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干熄焦實施關(guān)鍵問題的實踐與總結(jié)

李冬慶

（北京泰豪智能科技有限公司，北京102206）

【摘要】通過某焦化企業(yè)干熄焦項目的實施，從設(shè)計及設(shè)備的角度對過程中遇到的問題進(jìn)行了分析和總結(jié)，并對部分問題提出了解決方案。

【關(guān)鍵詞】干熄焦；技術(shù)；設(shè)備；總結(jié)

1　引言

干熄焦是采用惰性氣體熄滅冷卻熾熱焦炭的一種熄焦方法，它回收利用紅焦的顯熱，改善焦炭質(zhì)量，減輕環(huán)境污染[1]。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，干熄焦技術(shù)基本成熟，獲得了廣泛應(yīng)用。隨著設(shè)備大型化及系統(tǒng)集成水平不斷提高，干熄焦項目的投資增大，降低運行維保費用，提高運轉(zhuǎn)率成為提高投資回報追求的目標(biāo)。因此，提高項目實施的質(zhì)量水平，多方面借鑒已有成熟經(jīng)驗，從一開始進(jìn)行持續(xù)的設(shè)計、建設(shè)及運營維護(hù)質(zhì)量管理成為可能。

某焦化企業(yè)現(xiàn)有2×72孔4.3 m搗固焦?fàn)t，配套建設(shè)了一座125 t/h干熄焦項目。該項目屬于后期技術(shù)改造項目，與常規(guī)的干熄焦項目相比，其主要區(qū)別在于該項目不發(fā)電只對外供汽，采用的是方型焦罐、有橫移牽引系統(tǒng)和焦?fàn)t大煙道余熱系統(tǒng)。筆者通過該項目的實施，結(jié)合現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，從設(shè)計工作及設(shè)備角度對所遇到的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析和總結(jié)。

2　設(shè)計方面

設(shè)計工作對一個項目至關(guān)重要，是一個項目質(zhì)量保證的前提，也能給后續(xù)運營維護(hù)帶來便利。通過該項目的實施，對有關(guān)設(shè)計方面的經(jīng)驗進(jìn)行了分析和總結(jié)，具體如下：

（1）優(yōu)先采用運焦系統(tǒng)共軌技術(shù)方案，即干熄焦和濕熄焦的電機車和焦罐在一條軌道上運行，紅焦在電機車牽引下可以直接到達(dá)干熄爐或者熄焦塔，無需橫移牽引系統(tǒng)裝置。根據(jù)現(xiàn)場實際監(jiān)測每罐紅焦裝焦橫移牽引時間為1~2 min，平均耗時為1.5 min；同時，橫移牽引系統(tǒng)運行中故障點較多，給生產(chǎn)帶來不利影響。因此，此類項目應(yīng)優(yōu)先采用共軌技術(shù)方案，其顯著優(yōu)點是焦罐在電機車的牽引下直接運行到干熄爐下部，并進(jìn)入提升工序，系統(tǒng)簡單，每天節(jié)約時間可觀，大大便利了焦?fàn)t及干熄焦的生產(chǎn)安排和管理，減少了故障點，生產(chǎn)更為順暢。

（2）統(tǒng)籌焦?fàn)t大煙道余熱利用。本項目實施時建設(shè)了焦?fàn)t煙道氣余熱回收鍋爐系統(tǒng)，產(chǎn)生0.7 MPa的飽和蒸汽，用于干熄焦系統(tǒng)的熱力除氧。其優(yōu)點是充分利用了焦?fàn)t大煙道的煙氣余熱，解決了干熄焦除氧氣源的問題，減少了干熄焦系統(tǒng)對主蒸汽的自耗，經(jīng)統(tǒng)籌考慮，系統(tǒng)流暢，充分實現(xiàn)了能源梯級利用的目的。另外，熱管余熱鍋爐的使用實現(xiàn)了低溫高效傳熱，基本無需維護(hù)，穩(wěn)定性好。

（3）做好牽車臺的設(shè)計與改造。本項目在實施時未能考慮充分，導(dǎo)致目前不能在牽車臺上進(jìn)行焦罐臺車底板閘門的開關(guān)、檢修與維護(hù)，每次都要動用大型吊車吊至臨時檢修支架上，給維護(hù)工作帶來不便，增加了成本；其次，電機車和焦罐臺車上下線不便利，費時費力。因此，牽車臺的設(shè)計、改造要充分考慮到設(shè)備的檢修作業(yè)位置、空間和工裝，尤其是要便于焦罐底閘門的檢修；同時牽車臺的設(shè)計也要便于機車、焦罐的上下線，盡量采用輔助機械設(shè)備，減少人力投入。

