焦炉耗热量影响因素的分析

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影响捣固焦炉焦炭热性能的因素及改进措施

影响捣固焦炉焦炭热性能的因素及改进措施

影响捣固焦炉焦炭热性能的因素及改进措施炼铁过程中,焦炭既作为燃料为冶炼过程提供热源,又作为主要的还原剂。

为了维护高炉料柱的透气性,使高炉能够正常运行,需要焦炭有一定的块度和强度。

通常意义上的冷强度指标已不足以全面评价高炉用焦炭的质量,更主要的是对焦炭在高炉中抗劣化能力(热反应性)的评价。

XX焦化制气厂新建成的两座捣固焦炉分别于2007年7月和2008年6月投产,捣固焦炉在扩大炼焦煤资源的同时,能够改善焦炭的冷强度,但焦炭的热性能波动大,为使焦炭反应性(CRI )和反应后强度(CSR)满足1350m3高炉的要求,我们对影响焦炭热性能的各因素进行了分析和试验,通过优化配煤方案,改进配煤系统的操作和控制方式,有效地提高了焦炭质量。

1 原料煤状况我厂的煤源主要来自云南省曲靖、富源、宣威,贵州省的盘县和四川攀枝花等地,供煤点相对较多,煤的质量不稳定。

由于煤本身具有复杂的组成结构和理化性质,即使同一变质程度的煤,甚至同一矿井煤的性质也不完全一样;其次是洗煤厂认识到工业分析数据的可加和性,利用高挥发及低挥发煤种进行比例配合,以达到炼焦用煤的挥发分指标,故仅用工业分析已不能准确判断来煤质量的真实性,只有经过煤镜质组反射率数据分析及直方图分布,以区分人为混煤和自然变质程度煤种,才能真实、准确反映出煤的本质,其准确性是其他方法无以替代的。

对各系列洗精煤进行镜质组反射率试验,其质量指标(2008年1~8月加权平均值)见表1。

我厂的1/3焦煤中的茨门沟和盘江两个煤种属单种煤,煤质相对较好,最大胶质层厚度Y分别为22. 9mm和22. lmm, 粘结指数G分别为87. 4和90. 1,其次是羊场煤,胶质层厚度为20. 7mm, 粘结指数为87. 0。

而补木煤、恩圭2 5号焦煤和攀罗15号焦煤属复杂混煤,煤质相对差。

2 影响焦炭热性能的因素2.1 原料煤质量原料煤是影响焦炭质量的主要原因之一,包括煤的变质程度、煤中杂质影响、煤的结焦性能等。

焦炉能耗分析与余热利用技术_张欣欣

焦炉能耗分析与余热利用技术_张欣欣

第47卷 第8期 2 0 1 2年8月钢铁Iron and Steel Vol.47,No.8August 2012焦炉能耗分析与余热利用技术张欣欣1, 张安强1, 冯妍卉1, 刘 健1, 张长青2, 于振东2(1.北京科技大学机械工程学院,北京100083; 2.中冶焦耐工程技术有限公司,辽宁鞍山114001)摘 要:焦化产业作为高能耗、高污染产业,具有巨大的节能减排潜力。

以焦炉物料平衡和热平衡计算为基础,计算焦炉的热效率,对焦炉的能耗进行分析。

采用回收焦炭显热的干熄焦技术、荒煤气余热利用技术和以焦炉废气余热为热源的煤调湿技术,以充分利用焦炉支出热,达到节约能源、改善环境、提高经济效益、降低炼焦耗热量和提高焦炉生产能力的目的。

