化、结垢方面的问题,换热效率会大大增加,但导热油、泵、管道布置的资金投入很大,后来经过项目组讨论研究,决定就地取材,使用焦炉上升管水封处循环二次水作为换热介质。在装置制作选材方面,我们首先要考虑材质必须具有良好的导热性、抗腐蚀性且耐高温,经过市场调查,我们选用了价格相对合理且符合工艺要求的0Cr13不锈钢管材。

2.1.1.3实用性

鉴于国内外曾出现的几种上升管余热换热装置普遍存在维护及管理上的缺点,我们在设计时应重点考虑装置在安装、维护、维修及管理上要简单方便。

 

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