（4）干濕焦系統(tǒng)要分開，即輸送及焦炭成品倉要實現(xiàn)干熄焦和濕熄焦的分開功能，避免干濕混合，影響產(chǎn)品質(zhì)量。這樣的配置便于焦?fàn)t能連續(xù)運行，干熄焦系統(tǒng)發(fā)生故障或檢修時，不影響焦?fàn)t的生產(chǎn)。

3　設(shè)備方面

設(shè)備的選型、檔次、技術(shù)水平等也是一個項目質(zhì)量的重要依據(jù)，選用質(zhì)量好、故障率低、壽命長的產(chǎn)品關(guān)系到干熄焦系統(tǒng)能否長期連續(xù)穩(wěn)定的運行，直接影響到運營維護(hù)工作量、成本，以及項目的生產(chǎn)效益。通過項目的實施，對有關(guān)設(shè)備方面的經(jīng)驗進(jìn)行了詳細(xì)分析，具體如下：

（1）選用干濕兩用型牽引電機車。干熄焦系統(tǒng)電機車所需要的牽引力遠(yuǎn)大于濕熄焦系統(tǒng)的電機車，設(shè)備選型時一定要采用干濕兩用型牽引電機車。據(jù)此，該項目正常生產(chǎn)時將一臺濕熄焦車常駐濕熄焦塔中，不影響干熄焦系統(tǒng)運行，電機車牽引干熄焦罐進(jìn)行生產(chǎn)；干熄焦故障時，電機車可迅速牽引濕熄焦車進(jìn)行工作，不影響焦?fàn)t的正常出焦。從確保生產(chǎn)連續(xù)性、簡化系統(tǒng)設(shè)備等方面來評價，選用干濕兩用型牽引電機車十分必要，使用效果顯著。

（2）焦罐臺車信號線隔熱保護(hù)。設(shè)備廠商所供設(shè)備在接焦過程中，經(jīng)常發(fā)生紅焦跌落在信號線穿線管上將信號線燒毀的故障。主要由于設(shè)備供應(yīng)商忽略了信號線路的隔熱防護(hù)措施，引起設(shè)備故障，不但影響生產(chǎn)、維修不便，而且存在安全隱患。針對此問題可以采取兩種方法加以解決，第一，將穿線管全部安裝在焦罐臺車下部，保證紅焦從任何角度跌落都不能與之產(chǎn)生接觸；第二，將穿線管安裝在槽盒中間，穿線管和槽盒之間用耐高溫石棉布填充后再蓋好槽盒蓋。由于受現(xiàn)場條件限制，項目采用第二種方案加以改造，運行效果良好。

（3）焦罐襯板需要提前進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計[2]。該項目由于軌道和焦?fàn)t之間的距離小，難以采用圓形焦罐，進(jìn)而選擇了方形焦罐，實際運行時發(fā)現(xiàn)焦罐襯板使用壽命很短，一般3個月左右，導(dǎo)致維護(hù)工作量和成本大為增高。經(jīng)過分析，焦罐襯板的使用壽命和襯板的大小、厚度、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，由于焦罐已經(jīng)定型，無法調(diào)整襯板的大小及厚度，僅可在材質(zhì)和局部結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化，以改善目前的狀況。因此，在焦罐設(shè)備設(shè)計時一定要從以下幾點進(jìn)行優(yōu)化，提高襯板的使用壽命，降低維護(hù)工作量，具體如：①減小單塊襯板的大小，降低熱脹冷縮的變形量，降低單塊更換成本；②適當(dāng)增加襯板厚度，提高強度，降低空鼓變形；③選用耐熱材質(zhì)；④優(yōu)化襯板加強筋的布置，通過數(shù)值模擬研究最佳的筋板布置方式，提高結(jié)構(gòu)強度。另外，襯板的設(shè)計還需要將一個上部吊耳和下部兩個掛鉤的安裝方式，改變?yōu)樵谏喜吭偌友b兩個掛鉤，安裝時將掛鉤用鋼筋與焦罐骨架焊接，下部調(diào)節(jié)掛鉤螺栓也用鋼筋與焦罐體骨架焊接[2，5]，以此來避免襯板掉入干熄爐內(nèi)卡壞旋轉(zhuǎn)密封閥。

（4）設(shè)置爐頂備用冷卻水箱。根據(jù)現(xiàn)有項目運行情況來看，干熄爐水封槽容易發(fā)生開裂[3]，其原因主要由于水封槽處于高溫環(huán)境，采用水冷措施，保持其正常工作狀態(tài)，一旦缺水或者供水中斷都會導(dǎo)致水封槽發(fā)生開裂的情況。為了避免此種情況發(fā)生本項目在爐頂增加了監(jiān)控錄像和一個備用冷卻水箱，一旦發(fā)生缺水事故，可以打開備用水箱閥門給水封槽供水，維持設(shè)備正常運行，實際效果良好。

