王新會(huì) 李學(xué)志 陳昕 毛勁松

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

安鋼140t/h干熄焦動(dòng)力介質(zhì)消耗的確定

王新會(huì) 李學(xué)志 陳昕 毛勁松

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

根據(jù)安鋼140t/h干熄焦系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)干熄焦系統(tǒng)在當(dāng)前的運(yùn)行模式下的動(dòng)力介質(zhì)的消耗進(jìn)行了計(jì)算、確定，為干熄焦生產(chǎn)的操作提供了依據(jù)。

干熄焦 動(dòng)力介質(zhì) 消耗

0 前言

安鋼140 t/h干熄焦工程于2008年3月26日動(dòng)工，2009年6月 8日投產(chǎn)，6月23日達(dá)產(chǎn)。為了較為全面地掌握干熄焦操作要領(lǐng)，摸清其動(dòng)力介質(zhì)消耗與配置之間的最佳關(guān)系，圍繞干熄爐系統(tǒng) (本體及除塵，不含鍋爐)建立一個(gè)獨(dú)立的數(shù)學(xué)模型，對(duì)干熄爐系統(tǒng)的動(dòng)力介質(zhì)消耗問(wèn)題進(jìn)行了確定。

1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇_立

1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

由于干熄系統(tǒng)與焦?fàn)t生產(chǎn)能力之間的不協(xié)調(diào)，試驗(yàn)期間，干熄焦的運(yùn)行模式為四干一濕，即連續(xù)出的五爐焦中，先干法熄焦四爐，再濕法熄焦一爐。

1.2 試驗(yàn)原則

試驗(yàn)總原則：能夠測(cè)量實(shí)際消耗數(shù)據(jù)的一定測(cè)量實(shí)際消耗數(shù)據(jù)；不能夠?qū)嶋H測(cè)量但有設(shè)備的理論數(shù)據(jù)按設(shè)備理論消耗計(jì)算；其余的根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行估算。

1.3 動(dòng)力介質(zhì)的主要消耗點(diǎn)

1.3.1 水的消耗

干熄焦水的消耗主要有以下三類：一、各設(shè)備點(diǎn)的冷卻、密封用地表水。主要有如下：一次除塵焦粉冷卻管、對(duì)位裝置冷卻溫度計(jì)、排焦輻射溫度計(jì)、一次除塵頂放散水封、裝入裝置水封、預(yù)存段水封、環(huán)境除塵排灰加濕機(jī)及各處雜用。二、環(huán)境除塵風(fēng)機(jī)用循環(huán)水。三、事故用消防水。

在上述三類中，能夠?qū)嶋H測(cè)量的有環(huán)境除塵排灰加濕機(jī)；有流量表的為環(huán)境除塵風(fēng)機(jī)用循環(huán)水；事故用消防用水在正常生產(chǎn)時(shí)不使用，可以不考慮；其余各處消耗只能根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行估算。

1.3.2 電的消耗

干熄焦工藝電能消耗分為照明計(jì)算機(jī)用電消耗和動(dòng)力用電消耗[1]。照明計(jì)算機(jī)用電消耗為220 V電壓，計(jì)算其消耗按功率與使用時(shí)間W=P×t計(jì)算。動(dòng)力用電的消耗主要有變頻與非變頻兩類，非變頻的用電設(shè)備電流一般在運(yùn)行時(shí)維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的范圍，而變頻的用電設(shè)備則會(huì)根據(jù)其運(yùn)行的速度、帶動(dòng)的負(fù)荷等逐漸發(fā)生改變，且該改變不是直線形式的。為了便于計(jì)算，在確定設(shè)備的電流時(shí)是在其平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的電流，而不是設(shè)備的起動(dòng)電流以及變頻設(shè)備從一種工作狀況變化到另一種工作狀況之間的變化電流。其中變頻的主要有干熄焦提升機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、消火車走行電機(jī)、消火車焦罐旋轉(zhuǎn)電機(jī)、裝入裝置及循環(huán)風(fēng)機(jī)(其中除塵風(fēng)機(jī)為10 kV電壓，其余為380 V電壓)，能夠及時(shí)測(cè)量電流變化的有干熄焦提升機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、消火車走行電機(jī)及循環(huán)風(fēng)機(jī)，其余的為固定電機(jī)類。電能消耗可以按W= U×I×t或W=P×t來(lái)計(jì)算。