关键词:焦炉;物料平衡;热平衡;干熄焦;荒煤气余热;煤调湿;余热利用文献标志码:A 文章编号:0449-749X(2012)08-0001-04Energy Consumption Analysis and Technologies ofWaste Heat Utilization for Coke OvenZHANG Xin-xin1, ZHANG An-qiang1, FENG Yan-hui 1,LIU Jian1, ZHANG Chang-qing2, YU Zhen-dong2(1.School of Mechanical Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2.ACRE Coking and Refractory Engineering Consulting Corporation,Anshan 114001,Liaoning,China)Abstract:Though coking industry is highly energy-consuming and heavily air-pollutant,it has tremendous potentialof energy saving and emission reduction.Based on the material balance and heat balance calculation,thermal effi-ciency of coke oven was calculated and energy consumption of coke oven was analyzed.To make full use of wasteheat of coke ovens,such technologies as coke dry quenching(CDQ),waste heat recovery of raw gas and coal mois-ture controlling(CMC)via recovered heat of flue gas should be adopted.It is expected to save energy,improve en-vironment,enhance economic returns,and improve the coke oven production.Key words:coke oven;material balance;heat balance;CDQ;waste heat of raw gas;CMC;heat recovery基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2009AA063301)作者简介:张欣欣(1957—),男,博士,教授; E-mail:xxzhang@ustb.edu.cn; 收稿日期:2012-03-26 焦化行业是中国国民经济的重要组成部分,在中国经济建设与发展中起到了至关重要的作用。

焦炉高耗热量原因分析及其措施

焦炉高耗热量原因分析及其措施

a= 1 0 一 0

4 7 9( 2 6 0 ( o7 一 . C ) )
() 2 、
14 精 煤 水分 含量 .
精 煤 的含 水 量对焦 炉生 产和 焦炭质 量都 有很 大 影 响 。水 分含 量 高 , 焦耗 热 量 大 , 焦 时 间 长 , 炼 结 因
式 中 : C 2 、 (O) ( 2— — 烟 气 中 c 2C ( O ) C 、 0 ) o 、 O
焦 炉 高耗 热 量原 因分 析 及 其措 施
范春 芳 , 白淑 梅 , 田 光
( 山西三维集团股份有限公 司, 山西 洪洞 0 1 0 ) 4 6 3
摘要 : 分析 了焦饼 中心温度 、 空气过剩系数 、 炉体状态 、 精煤水 分含量对焦炉耗热量 的影 响, 介绍了 降低焦炉耗热量应采取的措施 , 即控制焦饼的中心温度 、 降低空 气过剩系数 、 改进 炉体的密封状况
分与 空气过 剩 系数 。
表 2 焦 炉 小 烟 道 废 气 成 分 与 空气 过剩 系数
数, 此值可按废气含量进行计算L 。 2 J
炼 焦 厂根 据 火嘴 形式 、 型 的不 同及 燃料 和空 炉 气的混合 不 能十分 完 全 的缘 故 , 保证 煤气 完 全燃 为
收 稿 日期 :080 —6 2 0 61
烧 , 际空气 用量 与理论最 少空气 用量不 同 , 实 入炉 的 实际空气 量要 大一 些 。 空气 过剩 系数 的计算 公式见 第 5 5页式 () 2。
表 1 结焦时 间和焦饼 中心温度的关 系
根据 焦炉秩 序上 升和下 降气流分式 可确定 分烟
道 吸力 , : 即
p 吸=P+P 上 T—
() 1