（5）焦罐蓋的優(yōu)化設(shè)計。本項目試生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)矩形焦罐蓋在長度方向中間發(fā)生向下彎曲變形，導(dǎo)致兩端上翹蓋不嚴(yán)，而且有逐漸發(fā)展的趨勢。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，焦罐蓋是沿長度方向在中間斷開，現(xiàn)場再用螺栓拼接連接的，其連接方式和連接側(cè)材料的強度不足以承擔(dān)焦罐蓋本身的重量，因此發(fā)生變形。采取在焦罐蓋上部增加型鋼與焦罐蓋框架在拼接處兩側(cè)進(jìn)行焊接加強，使焦罐蓋的變形問題得到解決。由此可以知道，在焦罐蓋的設(shè)計中，要充分考慮拼接縫兩側(cè)的連接強度，最好將拼接縫設(shè)置在焦罐短邊一側(cè)，這樣拼接后也不會發(fā)生變形問題。

（6）循環(huán)風(fēng)機磨損預(yù)防。循環(huán)風(fēng)機是干熄焦的系統(tǒng)的核心設(shè)備，現(xiàn)在絕大多數(shù)項目采用一工，無備用的配置，這就要求風(fēng)機的故障率低，質(zhì)量要求高，特別要求擁有較高的抗粉塵磨損性能。實際使用中最容易發(fā)生風(fēng)機機殼、葉輪及風(fēng)管的磨損。鑒于風(fēng)機的重要性，本項目在實施時采取了幾項預(yù)防措施：①循環(huán)風(fēng)機入口增設(shè)氣體含塵量檢測儀，使得運行人員能第一時間掌握循環(huán)氣體中的粉塵含量及其變化，以指導(dǎo)生產(chǎn)；②降低了干熄爐及斜道口處氣體流速，減小氣體攜帶的焦粉量；③提高一二次除塵器的除塵效率；④提高風(fēng)機機殼及葉輪的耐磨性[5]。

（7）提升和走行雙電機配置。在干熄焦項目實施過程中為了確保運行安全，關(guān)鍵設(shè)備的選擇要以安全運行為首要條件。為了確保焦罐提升和走行的安全，本項目實施選擇采用提升和走行電機雙配置的方案，在任意一臺出現(xiàn)故障時，也不會影響生產(chǎn)，較常規(guī)系統(tǒng)更加安全可靠。

（8）采用風(fēng)機變頻。針對除塵風(fēng)機、循環(huán)風(fēng)機選擇采用變頻技術(shù)，淘汰了原先液耦或油壓調(diào)速器的設(shè)計方案，新方案降低了機械故障發(fā)生點，增大了設(shè)備可調(diào)節(jié)范圍，增強了變工況下的系統(tǒng)穩(wěn)定運行能力，節(jié)約電能。實踐證明這樣的選擇是正確的。

4　結(jié)語

通過一座125 t/h干熄焦項目的實施，對過程中涉及的問題從技術(shù)和設(shè)備兩個方面進(jìn)行了分析和總結(jié)。所實施項目經(jīng)過一年多的運行實踐表明，上述選擇具有積極意義，既提高了系統(tǒng)運行的連續(xù)性和安全性，又降低了檢修維護(hù)要求和成本。因受項目條件限制而未能實現(xiàn)的部分，也將給其他項目提供借鑒。

[參考文獻(xiàn)]

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[5]王亞東，趙云峰.大型搗固焦?fàn)t配套干熄焦的設(shè)計與開發(fā)[J].燃料與化工. 2013，44（2）：20-23.

Practice and Conclusion of the Key Issues in CDQ Implementation

LI Dongqing

(Beijing Taihao Intelligence Science and Technology Co., Ltd., Beijing 102206, China)

【Abstract】A coking plant implemented a coke dry quenching (CDQ) project. Problems during the implementation process of the project were analyzed and concluded from the angles of designing and equipment and solutions to some of the problems were also provided.

【Keywords】CDQ; technology; equipment; conclude

作者簡介：李冬慶（1979－），男，畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)，碩士研究生學(xué)歷，現(xiàn)從事工業(yè)余熱余壓利用技術(shù)，高效傳熱傳質(zhì)設(shè)備技術(shù)研究工作。

收稿日期：2015－09－18

【文章編號】1006-6764(2015)12-0024-03

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【中圖分類號】TQ520.6