新一代干熄焦技術的發展及應用
作者： 2016年07月13日 來源： 瀏覽量：
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摘要：介紹了新一代干熄焦技術的發展及應用，新技術的應用使干熄焦的檢修周期延長，并縮短了檢修時間，全干熄操作模式有望成為未來新建大型鋼鐵聯合企業干熄焦的操作模式，從而推進鋼鐵行業節能環保發展。 關鍵
摘要：介紹了新一代干熄焦技術的發展及應用，新技術的應用使干熄焦的檢修周期延長，并縮短了檢修時間，全干熄操作模式有望成為未來新建大型鋼鐵聯合企業干熄焦的操作模式，從而推進鋼鐵行業節能環保發展。
關鍵詞:干熄焦;長壽化;全干熄焦操作模式
我國的干熄焦技術發展迅速，但仍存在一些阻礙其發展的技術難題。中冶焦耐總結150余套干熄焦設計的成功經驗，借鑒現場使用情況的反饋，應用計算機仿真模擬技術等多角度綜合考慮，逐步確立了新一代干熄焦技術及其發展方向:干熄焦長壽化;干熄焦系列化、大型化及新型化;全干熄焦操作模式。
1新一代干熄焦技術的研發目的
新一代干熄焦技術是以實現其長壽化為主要發展方向，干熄焦的長壽化對鋼鐵企業生產意義重大。受常年高負荷、非均衡性操作及耐材質量、生產管理等因素影響，目前國內投產的干熄焦，特別是干熄焦砌體的使用壽命并不十分理想，絕大多數干熄焦需要1年小修(需停產20～25天)，3年中修(需停產45～50天)，5年大修(需停產60～70天)。國內大部分鋼鐵企業的焦爐均采用干熄焦為主、濕熄焦備用的熄焦方式。干濕轉換時，焦炭質量及水分的波動會造成高爐爐況和生產順行性變差。國內某企業在使用干熄焦炭正常生產及干熄焦檢修期間，4300m3高爐的生產技術指標見表1。
為了應對干熄焦檢修，高爐需退負荷約0．4，焦比平均上升28kg/t˙Fe，噴煤比平均下降20kg/t˙Fe，鐵水產量每天減少超過1000多t，煉鐵的經濟性受到很大影響。為保證檢修期間高爐爐況穩定順行，必須做出如下調整，并由此造成成本上升或經濟效益受損，主要包括:調整配煤比，從而增加煉焦成本;延長結焦時間以提高焦炭質量，造成焦炭產量下降、能耗上升;干熄焦自身發電產生的經濟效益損失;干熄焦檢修期間，高爐產量下降造成的損失;干熄焦檢修期間，高爐焦比及燃料成本的增加;焦爐加熱多消耗的煤氣及高爐煤氣產量下降致使煤氣發電產生的延伸效益損失;為干濕轉換，高爐退負荷造成的產量下降和燃料成本上升導致的損失。上述各項之和，每年造成成本上升高達5156萬元(2套130t/h干熄焦，對應2座4300m3高爐)。
2新一代干熄焦技術的主要特征及應用
2.1干熄爐砌體耐火材料的優化
1)裝焦口及斜道區選用了耐沖刷﹑耐磨、耐急冷急熱性能極好，且抗折強度極大的莫來石－碳化硅磚砌筑。有些工程斜道部位采用氮化硅結合碳化硅磚(或β－SiC磚)，使用效果良好。
2)環形風道區、一次除塵器拱頂內側可選用耐沖刷、耐磨、耐急冷急熱性能好的A級莫來石磚砌筑。
3)冷卻室可選用高強耐磨、熱震性好的莫來石剛玉磚砌筑，年修周期不低于3年。有些工程冷卻段位置使用耐磨澆注料預制塊，效果良好。
4)耐火泥漿的選擇上要求具有足夠的冷態抗折黏結強度。
2.2“矮胖型”干熄爐
確定合理干熄爐高/徑比，“矮胖型”干熄爐已運行多年，效果良好。
1)降低了干熄爐的高度，減小了冷卻段料層的厚度，降低系統阻力和裝置高度，從而降低運行成本。
2)改進環形風道內墻結構，降低斜道區負荷。
3)采用圓形旋轉焦罐、鐘形布料、分段供氣等技術，使干熄爐內同一截面焦炭粒度分布更加均勻，徹底消除因焦炭粒度偏析和料柱表面不規則性對氣流分布的影響，從而提高了冷卻效率。
4)運用計算機模擬仿真技術實現干熄爐及一次除塵器的結構尺寸的最優化設計。
2.3環形風道技術
為避免環形風道變形、倒塌，增強環形風道內墻的嚴密性及穩定性，采取如下改進措施:增加環形風道內墻厚度;磚與磚之間采用大溝舌咬合;增加環形氣道寬度，降低環形風道內墻高度。對環形氣道內墻所受的應力計算結果表明，新結構所承受的最大徑向應力和環向應力僅為原有結構的60%。通過對環形風道內墻受力情況的計算機模擬，結合計算機模擬結果，對環形風道區進行改進設計，在太鋼150t/h干熄焦、韶鋼140t/h干熄焦等多個工程中采用，應用該技術建設的超大型干熄爐實際生產效果良好，未出現任何環形風道倒塌或局部損壞現象。
