干熄焦工程项目设计方案

140t/h干熄焦工程项目方案设计北京奥福能源股份有限公司2013年3月目录1干熄焦工艺··················11.1概述·····················11.2干熄焦装置主要工艺参数（以下为一套干熄焦装置）11.3干熄焦工艺流程················21.4干熄焦装置的布置···············21.5主要工艺设备的功能及规格···········21.6干熄焦的环保措施···············171.7干熄焦工艺温度和压力指标···········182干熄焦热力系统·················192.1概述·····················192.2干熄焦热力系统的布置·············193焦处理装置···················313.1概述····················3113.2设施及主要设备···············3113.3其他····················322—1—1干熄焦工艺1.1概述甘肃兴华松迪化工有限公司新建焦炉及配套工程为2×55孔JNDK55-07型捣固焦炉，年产焦炭130万吨，小时焦炭产量127.1吨。为回收红焦的显热﹑降低能耗，减少污染，提高焦炭质量，本工程采用干法熄焦，干熄焦装置的处理能力为2×140t/h。先上一套140t/h干熄焦装置，分二期完成。当干熄焦装置年修或出现故障时，湿熄焦系统作为备用。1.2干熄焦装置主要工艺参数（以下为一套干熄焦装置）a）焦炉基本工艺参数焦炉配置2×55孔JNDK55-07型焦炉焦炉周转时间26h焦炉紧张操作系数1.07每孔炭化室干全焦产量30.044t小时焦炭产量127.1tb）干熄焦装置基本工艺参数干熄站配置1×140t/h允许焦炉的检修制度3次/d，1h/次每孔炭化室操作时间约12.4min入干熄炉焦炭温度950～1050℃干熄后焦炭平均温度≤200℃干熄时间约2h焦炭烧损率（设计值）≤0.95%入干熄炉的吨焦气料比约1280m3/t焦系统最大循环风量205000m3/h循环风机全压11.5kPa进干熄炉循环气体温度130℃出干熄炉循环气体温度880～960℃干熄炉操作制度24h连续，340d/a—2—干熄炉年修时间25d/a1.3干熄焦工艺流程装满红焦的焦罐车由电机车牵引至提升井架底部。起重机将焦罐提升并送至干熄炉炉顶，通过带布料器的装入装置将焦炭装入干熄炉内。在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换，焦炭被冷却至平均200℃以下，经排出装置卸到带式输送机上，然后送往焦处理系统。循环风机将冷却焦炭的惰性气体从干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉内，与红热焦炭逆流换热。自干熄炉排出的热循环气体的温度约为880～960℃，经一次除尘器除尘后进入干熄焦锅炉换热，温度降至160～180℃。由锅炉出来的冷循环气体经二次除尘器除尘后，由循环风机加压，再经热管换热器冷却至130℃左右进入干熄炉循环使用。干熄焦一、二次除尘器分离出的焦粉，由专门的输送设备将其收集在贮槽内，以备外运。干熄焦装置的装焦、排出、预存室放散及风机后放散等处产生的烟尘均进入干熄焦地面站除尘系统，进行除尘后放散。1.4干熄焦装置的布置干熄焦装置布置在2号焦炉的炉端台外，干熄炉－锅炉中心线垂直于焦炉中心线。干熄焦装置的提升井架横跨在熄焦车轨道上方，起重机直接提升焦罐。为方便起重机及装入装置中部分设备的维护﹑检修，在起重机上设置一台检修用电动葫芦；为方便排出装置中各设备的维护与检修，设有相应的检修平台。为方便巡检及检修人员的操作，在干熄炉构架的一侧设置了电梯及人行走梯。为方便熄焦车辆的维修及快速更换，在1号焦炉的炉端台外设置迁车台及其停车线。1.5主要工艺设备的功能及规格1.5.1红焦输送系统红焦输送系统将炭化室中推出的红热焦炭运送至干熄炉顶，并与装入装置相配合，将焦炭装入干熄炉内。