郭 飛，于進(jìn)江

（青島特殊鋼鐵有限公司 焦化廠，山東 青島266400）

青特鋼200 t/h干熄焦設(shè)備運(yùn)行實(shí)踐

郭 飛，于進(jìn)江

（青島特殊鋼鐵有限公司 焦化廠，山東 青島266400）

青特鋼200 t/h干熄焦裝置配置有干熄爐、高溫高壓自然循環(huán)鍋爐、分體式干熄爐裝入裝置、列管式焦粉冷卻裝置等，針對存在的焦炭落料不均勻、系統(tǒng)緩沖能力不足、裝入裝置穩(wěn)定性差等問題，采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施，保證了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，投產(chǎn)運(yùn)行1 a多來，干熄焦各項(xiàng)工藝值均基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

干熄焦；配置；雙斜道；運(yùn)行參數(shù)

青島特殊鋼鐵有限公司焦化廠2×65孔7 m頂裝復(fù)熱式焦?fàn)t，年產(chǎn)干全焦160萬t，與之配套200 t/h干熄焦裝置。該套干熄焦裝置額定處理焦炭能力200 t/h，采用高溫高壓自然循環(huán)鍋爐，于2016年4月投產(chǎn)。投產(chǎn)以來，青特鋼焦化廠在干熄焦技術(shù)大型化應(yīng)用過程中，不斷探索與創(chuàng)新，通過對設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，對運(yùn)行與操作進(jìn)行總結(jié)與完善，使大型干熄焦裝置在噸焦投資、運(yùn)行、維修成本和勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來。

1 干熄焦設(shè)備配置

1）干熄爐，干熄爐砌體為豎窯式結(jié)構(gòu)，自上而下分為預(yù)存區(qū)、環(huán)形風(fēng)道區(qū)、斜道區(qū)和冷卻區(qū)。青特鋼干熄焦加大了干熄爐預(yù)存段高度，以增加其預(yù)存緩沖能力；斜道區(qū)采用雙斜道結(jié)構(gòu)，并采用專利技術(shù)（ZL2011 2 0541061.0）設(shè)置有24組雙磚結(jié)構(gòu)的斜道柱；環(huán)形風(fēng)道采用內(nèi)外墻的結(jié)構(gòu)形式，各塊磚之間不再是“井”字型溝舌、溝槽固定在一起，而是采用“雙徑向舌槽”結(jié)構(gòu)，使環(huán)形風(fēng)道既成為一個(gè)整體，又能在一定程度上增加其膨脹活動(dòng)量，避免因圓周方向上的擠壓力而發(fā)生變形。表1為干熄爐主要參數(shù)。

表1 青特鋼干熄爐主要參數(shù) mm

2）鍋爐。配套鍋爐為高溫高壓自然循環(huán)鍋爐，采用膜式水冷壁及整體懸吊式結(jié)構(gòu)；二次過熱器受熱管采用不銹鋼材質(zhì)（321H），管組上部超音速噴涂有鎳合金，以提高其耐磨性能；省煤器管組外表面鍍鎳-磷；鍋爐吊掛管設(shè)有保護(hù)套管；膜式水冷壁加防磨板等防腐耐磨措施。解決鍋爐爐管腐蝕、磨損、膨脹、密封等問題，延長干熄焦鍋爐使用壽命。

與中溫中壓鍋爐相比，高溫高壓鍋爐雖然產(chǎn)汽量有所下降，但其實(shí)際發(fā)電量反而有所提升。提高蒸汽參數(shù)也可有效提高循環(huán)效率，特別是汽輪機(jī)的效率。傳統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)式鍋爐對強(qiáng)制循環(huán)泵的運(yùn)行可靠性要求較高，而自然循環(huán)鍋爐可避免這一問題，但其自補(bǔ)償能力相對較弱，運(yùn)行過程中也易發(fā)生循環(huán)停滯、倒流、汽水分層和下降管帶汽等故障，需要在操作過程中引起重視。干熄鍋爐采用自然循環(huán)方式，主要參數(shù)：額定蒸發(fā)量114 t/h，額定蒸汽壓力10.3 MPa，汽包工作壓力11.2 MPa，額定蒸汽溫度540℃。

3）其他設(shè)備配置。干熄爐裝入裝置，采用分體式結(jié)構(gòu)，區(qū)別于整體式，料斗及除塵管道固定于干熄爐爐口上方。這種結(jié)構(gòu)能夠減輕移動(dòng)部分的重量，從而降低驅(qū)動(dòng)裝置出力。

