中国大型焦炉炼焦工艺技术优化与改进

发布时间：2020-04-13 14:04:13 点击率：2413

1、我国焦炉大型化的发展历程
大型焦炉的界定是随着焦炉炭化室容积的不断增加、炼焦技术的进步而改变。在上世纪80年代中期，我国焦炉以炭化室高4.3m顶装焦炉为主流，攀钢建成的炭化室高5.5m顶装焦炉以及1985年宝钢引进炭化室高6m的顶装焦炉，促进了焦炉大型化的发展进程。随着我国自行设计建设的炭化室高6m的JN60型顶装焦炉在北京焦化厂投产，6m顶装焦炉逐步成为我国90年代焦炉的主力炉型。
2006年6月，山东兖矿国际焦化公司引进德国7.63m顶装焦炉，拉开了中国焦炉大型化发展的序幕。随后中冶焦耐工程公司研发出7m顶装及唐山佳华的6.25m捣固焦炉，值此，6m以上的顶装焦炉及5.5m以上捣固焦炉，成为我国的主流炉型。目前已研发出的炭化室高8m特大型焦炉，可实现沿燃烧室高度方向的贫氧低温均匀供热，可降低NOx生成，标志着我国大型焦炉炼焦技术的成熟。
2014年重新修订的《焦化行业准入条件》规定，顶装焦炉准入的最低门槛是炭化室高6m、捣固焦炉炭化室高5.5m，故把炭化室高6m以上的顶装焦炉以及5.5m以上的捣固焦炉，界定为大型焦炉是适宜的。
截至2016年底，我国运行的7m顶装焦炉共计66座，7.63m焦炉共计17座，6.0m及以上捣固焦炉共计22座，其焦炭的总产能占2016年全国焦炭总产量的15.8%。
2、大型焦炉技术管理的特殊性
2.1大型焦炉的优势分析
1）劳动生产率高
大型焦炉的四大车采用自动定位联锁系统，PLC采用UPS供电对位，7.63m焦炉四大车操作模式可实现全自动、半自动、联锁及手动模式，单个炭化室压力具备自调功能，劳动生产率高。
大型焦炉由于炭化室高度、宽度的增加，焦炭产量也随之增加。对顶装4.3m、6m、7m、7.63m焦炉来说，一孔炭化室的焦炭产量是不同的，7m顶装焦炉每孔推出焦炭量是4.3m顶装焦炉的2.05-2.37倍，是6m焦炉的1.28-1.49倍；7.63m焦炉每孔推出焦炭量是6m顶装焦炉的2.04倍，是7m焦炉的1.38-1.59倍。6.25m捣固焦炉每孔推出焦炭量是5.5m捣固焦炉的1.20倍。
2）环保水平高
同等产能下，大型焦炉出炉次数少，装煤和推焦的阵发性污染较轻。以年产焦炭200万吨的焦化厂为例：7.63m、7m、6m及4.3m顶装焦炉，每天推焦次数分别为113、172、255、357次，出炉次数越少，装煤和推焦的阵发性污染物排放量越少。
炉门、上升管和装煤孔等泄露点环保措施完善，泄漏点少，非阵发性污染减少。以年产110万吨焦炉为例，炭化室高7m焦炉泄漏口数量比6m焦炉减少23.6%，密封面长度减少8.5%，每天打开各泄漏口次数减少31%，从而大大减少了有害气体排放量，改善了炼焦生产操作环境。
JNX3－70型焦炉采用加大废气循环量、设置焦炉煤气高低灯头和空气分段供给的措施，减少NOX产生，烟道废气中NOX浓度小于500mg/m3。
2.2大型焦炉炉体结构差异性
我国已成为世界炼焦技术强国，目前几乎拥有了世界上所有顶装焦炉炉型。
对于顶装焦炉来说，4.3m焦炉炭化室的平均宽度0.407m，6m焦炉炭化室的平均宽度0.45m，宽度增加了10.57%；7m焦炉炭化室平均宽度为0.50m，宽度增加了22.85%；再到7.63m焦炉的炭化室平均宽度0.60m，宽度又增加了47.42%。也就是说，与4.3m焦炉相比，7.63m焦炉炭化室宽度增加了近1/2，炭化室高度增加了39.76%，有效容积是4.3m的3.53倍。
现代大型焦炉是一座结构复杂的热工炉窑，7.63m焦炉与6m焦炉炉体结构有极大差异，主要体现在7.63m焦炉是：贫煤气及空气均侧入，蓄热室分格、单侧烟道；用低热值混合煤气加热时，煤气和空气均用小烟道顶部的金属喷射板调节；单侧小烟道；3段供给空气进行分段燃烧，焦炉推焦作业采用2-1串序。
大型焦炉装煤量的增加，并不是简单的提高炉温，由于其焦炭收缩率与结焦时间、结焦速率成函数关系，结焦速率及焦饼的收缩性能也随之变化，需要配入较多紧缺的主焦煤。中钢鞍山热能院及武钢进行了炭化室宽度对装炉煤、焦炭、推焦影响的研究，以往的配煤理论已不适用，炭化室宽度不同，配煤结构必须相应调整。
2.3大型焦炉装备的复杂性
焦炉大型化后，焦炉砌体的受力状况变得复杂化，推焦过程中对炉墙机械震动力及炉体结构热应力、对护炉三大铁件的材质、抗热变性能以及所提供的保护力及其分布的合理性提出更高要求。
焦炉炉门是焦炉炭化室最重要的密封设备，其密封效果直接影响到焦炉连续性烟尘的排放量。随着焦炉大型化，炉门本身的变形量会大幅增加，炉内煤气的压力会更大，大大增加了炉门密封的难度。焦炉炉门的材质及结构必须优化，特别是7.63m、7m顶装焦炉及6.25m捣固焦炉，其炉门砖槽和腹板、刀边等关键部件，其强度、刚度、变形量必须在高温环境下具有最佳结构型式。