1.3.3 壓縮空氣的消耗

壓縮空氣的消耗主要有兩個(gè)部位：①位于爐頂干熄爐爐頂?shù)乃馓?，用于水封鼓泡，防止水封槽?nèi)焦粉太多導(dǎo)致水封失效；②位于干熄爐底部的旋轉(zhuǎn)密封閥處對(duì)旋轉(zhuǎn)密封閥進(jìn)行吹掃，防止焦粉堵塞旋轉(zhuǎn)密封閥造成其運(yùn)轉(zhuǎn)不好。另外，干熄焦系統(tǒng)還有一小部分壓縮空氣用于設(shè)備的清掃。

壓縮空氣由于沒(méi)辦法實(shí)際測(cè)量其消耗，只能根據(jù)管徑、壓力等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行估算。

1.3.4 氮?dú)獾南?/p>

干熄爐系統(tǒng)氮?dú)庀狞c(diǎn)主要有如下幾處：風(fēng)機(jī)前、風(fēng)機(jī)后、旁通流量管、空氣導(dǎo)入管、排焦裝置、風(fēng)機(jī)軸封、干熄焦系統(tǒng)儀表(包括氣動(dòng)儀表的調(diào)節(jié)和備用儀表的吹掃)以及除塵地面站的離線閥和脈沖閥。氮?dú)庖矡o(wú)法實(shí)際測(cè)量其消耗，只能根據(jù)管徑、壓力等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行估算。

1.3.5 蒸汽的消耗

在干熄爐及除塵部分，蒸汽主要用在烘爐期間，偶爾在校正氣體分析儀時(shí)需要用到非常少量的蒸汽，故在正常生產(chǎn)時(shí)，蒸汽的消耗可以忽略 (未考慮冬季生產(chǎn)保暖及生活用汽)。

1.3.6 煤氣的消耗

在干熄爐及除塵部分，煤氣只用在烘爐期間，故在正常生產(chǎn)時(shí)，煤氣的消耗為0。

2 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)時(shí)間為9月13～15日，而焦?fàn)t是18h的周轉(zhuǎn)時(shí)間，正好是焦?fàn)t生產(chǎn)的一個(gè)大循環(huán)，這樣可根據(jù)本次試驗(yàn)對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)干熄焦生產(chǎn)狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

在該時(shí)間段內(nèi)干熄焦出爐數(shù)共計(jì)347爐，按每爐焦重22.3 t，共計(jì)產(chǎn)焦炭 7738.1 t。

2.1 水的消耗計(jì)算

2.1.1 循環(huán)水的消耗

在上述試驗(yàn)段內(nèi)，循環(huán)水只在除塵風(fēng)機(jī)處使用，該處的流量表顯示流量為23.2 m3/h，則三天共消耗循環(huán)水1670.4 m3，合0.216 m3/t焦。

2.1.2 地表水的消耗

除塵加濕機(jī)處，每天共放灰 8次，每次放灰時(shí)需要通過(guò)加濕機(jī)加濕，防止二次揚(yáng)塵。在試驗(yàn)期間，放灰時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)為20min，最短為12min，平均時(shí)長(zhǎng)為15.75min，綜合考慮可認(rèn)為每次放灰時(shí)長(zhǎng)為16min。再按照放灰時(shí)的閥門開(kāi)度及放灰時(shí)間進(jìn)行模擬試驗(yàn)，對(duì)放灰所用的水量進(jìn)行測(cè)量，則每次放灰需消耗水為0.3 m3，在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共消耗水量為7.2 m3。

一次除塵器粉焦冷卻管的總管為 DN 80的管道，又分為四路用于冷卻四個(gè)粉焦冷卻管，每路為兩條DN32的管道，分別通入粉焦冷卻套的內(nèi)管與外管。按照設(shè)計(jì)參數(shù)，DN 80的管道其推薦流速為1.1～1.4 m/s，DN32的管道其推薦流速為0.6～0.8m/s。DN 80的管道按流速為1.2 m/s計(jì)算，流量為21.7m3/h；DN32的管道按流速為0.7 m/s計(jì)算，8條管道流量共計(jì)為16.2 m3/h。綜合考慮該處流量按16.2 m3/h計(jì)，則在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共消耗水量為1166.4 m3。