6m焦炉的耗热量与温度管理

6m焦炉的耗热量与温度管理
万方数据
/
科研与生产
热制度。
! 焦炉炉头温度
!"" 焦炉炉头所需热量 但可 #、 $ 号焦炉燃烧室边部设计为四联火道, 以认为机侧炉头所需热量主要由 % 号与 ! 号火道 联合提供, 焦侧炉头所需热量主要由 &! 号与 &% 号 火道联合提供。对 #、 $ 号焦炉炉体表面散热的测 量及对炭化室煤料干馏过程中所需热量分配的计 算表明, #、 $ 号焦炉机焦侧炉头所需热量分别占机 焦侧总热量的 %$ ’ 左右。但实际生产中, 为避免 炉头焦炭因温度过高而在摘开炉门时大量垮下, 一 般在结焦末期焦炭成熟时炉头部位焦饼中心温度 应比中间部位焦饼中心温度控制稍低, 这就是说, 实际炉头热量需要量可以比理论计算值稍低。 !"! 炉头温度偏低的原因分析 $ 号焦炉施工时是在安装废气盘及单叉时才 将小烟道衬套埋设进去, 导致单叉处不严密。正 是这一隐患的存在, 焦炉烘炉及开工初期, 蓖子砖 部位较大的膨胀更进一步加重了单叉处的不严 密。# 号焦炉改进了砌筑方式, 在砌筑小烟道的 同时就将小烟道衬套砌筑上去, 效果较好。 中间 #、 $ 号焦炉蓄热室封墙为里层粘土砖、 层断热砖、 外层再砌筑粘土砖的结构, $ 号焦炉砌 筑时断热砖与粘土砖之间的灰缝不太饱满, 而且 使用了部分残缺的断热砖, 随着烘炉及投产后炉 体的膨胀, 加上蓄热室封墙表面灰缝的松动、 脱落 等原因, 必然影响蓄热室封墙的严密性。# 号焦 炉砌筑时对上述方面重点进行了控制。 蓄热室封墙保温效果不好, 将直接造成进入 燃烧室边部火道的高炉煤气及空气的预热温度降 低, 在一定程度上导致炉头温度降低。 $ 号焦炉 蓄热室封墙 &( 层到 %#( 层表面安装有硅酸铝纤 维保温罩, 但保温罩未覆盖的区域仍然散失了较 多的热量; 再加上 $ 号焦炉蓄热室封墙砌筑质量 的不足, 更加剧了该部位的散热。 !"# 处理及效果 针对上述 $ 号焦炉炉头温度偏低的原因, 主 要从以下几个方面进行了处理: (%) 密封小烟道衬套与小烟道接口处。 (!) 密封蓄热室封墙。 (&) 蓄热室封墙及斜道正面采用 ()* 复合保 温膏进行保温。 (+) 制定并保持合理的蓄热室吸力及焦炉加 %/

6m焦炉的耗热量与温度管理

6m焦炉的耗热量与温度管理

平均 , - .,’
月份对 ’ 号焦炉机、 焦两侧高炉煤气孔板换小, 支 管压力由原来的 &$$ 2 ’$$ 34 提高到 % $$$ 2 % #$$ 增加煤气的喷射力。 . 5 焦炉空气过剩系数 34, 在 % - #0 2 % - ,0 之间比较合适。 %-#-# 保证炉体各部位严密性及畅通性 焦炉炉体的保温部位必须有足够的严密性, 而炉体的气体流动结构必须保持畅通。在 #$$# 年年初, 针对 ’ 号焦炉 % 号、 0. 号燃烧室部分立火 道处炭化室墙面直立缝以及水平烟道处窜漏, 炉
武钢技术 !""# 年第 #! 卷第 ! 期
低, 也会使煤气消耗增加, 因此按设计周转时间组 织生产, 并保持加热制度的相对稳定有利于降低 煤气消耗。在实际生产中, 当焦炉的结焦时间及 配煤比发生变化时, 必须对焦饼中心温度进行及 时的测量, 来重新确定焦炉的标准温度。煤气支 管压力对煤气消耗也有一定影响。在 #$$# 年 ,
图 ! $%%! 年吨焦煤气消耗
头窜漏, 部分蓄热室封墙不严密, 上升管根部冒烟 等情况, 及时采取了喷补、 勾缝、 抹补等措施, 来保 证整个加热系统的严密性。另外, 由于 ’ 号焦炉 焦侧集气管状况不甚理想, 集气管泄漏的氨水通 过焦侧走台直接滴到焦侧废气盘、 单叉等部位, 腐 蚀较为严重, 造成废气盘保温层脱落以及单叉部 位泄漏, 也及时进行了抹补及勾缝处理。对蓄热 室阻力及五点压力的测量, 整个气体流动比较畅 通, 没有发现斜道口以及蓄热室格子砖堵塞等问
图 $ $%%$ 年吨焦煤气消耗
题。 % - # - , 保证焦炉正常操作及检修质量 操作水平的高低对焦炉的加热制度有很大的 影响, 在生产过程中, 要求生产操作人员严格按推 焦计划进行作业, 杜绝生产事故, 每月增加对焦炉 “三通一活” 的检查, 保证焦炉加热制度的稳定, 对 煤气流量的调节也比较有利。严格保证检修质 量, 减少非计划检修, 也可降低煤气消耗。