2.4新型一次除塵器的應用
1)一次除塵器中部不設上部擋墻，徹底避免了擋墻倒塌的可能性。
2)一次除塵器出口高于入口，與其他不帶擋墻的一次除塵器相比，除塵效率提高10%，減少鍋爐及后續系統的磨損。
3)運用計算機模擬仿真技術實現一次除塵器結構和尺寸的最優化。
2.5新型分格斜道技術的應用
較大型干熄爐采用分格式斜道結構，可避免焦炭在斜道口的上浮現象，確保干熄爐連續穩定生產，可以改善斜道區的受力情況，提高斜道“牛腿”的壽命。斜道出口采用調節磚，可以有效避免干熄焦高溫導致的調節板軟化、中部下墜、脫落現象的發生。
2.6徑向換熱管式給水預熱裝置
1)采用徑向換熱管式給水預熱裝置代替傳統給水預熱器，可徹底避免露點腐蝕的發生。
2)徑向換熱管式給水預熱裝置中的熱管已由第1代的軸向式熱管改進為第2代的徑向式熱管，大幅提高了換熱效率。
2.7固定料斗式裝入裝置
由于大容積焦爐的單孔焦炭量較大，勢必會造成電動缸的負荷增加，將裝入裝置裝料斗拆分為固定料斗和移動料斗兩部分;集塵管道由移動式改為固定式;裝入料位的集塵由單側改為雙側;裝入裝置潤滑采用電動集中給脂。固定料斗式裝入裝置不僅放焦效果好，焦炭不堆積，且除塵效果顯著提高。
2.8焦粉冷卻裝置
焦粉冷卻裝置采用多管式結構、管殼式換熱器形式，代替傳統的三重套管式結構，并設置了焦粉緩沖倉和完善的料位控制系統。新的焦粉冷卻裝置具有冷卻效果好、使用壽命長等優勢。
2.9干熄爐頂水封槽增設循環水箱
給干熄爐水封槽用水循環利用增設1個循環水箱，按原設計4．6m3/h計算，每年可以減少37536m3工業水，且正常使用情況下無外排。
2.10新一代干熄焦技術應用實例
1)以金牛天鐵等190t/h干熄焦項目為標志的干熄焦大型化、長壽化和“矮胖型”為主要特征的新型干熄焦，取得了良好的使用效果，多個工程干熄爐斜道區運行4～5年。
2)為大型搗固焦爐配套的攀鋼西昌170t/h干熄焦項目(高海拔地區)，以無上部擋墻的一次除塵器等為特征的干熄焦技術，也取得了成功的驗證。
3)韶鋼140t/h、唐山建龍110t/h等中等處理能力的干熄焦工程，采取多項設備配置新技術，也取得了良好的使用效果。中冶焦耐現已形成了70t/h、75t/h、80t/h、90t/h、100t/h、110t/h、125t/h、140t/h、150t/h、160t/h、170t/h、190t/h及220t/h等系列干熄焦技術，并已完成了240～260t/h干熄焦的方案設計及設備三維建模。
3全干熄焦操作模式的工程業績
由中冶焦耐設計、總承包工程實現全干熄焦的操作模式的干熄焦主要有:寶鋼3期，4×50孔6m焦爐配備4×75t/h全干熄操作模式;寶鋼4期改造，2×55孔7m焦爐配備3×90t/h全干熄操作模式;寶鋼1期改造，4×50孔7m焦爐配備4×110t/h全干熄操作模式;寶鋼湛江，4×65孔7m焦爐配備4×140t/h全干熄操作模式;太鋼7、8、9號爐，3×70孔7．63m焦爐配備4×150t/h全干熄操作模式;本鋼二車間，2×45孔6m焦爐配備2×110t/h全干熄操作模式;馬鋼新區，2×70孔7．63m焦爐配備3×130t/h全干熄操作模式。
4結語
中冶焦耐在總結近年來我國干熄焦設計、建設、生產和操作經驗的基礎上，從理論研究、耐材開發、設計優化、施工及生產操作等多方面入手，應用計算機仿真模擬技術分析干熄焦砌體損壞機理;開發并試用新型耐材;優化關鍵部位砌體結構;結合工程實踐，完善施工、開工烘爐及生產操作規程;提升關鍵設備或關鍵部件的性能，使干熄焦的小修周期由1年延長至2年，中修周期由3年延長至5年，大修周期由5年延長至10年，同時縮短了檢修時間;承擔了國內外擁有自主知識產權的干熄焦設計及總承包工程150余項，已形成了干熄焦的系列化、大型化。全干熄操作模式有望成為未來新建大型鋼鐵聯合企業干熄焦的操作模式。
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