周 婷

(攀鋼釩公司煤化工廠,四川攀枝花 617022)

攀鋼二期焦爐采用低水分熄焦工藝情況分析

周 婷

(攀鋼釩公司煤化工廠,四川攀枝花 617022)

本文對低水熄焦工藝進行了介紹,并通過對比傳統(tǒng)濕法熄焦工藝與低水分熄焦工藝的特點,總結低水分熄焦工藝的先進性與可實施性,并且將其應用于攀鋼二期焦爐熄焦工藝改造,取得了明顯效果。

低水熄焦 焦炭 質量

1 引言

攀鋼釩煤化工廠為提高二期焦爐的焦炭質量、改善作業(yè)環(huán)境、降低生產成本,于2009年初在不中斷生產的前提下,新建新型濕法熄焦系統(tǒng),即低水分熄焦。同傳統(tǒng)濕法熄焦相比,低水熄焦在工藝、操作上都有顯著的不同,具有熄焦均勻、焦炭整粒、改善環(huán)境及延長設備壽命等諸多優(yōu)點。對于改善焦炭粒度均勻性,提高冶金焦率,降低入爐焦比以及對促進煉鐵廠的生產都起到積極作用。

2 低水分熄焦工藝概述

低水分熄焦工藝是一種新型的熄焦技術,是由傳統(tǒng)的濕法熄焦工藝演變而來的,主要設備包括:熄焦水池、高位槽、噴淋管、熄焦泵、下水量自動控制、循環(huán)水、熄焦車廂等。

低水分熄焦采用專門設計的單一熄焦車,通過大口徑噴頭噴水使焦炭水分比常規(guī)濕法熄焦低且均勻。低水熄焦是對傳統(tǒng)濕法熄焦的改進,其與原有熄焦相比最大的區(qū)別:一是熄焦車采用定點接焦和定點熄焦;二是在熄焦過程中,水量按大小分段進行,即變流量噴水熄焦。

其熄焦原理為:先用小流量的水流熄滅熄焦車內的上部紅焦,在紅焦上面形成一個水-蒸汽-焦炭混合層,然后再用大水量及其產生的蒸汽熄滅車廂內的紅焦。工藝簡圖如圖1所示。

圖1 低水分熄焦原理

3 低水分熄焦對生產操作的影響

3.1 傳統(tǒng)濕法熄焦工藝對生產操作的影響

普通濕法熄焦工藝中熄焦過程采用一段下水工藝,即熄焦車接焦后,進入熄焦塔,熄焦水泵自動接通電源一次性下水90～120秒后,熄焦水直接通過熾熱的焦炭,把焦炭的潛熱帶走而達到熄焦的目的。

傳統(tǒng)濕法熄焦在生產操作中主要存在以下幾個弊端:

(1)接焦均勻性不易控制。接焦均勻性指的是成熟的焦餅推出后,熄焦車按照出焦速度移動車輛,使焦炭盡量的均勻分布于整個熄焦車箱內。接焦的均勻性將直接影響焦炭的水分。由于熄焦塔內的下水管分布均勻,各處下水量一致,所以無論接焦后,車廂內焦炭前部起大堆,還是后部起大堆,勢必會導致熄焦時局部焦炭熄不滅,而其他部位焦炭水分過大現(xiàn)象的發(fā)生。

(2)熄焦不均勻。傳統(tǒng)濕法熄焦操作中,焦炭在熄焦車廂內呈倒錐形分布(如圖2所示),熄焦時,由于焦炭在1000℃以上遇到冷水后,產生大量的蒸汽,蒸汽在熄焦車車廂內部形成壓力較大的氣墊區(qū)。導致后來的熄焦水無法達到熄焦車底部,便在車廂底板流出,使車廂底部焦炭熄焦水量減少,紅火無法熄滅。若要進一步熄焦則需延長熄焦打水時間,位于熄焦車廂上部的焦炭,由于熄焦時間過長而使水分相對偏大,而且由于高壓墊區(qū)不能盡快消失,焦炭產生劇烈的撞擊,造成破碎,同時還會增大焦末的含量。

