攀钢二期焦炉采用低水分熄焦工艺情况分析

周 婷

(攀钢钒公司煤化工厂,四川攀枝花 617022)

攀钢二期焦炉采用低水分熄焦工艺情况分析

周 婷

(攀钢钒公司煤化工厂,四川攀枝花 617022)

本文对低水熄焦工艺进行了介绍,并通过对比传统湿法熄焦工艺与低水分熄焦工艺的特点,总结低水分熄焦工艺的先进性与可实施性,并且将其应用于攀钢二期焦炉熄焦工艺改造,取得了明显效果。

低水熄焦 焦炭 质量

1 引言

攀钢钒煤化工厂为提高二期焦炉的焦炭质量、改善作业环境、降低生产成本,于2009年初在不中断生产的前提下,新建新型湿法熄焦系统,即低水分熄焦。同传统湿法熄焦相比,低水熄焦在工艺、操作上都有显著的不同,具有熄焦均匀、焦炭整粒、改善环境及延长设备寿命等诸多优点。对于改善焦炭粒度均匀性,提高冶金焦率,降低入炉焦比以及对促进炼铁厂的生产都起到积极作用。

2 低水分熄焦工艺概述

低水分熄焦工艺是一种新型的熄焦技术,是由传统的湿法熄焦工艺演变而来的,主要设备包括:熄焦水池、高位槽、喷淋管、熄焦泵、下水量自动控制、循环水、熄焦车厢等。

低水分熄焦采用专门设计的单一熄焦车,通过大口径喷头喷水使焦炭水分比常规湿法熄焦低且均匀。低水熄焦是对传统湿法熄焦的改进,其与原有熄焦相比最大的区别:一是熄焦车采用定点接焦和定点熄焦;二是在熄焦过程中,水量按大小分段进行,即变流量喷水熄焦。

其熄焦原理为:先用小流量的水流熄灭熄焦车内的上部红焦,在红焦上面形成一个水-蒸汽-焦炭混合层,然后再用大水量及其产生的蒸汽熄灭车厢内的红焦。工艺简图如图1所示。

图1 低水分熄焦原理

3 低水分熄焦对生产操作的影响

3.1 传统湿法熄焦工艺对生产操作的影响

普通湿法熄焦工艺中熄焦过程采用一段下水工艺,即熄焦车接焦后,进入熄焦塔,熄焦水泵自动接通电源一次性下水90～120秒后,熄焦水直接通过炽热的焦炭,把焦炭的潜热带走而达到熄焦的目的。

传统湿法熄焦在生产操作中主要存在以下几个弊端:

(1)接焦均匀性不易控制。接焦均匀性指的是成熟的焦饼推出后,熄焦车按照出焦速度移动车辆,使焦炭尽量的均匀分布于整个熄焦车箱内。接焦的均匀性将直接影响焦炭的水分。由于熄焦塔内的下水管分布均匀,各处下水量一致,所以无论接焦后,车厢内焦炭前部起大堆,还是后部起大堆,势必会导致熄焦时局部焦炭熄不灭,而其他部位焦炭水分过大现象的发生。

(2)熄焦不均匀。传统湿法熄焦操作中,焦炭在熄焦车厢内呈倒锥形分布(如图2所示),熄焦时,由于焦炭在1000℃以上遇到冷水后,产生大量的蒸汽,蒸汽在熄焦车车厢内部形成压力较大的气垫区。导致后来的熄焦水无法达到熄焦车底部,便在车厢底板流出,使车厢底部焦炭熄焦水量减少,红火无法熄灭。若要进一步熄焦则需延长熄焦打水时间,位于熄焦车厢上部的焦炭,由于熄焦时间过长而使水分相对偏大,而且由于高压垫区不能尽快消失,焦炭产生剧烈的撞击,造成破碎,同时还会增大焦末的含量。

图2 熄焦车车厢内焦炭图

(3)熄焦过程必须进行动车操作。由于传统湿法熄焦工艺的熄焦塔内下水管是均匀分布的,在出水管下方相对下水量大些而两个下水管之间部位下水量较少,因此在传统湿法熄焦在熄焦过程中必须进行动车操作,以确保熄焦均匀,熄焦车司机的操作难度较大。