對(duì)位裝置溫度計(jì)、排焦溫度計(jì)冷卻用水管道為DN20，DN20的管道其推薦流速為0.4～0.5 m/s，按流速為0.5 m/s計(jì)算，流量為0.56 m3/h，則在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共消耗水量為 80.64 m3。

一次除塵器頂放散用水封進(jìn)水管道為DN32，按流速為0.7 m/s計(jì)算則流量為2 m3/h，則在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共消耗水量為144 m3。

裝入裝置水封進(jìn)水管道為 DN40的管道，然后又分為兩條DN32的管道，DN40的管道其推薦流速為0.7～0.9 m/s，按流速為0.8 m/s計(jì)算，流量為3.6 m3/h；兩條 DN32的管道流量為4 m3/h。綜合考慮該處流量按4 m3/h計(jì)，則在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共消耗水量為288 m3。

預(yù)存段水封進(jìn)水管道為DN25的管道，DN25的管道其推薦流速為0.5～0.6 m/s，按流速為0.6 m/s計(jì)算，流量為1.06 m3/h，則在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共消耗水量為 76.32 m3。

考慮到干熄焦系統(tǒng)每日還用一定量的雜用，該用量沒(méi)有具體數(shù)量，按其為每日地表水的消耗量的1％計(jì)，則地表水的實(shí)際消耗為1780.18 m3，合0.23 m3/t焦。

2.2 電的消耗

2.2.1 照明計(jì)算機(jī)用電

干熄焦系統(tǒng)配備使用計(jì)算機(jī)三臺(tái)，計(jì)算機(jī)顯示器功率為45 W，主機(jī)功率為300 W，則計(jì)算機(jī)在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共耗電量為24.84 kW·h。

干熄焦系統(tǒng)室內(nèi)照明共計(jì) 72個(gè)，每個(gè)照明40 W，室外照明共計(jì)183個(gè)，每個(gè)照明70W，按每日開(kāi)燈時(shí)間12 h計(jì)，則室內(nèi)外照明在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)共耗電量為1129.68 kW·h。

則在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)照明計(jì)算機(jī)用電量為1154.52 kW·h。

2.2.2 動(dòng)力用電的消耗

1)提升機(jī)的電力消耗。提升機(jī)的運(yùn)行過(guò)程共分如下七個(gè)階段：①待機(jī)位下降至焦罐車 (運(yùn)行時(shí)間55 s)；②焦罐車上升至頂極限 (運(yùn)行時(shí)間110 s)；③頂級(jí)限運(yùn)行至放焦位 (運(yùn)行時(shí)間30 s)；④放焦位下降至干熄爐 (運(yùn)行時(shí)間23 s)；⑤干熄爐上升至放焦位 (運(yùn)行時(shí)間23 s)；⑥放焦位運(yùn)行至頂極限 (運(yùn)行時(shí)間30 s)；⑦頂級(jí)限下降至待機(jī)位 (運(yùn)行時(shí)間65 s)。提升機(jī)共有兩個(gè)走行電機(jī)和兩個(gè)升降電機(jī)。連續(xù)10爐的兩個(gè)電機(jī)各階段的電流見(jiàn)表1。

表1 提升機(jī)各階段電機(jī)運(yùn)行電流 A

根據(jù)表1，可以得出七個(gè)階段兩個(gè)電機(jī)在每階段運(yùn)行的平均電流，再根據(jù)運(yùn)行時(shí)間，即可得到提升機(jī)在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的電量為10115.13 kW·h。