圖2 熄焦車車廂內焦炭圖

(3)熄焦過程必須進行動車操作。由于傳統(tǒng)濕法熄焦工藝的熄焦塔內下水管是均勻分布的,在出水管下方相對下水量大些而兩個下水管之間部位下水量較少,因此在傳統(tǒng)濕法熄焦在熄焦過程中必須進行動車操作,以確保熄焦均勻,熄焦車司機的操作難度較大。

3.2 低水熄焦工藝對生產操作的影響

攀鋼二期焦爐在4月中旬新上的低水熄焦系統(tǒng),對原有的熄焦塔進行整體拆除,在5#焦爐爐頭位置進行重建。熄焦車則采用保留原有的電機車,只更換新型熄焦車廂的方法。與傳統(tǒng)熄焦工藝相比,低水熄焦在生產操作上具有以下幾個優(yōu)點:

(1)由于新熄焦車與老熄焦車相比車廂較短而且深,司機在進行接焦、熄焦操作時都無須動車,采用定點接(熄)焦即可。這種操作方法的優(yōu)點是焦炭表面的輪廓及其在熄焦車廂中的分布對每爐焦炭都是一樣的,避免了使用常規(guī)熄焦車時在車的一端堆積大量焦炭,導致熄焦不均。

(2)低水熄焦系統(tǒng)使用柱狀水流代替噴射,改善了焦炭在深度方向的水分分布,同時使用兩段式熄焦,開始的低壓水既冷卻了頂層焦炭,又穩(wěn)定了焦炭表面,防止焦炭在高壓水熄焦段時從熄焦車廂中迸濺出來,之后的高壓水會迅速滲入焦炭內部熄滅焦炭,達到了短時間內完全熄焦的目的。

4 低水熄焦工藝對焦炭質量的影響

4.1 傳統(tǒng)濕法熄焦對焦炭質量的影響

對于攀鋼二期焦爐而言,使用傳統(tǒng)濕法熄焦時對焦炭質量的影響主要體現(xiàn)在對焦炭水分的影響上,具體有以下四個方面:

(1)熄焦水泵易堵塞。傳統(tǒng)的濕法熄焦熄焦時熄焦水由水泵直接送至熄焦塔噴灑水管,熄焦水量一般約2 m3/t(焦),熄焦時間90～120 s,熄焦后的水經沉淀池和清水池將粉焦沉淀后,繼續(xù)循環(huán)使用。并且熄焦均采用生化復用水循環(huán)熄焦,熄焦水固化物顆粒及油類物質含量高,水質變化大而頻繁,熄焦水泵因而容易堵塞,熄焦時間難以穩(wěn)定。這些因素直接制約著冶金焦水分的穩(wěn)定性。

(2)熄焦不均。對于煤化工廠二期焦爐而言,爐齡已達19年,加之來煤質量不穩(wěn)定,造成焦爐爐頭部位成焦情況不好,造成熄焦車廂兩端頭所接的爐頭焦空隙大吸水較多而發(fā)黑,而熄焦車中部的部分紅焦又消不透火的情況。

(3)熄焦車司機操作技能參差不齊。傳統(tǒng)的濕法熄焦工藝,熄焦車司機在進行接焦和熄焦操作時,為保證接焦、熄焦的均勻性都必須動車三次以上,因此由于每個司機的操作技能不同就會導致接焦、熄焦的均勻性不同,從而影響焦炭水分情況。

(4)二次打水的影響。采用傳統(tǒng)濕法熄焦工藝熄焦時,熄焦車中部有很大一部分紅焦消不透火,卸到晾焦臺上需進行補充打水。由于二次打水操作是由大溝放焦崗位人員直接用熄焦水管噴灑紅焦,因此崗位人員的操作技能以及責任心對焦炭水分造成直接影響,控制難度較大,焦炭水分不穩(wěn)定,上下波動較大。

因此采用傳統(tǒng)的濕法熄焦工藝熄焦時,以上這些因素直接導致了焦炭的溝下水分波動較大,日穩(wěn)定性不好。下圖3是使用低水熄焦工藝前,3月1日至4月15日焦炭溝下水分日均值圖。