一次除塵焦粉冷卻采用列管式焦粉冷卻裝置，其結(jié)構(gòu)見圖1。內(nèi)設(shè)46根獨(dú)立冷卻套管，每個(gè)小水冷管中心為焦粉，外部兩層分別為冷卻水的進(jìn)水和回水，水冷管下部可向下自由膨脹。外部殼腔進(jìn)行充氮保護(hù)，防止發(fā)生粉塵爆炸。焦粉冷卻裝置上部設(shè)置焦粉緩沖倉，用以緩存高溫焦粉。

圖1 列管式焦粉冷卻套管

除塵風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，較傳統(tǒng)液力耦合器形式，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，且避免了冷卻水和油路系統(tǒng)發(fā)生堵塞或泄露的風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)工作量小，可靠性高。同時(shí)，變頻調(diào)速具有長期運(yùn)行節(jié)電優(yōu)勢明顯、調(diào)速響應(yīng)快、調(diào)節(jié)精度高等優(yōu)點(diǎn)。干熄焦的提升機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、鍋爐給水泵等的參數(shù)也都進(jìn)行了相應(yīng)的提高。

2 干熄焦系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)

2.1 焦炭落料不均勻

青特鋼大型干熄焦干熄爐預(yù)存段增高、爐徑增大、水平截面積增大，爐內(nèi)焦炭的料流形式發(fā)生了改變，同一水平面上的焦炭下落速度差別較大，焦炭靠近爐壁料流較慢，中心較快，進(jìn)而造成排焦溫度不均勻，氣料比增加。造成這種狀況的原因：1）新砌干熄爐爐墻較粗糙，阻力大。2）干熄爐直徑增加，漏斗效應(yīng)明顯，靠近干熄爐爐壁的地方成為流動(dòng)“死區(qū)”，由于“鼠洞”和粘性拱的形成與崩塌，導(dǎo)致焦炭料流也不穩(wěn)定。3）由于干熄爐高度及直徑的增加與料鐘尺寸的設(shè)計(jì)不匹配，導(dǎo)致爐內(nèi)布料不合理。

對裝入裝置料鐘尺寸多次進(jìn)行改變并試驗(yàn)，通過對料面變化和布料情況進(jìn)行對比分析，優(yōu)化爐內(nèi)焦炭布料情況；通過對干熄爐底導(dǎo)料棒進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化干熄爐圓周方向下焦的均勻性；另外，通過調(diào)整中央/周邊風(fēng)量配比，使其與中央和周邊的焦炭下落速度相匹配。通過以上手段使風(fēng)料比趨于合理，同時(shí)對鍋爐入口負(fù)壓、焦炭浮起有較大改善作用。另外，建議在設(shè)計(jì)時(shí)，增加中央焦炭溫度測點(diǎn)，以及時(shí)與周邊溫度對比并進(jìn)行調(diào)整，保證焦炭冷卻均勻性。

2.2 系統(tǒng)緩沖能力不足

大型干熄爐預(yù)存段加高增加了干熄爐的預(yù)存能力，但與其處理量的增加相比，其緩沖能力并未有實(shí)質(zhì)增加。當(dāng)上部煉焦工序進(jìn)行檢修或故障停止裝焦時(shí)，干熄焦預(yù)存區(qū)僅具備1 h左右的緩沖能力，進(jìn)而需要進(jìn)行降負(fù)荷調(diào)整。另一方面，大型干熄焦較中小型干熄焦循環(huán)風(fēng)量增大，當(dāng)排焦或運(yùn)焦系統(tǒng)故障，需停止排焦時(shí)，系統(tǒng)熱量降低速度會(huì)很快，此時(shí)需要進(jìn)行大幅降風(fēng)操作，進(jìn)行保溫保壓。在控制系統(tǒng)降負(fù)荷速度時(shí)，還要兼顧干熄爐砌體耐材，防止其損壞，還要保證鍋爐自然循環(huán)系統(tǒng)的安全性。