炼焦炉耗热量的计算

炼焦炉耗热量的计算

炼焦炉耗热量的计算
炼焦炉是用于生产焦炭的设备,它耗热量的计算涉及到多个因素。

下面我将从多个角度来回答这个问题。

首先,炼焦炉耗热量的计算与炼焦炉的类型和工艺有关。

常见
的炼焦炉有焦炉、半焦炉和煤气化炉等。

每种炼焦炉的工艺流程和
燃烧方式不同,因此计算方法也会有所差异。

其次,炼焦炉耗热量的计算需要考虑到炉内各个部位的热量损失。

炉内煤料的加热过程中,热量会通过辐射、对流和传导等方式
逐渐传递到煤料表面。

然后,煤料在炉内燃烧产生焦炭,并伴随着
煤气的生成。

在这个过程中,热量会通过煤气带走一部分,并通过
炉壁和烟道散失。

因此,计算炼焦炉耗热量需要综合考虑这些热量
损失。

另外,炼焦炉耗热量的计算还需要考虑到燃料的热值和燃烧效率。

不同的燃料具有不同的热值,而燃烧效率则受到炉内氧气供应、燃料的燃烧方式和炉内温度等因素的影响。

因此,在计算炼焦炉耗
热量时,需要准确测量燃料的热值,并考虑到燃烧效率的影响。

此外,炼焦炉耗热量的计算还需要考虑到炉内的热量平衡。


内的热量平衡是指炉内各个部位的热量输入和输出之间的平衡关系。

通过对炉内热量平衡的计算,可以确定炉内的热量损失和燃料的利
用率,从而进一步计算炼焦炉的耗热量。

综上所述,炼焦炉耗热量的计算涉及到炼焦炉的类型和工艺、
热量损失、燃料的热值和燃烧效率,以及炉内的热量平衡等因素。

为了准确计算炼焦炉的耗热量,需要综合考虑这些因素,并进行相
应的测量和分析。

焦炉炼焦耗热量计算与节能分析

焦炉炼焦耗热量计算与节能分析

焦炉炼焦耗热量计算与节能措施(冶金工业规划研究院,Email:dengdpan@)潘登摘要:介绍了炼焦耗热量的概念和几种不同基准炼焦耗热量及煤气热值计算方法,分析了炼焦耗热量的影响因素,提出了几项降低炼焦耗热量措施并分析了其节能环保与经济效益。

关键词:焦炉; 炼焦耗热量; 节能;效益Abstract: The concept and calculation on coking heat consumption and gas calorific value were introduced, and the effects of coking heat consumption were analyzed, several measures to reduce coking heat consumption were offered, and its energy saving, environmental protection and economic benefits were analyzed .Key Words: coke oven, coking heat consumption, energy saving, benefits 焦炉炼焦耗热量是指1kg装炉煤在焦炉中炼成焦炭所需供给焦炉的热量,是焦炉热工效率评价的重要指标之一。

它是评定炉体结构、焦炉热工操作和管理水平以及确定炼焦消耗定额的重要指标,也是确定焦炉加热用煤气量的依据。

炼焦耗热量占整个焦化工序能耗的80%以上,研究炼焦耗热量影响因素,采取有针对性的节能措施,有助于节省焦炉加热煤气用量,降低焦化工序能耗,对节能环保具有重要意义。

1 炼焦耗热量计算炼焦耗热量的计算和表示方法因计算基准和应用条件的差异而有所不同,在生产上主要有以下四种形式:(1) 湿煤耗热量湿煤耗热量是指1kg入炉湿煤炼成焦炭所需供给焦炉的热量,用q s表示。