圖3 使用傳統(tǒng)濕法熄焦工藝時焦炭溝下水分日均值圖

由上圖可以看出采用傳統(tǒng)的濕法熄焦時,焦炭的溝下水分日均值很不穩(wěn)定,高則達到2.7%低則只有0.5%,波動較大,不利于煉鐵高爐的生產。

4.2 低水熄焦工藝對焦炭質量的影響

攀鋼二期焦爐低水熄焦工藝于2009年4月16日開始正式投入運行,截止到8月,該工藝整體運行良好,現(xiàn)針對低水熄焦工藝對焦炭質量的影響分析如下。

4.2.1 配合煤及焦炭質量狀況

為了準確得出低水熄焦工藝對焦炭質量的影響,因此重點選取了使用該工藝前后3月、4月、5月份的數(shù)據(jù)作為參考。

二期配合煤的綜合質量情況,數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

表1 二期配合煤質量

從上表1可見二期配合煤質量在這三個月期間基本保持穩(wěn)定,因此不考慮配合煤對焦炭質量的影響。現(xiàn)對使用低水熄焦工藝前后的焦炭質量情況進行統(tǒng)計見表2。

表2 低水熄焦工藝使用前后的焦炭質量

4.2.2 焦炭質量指標分析

1、焦炭水分

從表2統(tǒng)計的數(shù)據(jù)中可以看出使用低水熄焦工藝后焦炭的水分標準偏差有所改善,5月比3月降低了0.094%,波動減小,穩(wěn)定率提高。

攀鋼二期焦爐采用低水熄焦工藝后,由于工藝的改變熄焦車司機在進行接焦和熄焦操作時不需動車,降低了操作難度,打水時間也從原來的120 s減少到55 s,熄焦后只在車門處有少量紅焦,熄焦效果較好。圖4中統(tǒng)計了4月16日到5月底焦炭溝下水分日均值的數(shù)據(jù),從圖中可以看出,溝下水分日均值基本在1.5%～2.5%這個區(qū)間波動,波動較小,穩(wěn)定率較高。

圖4 使用低水熄焦工藝后焦炭溝下水分日均值圖

2、焦炭的揮發(fā)份、灰分、硫分

從表2中可以看出,5月焦炭的灰分和硫分指標對比3月份的變化情況,均與配合煤質量變化相一致;揮發(fā)分則無明顯變化,由此說明該工藝對焦炭的揮發(fā)分、灰分以及硫分這幾項指標的改變沒有直接的聯(lián)系。

3、焦炭的冷、熱態(tài)強度

由表2可見5月份二期配合煤的G值較3月份下降了1.36%。但從表3可以看出,5月二期焦炭的抗碎強度指標(M40)較3月相比卻高出了0.84%,冷態(tài)強度得到提高。焦炭的反應性降低了0.7%,反應后強度提高了0.14%,熱態(tài)強度也得到改善。

主要原因分析:由于低水熄焦采用兩段式熄焦,熄焦時間短,高壓水對紅焦的瞬間沖擊使得成焦情況不好的焦炭很容易被擊碎,一些焦炭碎塊和焦粉焦面一起隨著熄焦水沖出車外,車廂內剩余的焦炭經過晾焦臺晾干后,再做轉鼓時不容易破碎,抗碎強度得到提高。因此采用低水熄焦工藝過后,有利于焦炭冷態(tài)強度的改善。

4、焦末含量

從表2中也能看出,二期焦末含量從3.57%下降到2.74%,下降了0.83%。主要由于采用低水熄焦工藝后,由于高壓水的沖擊,焦炭上附著的焦粉焦面會被高壓的熄焦水被沖出車外,使得焦炭中焦末的含量得到降低。因此,低水熄焦工藝對焦炭中焦末含量的降低起到了積極的作用。

5 結論

綜上所述,攀鋼二期焦爐采用低水分熄焦工藝后不僅在生產操作上具有優(yōu)越性,重點是能使冶金焦水分保持穩(wěn)定,并將水分控制在較低較穩(wěn)定的水平內,同時,對冶金焦的冷、熱態(tài)強度以及焦炭中焦末的含量也有所改善,對冶金焦總體質量指標的提高有著積極的影響。

另外該熄焦方式還縮短了熄焦時間,節(jié)約了熄焦用水,使得噸焦耗水量降低,達到降本增效、安全環(huán)保的要求。

1.姚昭章,鄭明東.煉焦學[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005:208～213.

2.楊天旺,漆明祥.攀鋼焦化技術進步與實踐[M].成都:四川科學技術出版社,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,助理工程師。