針對上述情況，干熄焦在提高裝/排焦系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，還通過加強(qiáng)對上部煉焦工序及下部運(yùn)焦工序的管理，嚴(yán)格控制停機(jī)時(shí)間。一方面，嚴(yán)格控制焦?fàn)tK2系數(shù)，提高裝焦的均勻性和計(jì)劃性；另一方面，加強(qiáng)對焦倉的合理分配和運(yùn)焦線的點(diǎn)檢維護(hù)力度，減少停排焦時(shí)間。干熄焦系統(tǒng)內(nèi)充分發(fā)揮干熄爐預(yù)存室的緩沖功能，根據(jù)出焦計(jì)劃計(jì)算出排焦曲線，以達(dá)到均勻排焦的目的，增強(qiáng)干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用雙皮帶的輸焦方式，確保干熄焦排焦的穩(wěn)定通暢。

2.3 裝入裝置穩(wěn)定性差

大型干熄焦裝入裝置多采用分體式結(jié)構(gòu)，在一定程度上減輕了裝入裝置的重量。但干熄爐爐口尺寸增大，爐蓋及其配重質(zhì)量相應(yīng)增加，原設(shè)計(jì)忽略了對驅(qū)動(dòng)裝置作用力及行程的統(tǒng)籌考慮，導(dǎo)致在運(yùn)行過程中問題較多。主要體現(xiàn)在裝入裝置運(yùn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，開關(guān)過程中晃動(dòng)較大；電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流波動(dòng)大，影響電機(jī)及變頻器使用壽命；驅(qū)動(dòng)裝置連桿及電動(dòng)缸底座受力較大，出現(xiàn)變形甚至斷裂。

針對以上問題對裝入裝置驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了技術(shù)改造，將連桿受力點(diǎn)適當(dāng)上移，同時(shí)適當(dāng)增加電動(dòng)缸行程，使其受力與行程匹配更加合理；并對爐蓋及配重進(jìn)行優(yōu)化改造；同時(shí)，對變頻器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，增強(qiáng)其運(yùn)行穩(wěn)定性。

另外，大型干熄焦焦粉冷卻裝置處理能力應(yīng)大幅提高。除由于焦炭處理量增大外，焦炭落差增大，在爐內(nèi)擠壓摩擦的時(shí)間增長，焦粉量相應(yīng)增加。同時(shí)，風(fēng)量加大也會(huì)導(dǎo)致焦粉量進(jìn)一步增加，較中小型干熄焦焦粉量一般會(huì)增加4倍左右。因此，其冷卻處理能力也要相應(yīng)的增加。若處理能力達(dá)不到，將導(dǎo)致排灰溫度過高，損壞后序輸灰系統(tǒng)設(shè)備，進(jìn)而影響干熄焦系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。除此以外，由于處理量的增加，裝入/排出裝置的襯板、料鐘等耐磨設(shè)備的使用壽命也會(huì)縮減，應(yīng)適時(shí)進(jìn)行檢修更換。

3 干熄焦運(yùn)行分析

青特鋼干熄焦系統(tǒng)自投產(chǎn)運(yùn)行以來，通過前期的工藝調(diào)整和設(shè)備改造磨合，目前運(yùn)行穩(wěn)定。干熄焦系統(tǒng)部分運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 青特鋼干熄焦系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

通過1 a多的運(yùn)行分析，干熄焦各項(xiàng)工藝值均基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。其中排焦溫度、鍋爐入口壓力較開工初期也得到了極大的改善。

4 結(jié)語

從青島特殊鋼鐵有限公司焦化廠200 t/h干熄焦的實(shí)際運(yùn)行情況看，大型干熄焦系統(tǒng)雖然在設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備配套、管理控制上仍需改進(jìn)和提高，但通過工藝技術(shù)優(yōu)化，新設(shè)備、新材料的使用融合，解決了焦炭落料不均勻、系統(tǒng)緩沖能力不足、裝入裝置穩(wěn)定性差等問題，大型干熄焦技術(shù)將逐步走向成熟，并實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行，使大型化設(shè)備的優(yōu)勢得到充分展現(xiàn)。

Operation Practice of 200 t/h CDQ Equipment in Qingdao Special Steel

GUO Fei，YU Jinjiang
（The Coke Plant of Qingdao Special Steel Co.，Ltd.，Qingdao 266400，China）

TQ520.5

B

1004-4620（2017）05-0032-02

2017-05-27

郭飛，男，1984年生，2008年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)?，F(xiàn)為青島特殊鋼鐵有限公司焦化廠干熄焦主任，工程師，從事干熄焦生產(chǎn)運(yùn)行工作。