(2) 绝对干煤耗热量绝对干煤耗热量是指1kg干煤炼成焦炭所需供给焦炉的热量(不包括湿煤中的水分蒸发和加热需要的热量),以q jg表示。

焦炉耗热量控制措施

焦炉耗热量控制措施

4 5 6 7
废气温度 入炉煤水分 周转时间 炉体、设备严密性和炉体 隔热保温 加热煤气温度
蓄热室封墙进空气、蓄热室单主墙串漏、煤气 强化热工管理,做好炉体修补和维护工作 旋塞或废气砣不严,耗热损失1% 加热煤气温度每提高10℃,煤气含水增加 3.5%,耗热量增加4% 降低加热入炉煤气温度。
8
9
装炉煤性质
气煤和瘦煤炼焦热高,当气煤从10%增加到30% 不同配煤比耗热量有差异。 时,耗热量增加54KJ/kg 用高炉煤气时的耗热量比用焦炉煤气的大210- 对废气进行定期取样分析,准确计算空气过剩系 340kJ/kg 数,指导调火
10
加热煤气种类
ห้องสมุดไป่ตู้ 第 5 页
做好交换加热设备的检查与维护,确定合理的交 换时间 合计:散逸数量占煤气总耗量的12.5%
第 5 页
焦炉耗热影响因素及降低措施
序号 项目 1 2 3 影响因素 焦饼中心温度和标准温度 炉顶空间温度 空气过剩系数α 耗热量 措施 每增加50℃耗热量增加6%,焦炭带走的热量增 在保证焦炭成熟和顺利推焦前提下控制最低值 加5% 每增加10℃耗热量增加20KJ/kg 每增加0.1,使用焦炉煤气耗热量增加 25kJ/kg,使用高炉煤气增加30-40kJ/kg 升高25℃,耗热量增加增加25-35kJ/kg 增加1个百分点,耗热量增加33KJ/kg 增加1小时,耗热量增加1.5% 提高装煤高度炉温均匀稳定 对废气进行定期取样分析,准确计算空气过剩系 数,指导调火 保持格子砖清洁畅通,避免灰尘堵塞和高温烧结 加强备煤和配煤管理,有效控制单种煤水分 均匀合理安排推焦计划,加强炼焦设备管理,提 高K2
Q7 7%水的湿煤耗热量产;29.26--焦炉煤气化加热时每增减1%水分时耗热量的变化,kJ/kg; 33.44--高炉煤气化加热时每增减1%水分时耗热量的变化,kJ/kg。
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焦炉耗热量影响因素的分析
焦炉耗热量是焦炉热工效率的评价指标之一,它不但对节约焦炉煤气,降低能耗有意义,还是考核焦炉结构完善、炉体严密程度、焦炉热工操作及管理水平的主要参考指标。

1 焦炉耗热量现状
3座焦炉回炉煤气流量约占总流量的60%,计算得知,1#焦炉相当耗热量为3.273MJ/kg,2#焦炉为2.926MJ/kg,3#焦炉为2.967MJ/kg。

与红旗焦炉耗热量指标(一级焦炉指标为2.715MJ/kg,二级为2.925MJ/kg,三级为3.135MJ/kg)进行对比,可以清楚地看出,丰达公司3座焦炉耗热量明显偏
高。

2 影响因素分析
2.1 焦饼中心温度
1#焦炉焦饼中心温度分布如表1所示。

表1 1#焦炉焦饼中心温度℃
结焦时间/h 13 14 15 16 17
机侧
上部950 960 980 1000 1000
下部960 990 1010 1050 1050
焦侧
上部950 960 1000 1010 1050
下部970 1000 1040 1060 1060
焦饼中心温度是焦饼成熟的指标,生产中达到950~1050℃时焦饼便已成熟。