3.2 低水熄焦工艺对生产操作的影响

攀钢二期焦炉在4月中旬新上的低水熄焦系统,对原有的熄焦塔进行整体拆除,在5#焦炉炉头位置进行重建。熄焦车则采用保留原有的电机车,只更换新型熄焦车厢的方法。与传统熄焦工艺相比,低水熄焦在生产操作上具有以下几个优点:

(1)由于新熄焦车与老熄焦车相比车厢较短而且深,司机在进行接焦、熄焦操作时都无须动车,采用定点接(熄)焦即可。这种操作方法的优点是焦炭表面的轮廓及其在熄焦车厢中的分布对每炉焦炭都是一样的,避免了使用常规熄焦车时在车的一端堆积大量焦炭,导致熄焦不均。

(2)低水熄焦系统使用柱状水流代替喷射,改善了焦炭在深度方向的水分分布,同时使用两段式熄焦,开始的低压水既冷却了顶层焦炭,又稳定了焦炭表面,防止焦炭在高压水熄焦段时从熄焦车厢中迸溅出来,之后的高压水会迅速渗入焦炭内部熄灭焦炭,达到了短时间内完全熄焦的目的。

4 低水熄焦工艺对焦炭质量的影响

4.1 传统湿法熄焦对焦炭质量的影响

对于攀钢二期焦炉而言,使用传统湿法熄焦时对焦炭质量的影响主要体现在对焦炭水分的影响上,具体有以下四个方面:

(1)熄焦水泵易堵塞。传统的湿法熄焦熄焦时熄焦水由水泵直接送至熄焦塔喷洒水管,熄焦水量一般约2 m3/t(焦),熄焦时间90～120 s,熄焦后的水经沉淀池和清水池将粉焦沉淀后,继续循环使用。并且熄焦均采用生化复用水循环熄焦,熄焦水固化物颗粒及油类物质含量高,水质变化大而频繁,熄焦水泵因而容易堵塞,熄焦时间难以稳定。这些因素直接制约着冶金焦水分的稳定性。

(2)熄焦不均。对于煤化工厂二期焦炉而言,炉龄已达19年,加之来煤质量不稳定,造成焦炉炉头部位成焦情况不好,造成熄焦车厢两端头所接的炉头焦空隙大吸水较多而发黑,而熄焦车中部的部分红焦又消不透火的情况。

(3)熄焦车司机操作技能参差不齐。传统的湿法熄焦工艺,熄焦车司机在进行接焦和熄焦操作时,为保证接焦、熄焦的均匀性都必须动车三次以上,因此由于每个司机的操作技能不同就会导致接焦、熄焦的均匀性不同,从而影响焦炭水分情况。

(4)二次打水的影响。采用传统湿法熄焦工艺熄焦时,熄焦车中部有很大一部分红焦消不透火,卸到晾焦台上需进行补充打水。由于二次打水操作是由大沟放焦岗位人员直接用熄焦水管喷洒红焦,因此岗位人员的操作技能以及责任心对焦炭水分造成直接影响,控制难度较大,焦炭水分不稳定,上下波动较大。

因此采用传统的湿法熄焦工艺熄焦时,以上这些因素直接导致了焦炭的沟下水分波动较大,日稳定性不好。下图3是使用低水熄焦工艺前,3月1日至4月15日焦炭沟下水分日均值图。