2)除塵風(fēng)機(jī)的電力消耗。除塵風(fēng)機(jī)一般在低速運(yùn)轉(zhuǎn)，待收到集塵信號(hào)后，由低速逐漸升到高速，該段時(shí)間耗時(shí)25 s，在高速運(yùn)行120 s后，再由高速逐漸降到低速，該段時(shí)間耗時(shí)25 s，待收到下一次的集塵信號(hào)后再開(kāi)始新一輪的循環(huán)。除塵風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)電流為15.35 A，高速運(yùn)行時(shí)電流為59.3 A。在從低速往高速上升及從高速往低速下降的過(guò)程中，電流逐漸變化，為便于計(jì)算，將這兩段合并到高速段，電流也按高速時(shí)的電流計(jì)算。則除塵風(fēng)機(jī)在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的電量為18253.7 kW·h。

3)消火車的電力消耗。消火車走行電機(jī)根據(jù)走行速度不同，其電機(jī)電流也不同，但其在正常運(yùn)行時(shí)的電流差距不大，最低47 A，最高56 A，為便于計(jì)算，可視為運(yùn)行時(shí)電流相同。

消火車除了走行時(shí)間外，還有等待接焦與在干熄爐下接焦罐與送焦罐的等待時(shí)間。接焦時(shí)間平均為 83.1 s，接焦罐時(shí)間與送焦罐時(shí)間均為 85 s。消火車每爐的操作時(shí)間共9min，即540 s，扣除上述等待時(shí)間后，走行時(shí)間為287 s。則消火車走行在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的電量為1208.9 kW·h。

消火車的焦罐在等待結(jié)焦時(shí)要旋轉(zhuǎn)，需要由旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)雖然為變頻電機(jī)，但由于沒(méi)有電流顯示，只能根據(jù)其額定功率18.5 kW與工作時(shí)間求其消耗的電能。消火車在等待接焦時(shí)的旋轉(zhuǎn)時(shí)間平均為 76.5 s，則消火車旋轉(zhuǎn)電機(jī)在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的電量為136.41 kW·h。

4)循環(huán)風(fēng)機(jī)的電力消耗。根據(jù)較長(zhǎng)時(shí)間的觀察，循環(huán)風(fēng)機(jī)的開(kāi)度與其工作電流有如下關(guān)系，見(jiàn)表2。

根據(jù)運(yùn)行記錄，可計(jì)算出循環(huán)風(fēng)機(jī)在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的電量為1331.65 kW·h。

表2 循環(huán)風(fēng)機(jī)開(kāi)度與電流關(guān)系

5)穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)備的電力消耗。除上述復(fù)雜設(shè)備外，干熄焦系統(tǒng)還有一些根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏，按照各自功率與運(yùn)行時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備，其電力消耗可根據(jù)設(shè)備功率與運(yùn)行時(shí)間求得。各種穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備運(yùn)行功率、運(yùn)行時(shí)間及電力消耗見(jiàn)表3：

表3 循環(huán)風(fēng)機(jī)開(kāi)度與電流關(guān)系

穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)備的電力消耗合計(jì)為3992.29 kW·h。在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的電量總和則為35038.08 kW·h。

上述為能夠考慮到的大的用電設(shè)備的電量消耗，另外系統(tǒng)中還有一些小的用電設(shè)備未能一一計(jì)算，再考慮到設(shè)備的無(wú)功消耗 (按15％考慮)，系統(tǒng)動(dòng)力消耗電量為40293.79 kW·h。則噸焦耗電為5.36(kW·h)/t焦

2.3 壓縮空氣的消耗

爐頂水封處壓縮空氣管道為 DN25的管道兩條，其壓力為0.4～0.6 M Pa，按流速 8.5m/s計(jì)算，則其流量為30 m3/h，故其在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的壓縮空氣量為2160 m3。

旋轉(zhuǎn)密封閥處壓縮空氣管道為DN50的管道兩條，其壓力為9 kPa，按流速14m/s計(jì)算，則其流量為197.8 m3/h，故其在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的壓縮空氣量為14241.6 m3。

雜用壓縮空氣量按實(shí)際消耗的5％計(jì)算，則在試驗(yàn)階段內(nèi)消耗的壓縮空氣總量為17221.68 m3，噸焦耗壓縮空氣量為2.23 m3/t焦。