主要设备包括电机车﹑焦罐车（运载车及圆形焦罐）﹑对位装置及起重机等。电机车与焦罐车采用定点接焦的方式接焦。为缩短电机车的操作周期，一台电机车牵引二台焦罐车。—3—当干熄焦装置年修或出现事故时，电机车牵引和操纵备用的一台湿熄焦车去熄焦塔湿法熄焦。1.5.1.1电机车(见焦化部分炼焦工艺说明书)1.5.1.2焦罐车焦罐车由旋转焦罐及运载车组成，总重约97.7t。a）圆形旋转焦罐圆形旋转焦罐主要由焦罐体及摆动的底闸门和吊杆等组成。焦罐体由型钢构架和耐磨内衬板构成。焦罐两侧设有导向辊轮，还设有与底闸连动的提吊罐体的吊杆。焦罐上部设有用钢管制成的圆环，与焦罐盖配合可减少罐顶散热和焦炭的燃烧。为保持焦罐底部与干熄炉顶装入装置的紧密贴合，焦罐底部设柔性遮挡罩。底闸门上设有缓冲顶头，以减轻罐体下落过程中对装入装置及运载车的冲击。焦罐的主要技术规格为：数量3个（2个操作，1个备用）焦罐形式圆柱筒形卸焦方式对开底闸门与吊杆联动﹑自动开启式结构型钢与钢板焊接结构焦罐有效容积约30.5t焦炭焦罐重40.5t主要材质：焦罐本体Q235-B内衬板QT600及耐热铸钢隔热材料陶瓷纤维毡底闸门本体0Cr19Ni10NbNb）运载车运载车主要由台车框架﹑焦罐旋转装置及焦罐提升导向轨道等组成。主要技术规格为：数量3台（2台操作，1台备用）形式四轴转向架低矮形（带有回转装置）结构型钢与钢板焊接结构—4—承载荷重不大于73t旋转部分荷重约55.5t旋转速度2～7r/min旋转速度的控制方式VVVF旋转用电机功率30kW运载车重量约57.2t移动方式由电机车牵引轨距2800mm轨型QU100制动方式气闸制动1.5.1.3对位装置为确保焦罐车在干熄站的准确对位及操作安全，在干熄站的熄焦车轨道外设置了一套液压强制驱动的对位装置。该对位装置主要由机械装置（含夹紧装置、油缸及底座）﹑液压系统（含液压站、管路及附件）及电控系统（含检测元件及控制操作柜等）等组成。其结构形式为液压推动式，即由两台相向设置的液压缸同步动作，强制推动焦罐车移位对中。液压系统采用双泵双电机（一开一备，轮换工作）系统，并设置液位计、温度控制器及过滤器等。其主要技术规格为：数量1套对位精度±10mm（锁紧后）液压缸2个，Ф100×250压力14MPa总重3.8t总功率33kW1.5.1.4起重机起重机运行于提升井架及干熄炉构架上，将装满红焦的焦罐提升并水平走行至干熄炉炉顶，与装入装置相配合，将红热焦炭装入干熄炉内，装完红焦后又将空焦罐放回到运载车上。起重机的特点是运行速度快、自动控制水平高。起重机本身设单独的PLC控制系统（双CPU热备），正常生产时与其他设备联动，车上无—5—司机操作。起重机的电控系统置于地面的电气室内。起重机的主要技术规格为：数量1台型式室外桥式专用吊车额定荷重（未含吊具及焦罐盖）~73t提升高度32.9m最大提升高度33.35m提升速度25、10、4m/min走行速度40、3.5m/min提升及走行的速度控制VVVF走行距离12600mm走行轨道QU100轨距12100mm走行对位精度±20mm提升停止精度±45mm1.5.1.5干熄炉顶维修用电动葫芦为方便起重机及装入装置中部分设备的维护与检修，在起重机的机械室外部框架上设置一台检修用电动葫芦。主要技术规格为：数量1台类型悬吊式电动葫芦额定荷重3t提升高度约57m提升速度7m/min横移速度20m/min操作方式悬置按钮开关B型—6—1.5.2干熄炉及供气装置1.5.2.1干熄炉1.5.2.1.1干熄炉及其外壳干熄炉为圆形截面的竖式槽体，外壳用钢板制做，内衬耐磨砖。在干熄炉内，从顶部装入的红热焦炭与从底部鼓入的冷循环气体逆向换热，将焦炭温度从1000±50℃冷却至平均200℃以下。干熄炉上部为预存室，中间是斜道区，下部为冷却室。设置在预存室外的环形气道通过各斜道与冷却室相通，环形气道的出口与一次除尘器的进口相连。预存室设有料位检测装置，还设有压力测量装置及放散装置；环形气道设有空气导入装置；冷却室设有温度、压力测量装置及人孔、烘炉孔等。