从表1看出,在结焦时间为13h时,焦饼便已成熟,焖炉时间达4h之多。

留一段焖炉时间,可以改善焦炭的质量,但焦炭质量的好坏主要取决于配煤质量和焦炉温度的均匀稳定,焖炉时间过长,焦饼中心温度过高,则焦炭带走的热量越高。

当焦饼温度在1000℃以上时再提高50℃,每kg 煤约增耗热量0.15MJ。

2.2 空气过剩系数
1#焦炉小烟道废气成分及空气过剩系数(α)如表2所示。

为使焦炉立火道内的煤气充分燃烧,要供给过量空气,过量空气与理论需求量之比为空气过剩系数,此值可按废气含量进行计算:
表2 1#焦炉小烟道废气成分与空气过剩系数
取样点
废气成分/%
CO2 O2 CO α
机侧下降3#烟道5.0 8.6 0.2 1.70
4#烟道5.2 8.4 0 1.69
焦侧下降3#烟道4.4 8.0 1.0 1.60
4#烟道4.0 8.0 1.2 1.61
适宜的α值是1.20~1.25。

由表2可以看出,α值较高。

空气过剩系数大,表明过剩空气量多。

多余的空气转入废气带走的热量增多,使炉温降低。

要维持高的炉温,就需要增加供热量,使耗热量增加。

另外,废气中CO含量偏高。

有数据表明,废气中含有1%的CO时,相当于3%~4%的焦炉煤气未
经燃烧,耗热量增加5%~6%。

2.3 炉头散热
1#焦炉炉头温度如表3所示。

表3 1#焦炉炉头温度℃
火道号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
机侧1020 1040 1060 1030 1060 1060 1070 1080 1060 1050 1050 1050 1060
焦侧1040 1060 1070 1040 1070 1080 1090 1090 1070 1070 1070 1060 1070
火道号14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
机侧1080 1070 1050 1040 1070 1070 1070 1080 1090 1070 1070 1060 1070
焦侧1080 1080 1060 1060 1070 1080 1090 1080 1100 1090 1090 1080 1090 从表3可看出,两侧炉头温度普遍低于规定值1100℃。

炉头火道处于最不利的部位,由于两侧炉头散热使两侧端部火道温度急剧下降。

当炉头温度过低时,会导致炉头焦炭不熟及装煤后炭化室头部降温过
多,出现炉砖损坏的情况。

从实际情况看,影响炉头温度的因素有:(1)出焦时炉门打开时间过长。

(2)蓄顶吸力过大及蓄热室封墙不严。

(3)炉头和护炉铁件的散热程度较大,使耗热量增加。

2.4 炉体状态
炉体状态好坏对炼焦耗热量有直接影响,丰达公司1#、2#焦炉炉龄分别为12年和10年。

由于长期使用,炉体承受高温、机械力等,墙面剥蚀,炉墙或顶砖裂缝,导致蓄热室及炭化室窜漏等,而蓄热室
和炭化室的窜漏,会造成煤气损失,增加耗热量。

3 改进措施
通过对耗热量影响因素的分析,找出了问题所在。

为此,采取了相应的措施来降低耗热量。

(1)加强炉温控制,在保证焦炭质量的前提下,将原定的标准温度由1160℃(焦侧)和1140℃分别降
至1150℃和1130℃,降低了10℃。

(2)通过多次实验对分烟道吸力和进风口开度进行调整,使空气过剩系数维持在1.4左右,最高不超
过1.5。

(3)改进工艺操作,一是尽量缩短推焦时炉门的打开时间,以减少热量的散失;二是增加装煤量,将每
孔3.850t湿煤的装煤量提高到3.980t。

(4)根据炉况制定维护和修理的措施,定期对炉体特别是炉门衬砖进行修补。

4 结语
焦饼的中心温度,空气过剩系数、炉头散热及炉体的密封状况是影响焦炉耗热量的主要因素,采取了
相应的改进措施后,3座焦炉耗热量均有明显降低,其中1#焦炉相当耗热量降为3.087MJ/kg,下降幅度达5.7%。

另外,由于严格了装煤量和炉温操作,使焦炭产量和质量也有较大提高。

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