2.4 氮?dú)獾南?/p>

在正常生產(chǎn)時(shí)，氮?dú)庀闹饕腥缦聨讉€(gè)部位：風(fēng)機(jī)軸封及儀表用氮?dú)?(除塵用氮?dú)鉃橹苯訌膬x表氮?dú)馍戏种Ф鴣?lái))，其余部位的氮?dú)庠谡Ｉa(chǎn)時(shí)雖然可以使用，但用增加空氣導(dǎo)入量來(lái)控制循環(huán)氣體的成分，不消耗氮?dú)狻?/p>

風(fēng)機(jī)軸封與儀表用氮?dú)饩鶠?DN50的管道，壓力為0.4～0.6 M Pa，按流速20 m/s計(jì)算，則其流量為141.3 m3/h，故風(fēng)機(jī)軸封與儀表用氮?dú)庠谠囼?yàn)階段內(nèi)消耗的氮?dú)饬繛?0173.6 m3，則噸焦耗氮?dú)饬繛?.31 m3/t焦。

3 分析與比較

3.1 與濕法熄焦用水消耗的比較

濕法熄焦的水的消耗量為0.4 m3/t焦[2]。在上述計(jì)算中，循環(huán)水雖然有0.216 m3/t焦的使用量，但因?yàn)檠h(huán)水可循環(huán)使用，基本在本系統(tǒng)中沒(méi)用實(shí)際的消耗。地表水的使用量為0.23 m3/t焦，該水量大部分排到外排水溝中，可再制成中水進(jìn)行二次使用，僅有一小部分蒸發(fā)，按10％的蒸發(fā)量才為0.023 m3/t焦，僅為濕法熄焦水消耗量的5％。

3.2 與濕法熄焦用電消耗的比較

濕法熄焦較干熄焦相比，除熄焦車本身用電外，僅有兩臺(tái)配90 k W的消火泵。在相同條件下，濕法熄焦耗電為1.1(k W·h)/t焦，干熄焦耗電為5.36(kW ·h)/t焦，干熄焦的噸焦耗電為濕熄焦的4.87倍。

3.3 與濕法熄焦用壓縮空氣、氮?dú)庀牡谋容^

濕法熄焦的水控制閥門為氣動(dòng)閥門，一般情況下使用壓縮空氣，氮?dú)鉃閭溆脷庠?。使用的壓縮空氣管道為DN25的管道，其壓力為0.4～0.6 M Pa，每次熄焦時(shí)使用時(shí)間約150 s，則耗壓縮空氣為435 m3(耗氮?dú)鉃榱?。濕法熄焦噸焦耗壓縮空氣量則為0.056 m3/t焦，干熄焦噸焦耗壓縮空氣量為2.23 m3/t焦，干熄焦的噸焦耗壓縮空氣是濕熄焦的39.8倍。

4 結(jié)論

1)通過(guò)上述計(jì)算與比較，可得出干熄焦系統(tǒng)在四干一濕正常生產(chǎn)時(shí)能源介質(zhì)消耗的量 (見(jiàn)表4)：

表4 你能源介質(zhì)消耗量

干熄焦系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)濕法熄焦，節(jié)約了大量的水與水處理的工作量，同時(shí)也消耗了較多的電力、壓縮空氣與氮?dú)狻?/p>

2)根據(jù)計(jì)算過(guò)程，可以推論：在干熄率提高后，干熄焦的噸焦耗水、電、壓縮空氣、氮?dú)鈱⒂幸欢ǖ南陆怠?/p>

[1]潘立慧，魏松波.干熄焦技術(shù).北京：冶金工業(yè)出版社，2005：244.

[2]姚昭章.煉焦學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社，1983：136.

DETERmINAT I ON OF POW ERM ED IUmCONSUmPT I ON IN ANGANG’S140 t/h CDQ SYSTE M

W ang X inhui L i Xuezhi Chen X inmao Jinsong (Anyang Iron＆Steel Stock Co.，L td)

A ccording to the p ractice operation param eters ofAngang’s CDQ system，the consump tion of powerm edium was calculated and defined.The resu lt offers reference for operation of CDQ p roduction.

CDQ powerm ed ium consum p tion

＊聯(lián)系人：王新會(huì)，工程師，河南.安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司焦化廠；2009—11—16