1.5.2.1.2干熄炉及一次除尘器砌体用耐火材料干熄炉为圆形截面的竖式槽体，外壳用钢板制做，内衬耐火砖。在干熄炉内，从顶部装入的红热焦炭与从底部鼓入的冷循环气体逆向换热，将焦炭温度从1000±50℃降至平均200℃以下。干熄炉上部为预存室，中间是斜道区，下部为冷却室。设置在预存室外的环形气道通过各斜道与冷却室相通，环形气道的出口与一次除尘器的进口相连。预存室设有料位检测装置，还设有压力测量装置及放散装置；环形气道设有空气导入装置；冷却室设有温度、压力测量及人孔、烘炉孔等。干熄炉的主要技术规格为：数量1座预存室总容积471m3允许最大中断供焦时间约1.5h预存室直径Φ8040mm装料孔直径Φ3100mm冷却室总容积550m3冷却室有效容积489.9m3冷却室直径Φ9000mm干熄炉壳体总高度25315mm正常生产处理能力127.1t/h—7—入干熄炉的气料比≤1280m3/t焦干熄炉壳体主要材质Q235-Ｂ托砖板及浇注料焊爪的主要材质Q235-B、不锈钢（0Cr18Ni9及0Cr25Ni20）干熄炉装料口水封槽0Cr18Ni91.5.2.1.3冷却室有效容积及气料比干熄炉冷却室的体积以及冷却风量是影响焦炭冷却效果的最基本因素，同时也是影响干熄焦装置建设成本及运行费用的重要因素。冷却室的体积取决于焦炭在干熄炉内的冷却时间，而冷却时间主要取决于气体与焦炭间的综合传热系数。在气体与焦炭间综合传热系数的多种影响因素中最重要的是气体的流速，而气体流过焦炭层的阻力也与流速有关。而影响综合传热系数及气体压力降的因素较多且极其复杂，主要包括床层空隙率、流体粘度、流体流速、流体密度及焦炭颗粒直径；还包括焦炭在干熄炉内布料的均匀性﹑焦炭下降的均匀性以及冷却气体在干熄炉中分配和上升的均匀性等。本工程中因采用圆形旋转焦罐及在装入装置中设置钟型布料器，改善了干熄炉内布料的均匀性；采用电磁振动给料器振动给料、旋转密封阀连续排出，优化供气装置中风帽的形状、高度、中央风道的布置以及调整中央风帽与周边风环的送风比例等，实现了炉内焦炭的均匀下降和循环气流的均匀上升；在循环风机后设置热管换热器降低了入炉循环气体的温度，从而强化了干熄炉的冷却效果。采用以上改善干熄炉冷却性能的技术措施后，运用我国自主研发的“干熄炉流动流动与传热数学模型”分析软件进行计算，最终确定出经济合理的干熄炉冷却室容积和气料比。1.5.2.1.4干熄炉及一次除尘器砌体用耐火材料干熄炉砌体属于竖窑式结构，是正压状态的园桶形直立砌体。炉体自上而下可分为预存室﹑斜道区和冷却室。预存室的上部是锥顶。其装焦口因装焦前后温度波动大，且磨损严重，应采用热稳定性极好并抗磨损的砖。中部是桶形结构，下部是环形气道。环形气道是由内墙及环形道外墙组成的两重园环砌体。内墙既要承受装入焦炭的冲击力和强烈的磨擦，又要防止预存室与环形气道的压差窜漏，因而采用带沟舌的高强度砖。—8—斜道区的砖逐层悬挑，承托上部砌体的荷重，并逐层改变气体流通通道的尺寸。与焦炭换热后的循环气体从各斜道开口进入环形气道，在环形气道汇集后进入一次除尘器。因该区域温度波动频繁，冷却气流和焦炭尘粒激烈冲刷，砌体容易损坏且损坏后极难更换。因此，对内层砌体用砖的热震性﹑抗磨损性和抗折强度等要求都很高。园桶形的冷却室虽然结构较简单，但它的内壁要承受焦炭强烈的磨损，是最易受损害的部位。一次除尘器采用重力沉降方式，阻力损耗小，槽体体积庞大。槽顶部及挡墙底部均采用砖拱结构，结构简单，强度大。根据干熄炉各部位不同的操作环境和结构特点，本工程特选用以下几种耐火砖：由于干熄炉装焦口焦炭磨损严重﹑温度变化大；斜道区要承载上部砌体的荷重，并能在温度波动频繁的条件下抵抗气流的冲刷和焦炭粉尘的磨损，且不易翻修，因此选用了耐冲刷﹑耐磨、耐急冷急热性能极好，且抗折强度极大的莫来石--碳化硅砖砌筑。预存室下部直段既要承受热膨胀，又要承受内侧装入焦炭的冲击和磨擦以及外侧环形气道中高温气流的冲刷和粉尘的磨损；一次除尘器拱顶内侧和上拱墙要承受高温气流