图3 使用传统湿法熄焦工艺时焦炭沟下水分日均值图

由上图可以看出采用传统的湿法熄焦时,焦炭的沟下水分日均值很不稳定,高则达到2.7%低则只有0.5%,波动较大,不利于炼铁高炉的生产。

4.2 低水熄焦工艺对焦炭质量的影响

攀钢二期焦炉低水熄焦工艺于2009年4月16日开始正式投入运行,截止到8月,该工艺整体运行良好,现针对低水熄焦工艺对焦炭质量的影响分析如下。

4.2.1 配合煤及焦炭质量状况

为了准确得出低水熄焦工艺对焦炭质量的影响,因此重点选取了使用该工艺前后3月、4月、5月份的数据作为参考。

二期配合煤的综合质量情况,数据统计见表1。

表1 二期配合煤质量

从上表1可见二期配合煤质量在这三个月期间基本保持稳定,因此不考虑配合煤对焦炭质量的影响。现对使用低水熄焦工艺前后的焦炭质量情况进行统计见表2。

表2 低水熄焦工艺使用前后的焦炭质量

4.2.2 焦炭质量指标分析

1、焦炭水分

从表2统计的数据中可以看出使用低水熄焦工艺后焦炭的水分标准偏差有所改善,5月比3月降低了0.094%,波动减小,稳定率提高。

攀钢二期焦炉采用低水熄焦工艺后,由于工艺的改变熄焦车司机在进行接焦和熄焦操作时不需动车,降低了操作难度,打水时间也从原来的120 s减少到55 s,熄焦后只在车门处有少量红焦,熄焦效果较好。图4中统计了4月16日到5月底焦炭沟下水分日均值的数据,从图中可以看出,沟下水分日均值基本在1.5%～2.5%这个区间波动,波动较小,稳定率较高。

图4 使用低水熄焦工艺后焦炭沟下水分日均值图

2、焦炭的挥发份、灰分、硫分

从表2中可以看出,5月焦炭的灰分和硫分指标对比3月份的变化情况,均与配合煤质量变化相一致;挥发分则无明显变化,由此说明该工艺对焦炭的挥发分、灰分以及硫分这几项指标的改变没有直接的联系。

3、焦炭的冷、热态强度

由表2可见5月份二期配合煤的G值较3月份下降了1.36%。但从表3可以看出,5月二期焦炭的抗碎强度指标(M40)较3月相比却高出了0.84%,冷态强度得到提高。焦炭的反应性降低了0.7%,反应后强度提高了0.14%,热态强度也得到改善。

主要原因分析:由于低水熄焦采用两段式熄焦,熄焦时间短,高压水对红焦的瞬间冲击使得成焦情况不好的焦炭很容易被击碎,一些焦炭碎块和焦粉焦面一起随着熄焦水冲出车外,车厢内剩余的焦炭经过晾焦台晾干后,再做转鼓时不容易破碎,抗碎强度得到提高。因此采用低水熄焦工艺过后,有利于焦炭冷态强度的改善。

4、焦末含量

从表2中也能看出,二期焦末含量从3.57%下降到2.74%,下降了0.83%。主要由于采用低水熄焦工艺后,由于高压水的冲击,焦炭上附着的焦粉焦面会被高压的熄焦水被冲出车外,使得焦炭中焦末的含量得到降低。因此,低水熄焦工艺对焦炭中焦末含量的降低起到了积极的作用。

5 结论

综上所述,攀钢二期焦炉采用低水分熄焦工艺后不仅在生产操作上具有优越性,重点是能使冶金焦水分保持稳定,并将水分控制在较低较稳定的水平内,同时,对冶金焦的冷、热态强度以及焦炭中焦末的含量也有所改善,对冶金焦总体质量指标的提高有着积极的影响。

另外该熄焦方式还缩短了熄焦时间,节约了熄焦用水,使得吨焦耗水量降低,达到降本增效、安全环保的要求。

1.姚昭章,郑明东.炼焦学[M].北京:冶金工业出版社,2005:208～213.

2.杨天旺,漆明祥.攀钢焦化技术进步与实践[M].成都:四川科学技术出版社,2007:330～331.

THE RESEARCH OF LOW WATER COKE QUENCHING PROCESS IN THE APPL ICATION OF PANZHIHUA IRON AND STEEL COKE T WO

Zhou Ting
(Coal&Chem.Industrial Plant.Panzhihua Steel&Vanadium Co.,Ltd,Panzhihua,Sichuan 617022,China)

In this paper,low water coke quenching process were introduced,and by comparing the characteristics of the traditional wet coke quenching process and low water coke quenching process,sum up the low water coke quenching process of advanced and can be implemented and will be applied to Panzhihua Iron and Steel 2 of quenching process reform,and achieved noticeable results.

low water coke quenching,coke,quality

2010-03-07

周婷,女,助理工程师。