焦炉炉头补充加热方案优化及实践.pdf

第3 7 卷第6 期2023年11月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.6Nov.2023焦炉炉头补充加热方案优化及实践朱国鸽（吉林建龙钢铁有限责任公司焦化厂，吉林吉林13 2 10 4）摘要：焦炉炉头补充加热是焦炉使用高炉煤气加热时，改善炉头温度低的一种有效方法。增加焦炉炉头补充加热设施可提高焦炉炉头温度及炉头系数，降低炉头焦炭比例、焦饼中心温度及焦炉标准温度，节约煤气用量且降低炼焦耗热量和生产成本。传统焦炉炉头补充加热方案存在缺陷，本文通过对整体补充加热主管道设计布局的优化改进，提升了煤气在管道内气流分布，保证了炉头温度均匀，并在砖煤气立管阀门增加方便置换煤气的阀门，置换焦炉煤气后保持炉头温度，改进后方案通过实践取得了不错的效果。关键词：焦炉；炉温；炉头温度；补充加热doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.06.028中图分类号：TQ522.15文献标志码：A文章编号:10 0 8-12 6 7(2 0 2 3)0 6-0 0 9 5-0 3保证焦炉炉头温度不会因为过低而影响生产，所1焦炉炉头温度控制标准采用的标准温度要比实际需要的温度高出10 2 0，从焦炉加热与砌体完整性来看，边火道处于增加焦炉加热使用煤气消耗及成本。最不利的部位。往往由于供热不足或提前摘炉门2景影响焦炉炉头温度因素等原因，造成边火道温度过低，使炉头部位的焦炭不能按时成熟。不仅造成推焦困难，还会产生炉墙裂缝、剥蚀、变形等现象并加速炉体损坏叫，使装煤后炭化室炉头部位的墙面温度降到硅砖晶形转化点以下，逐渐造成砌体损坏，缩短炉体使用寿命。为防止炉头焦炭不熟以及因装煤后炭化室头部降温过多所引起的炉砖开裂变形，炉头温度应低于对应侧标准温度,不宜超过150(焦化厂按低于10 0 控制），当降低标温时，炉头温度不宜低于110 0；当大幅延长结焦时间时，炉头温度应保持在9 50 以上。炉头温度受大气影响波动较大，每个炉头温度与该侧炉头（边炉除外)平均温度差应小于50(边炉应小于6 0)。炉头温度过低还会导致炉头部位焦炭成熟度不够，造成焦炭质量下降，在焦炭推出过程中产生大量黑烟,影响环境。为2.1焦焦炉蓄热室密封焦炉蓄热室封墙的主要作用是密封和隔热然而，随着焦炉炉龄增加，蓄热室封墙的密封性能随之变差。焦炉生产时，蓄热室为负压，若封墙不严，空气漏人上升空气蓄热室，会造成炉头格子砖温度降低，炉头温度也相应降低；空气漏入煤气蓄热室，会使煤气在蓄热室上部燃烧导致炉头温度偏低，又使蓄热室顶部格子砖局部烧融，引起生焦现象及焦炉炉体的损伤。2.2焦炉看火孔压力焦炉看火孔压力一般规定控制在0 5Pa,无中间火道和炉头火道之分。就横排而言，因混合煤气在水平烟道内分布，静压呈现中间高炉头低的现象，炉头看火孔压力易出现低于中间火道现收稿日期：2 0 2 3-0 7-0 3作者简介：朱国鸽（19 8 6-）,男，辽宁科技学院应用化学专业，工程师，研究方向焦化炼焦工艺。96象。在0 5Pa的看火孔压力管理下，炉头温度经常出现负压。3焦化厂炉头温度现状焦化厂有2 座JN60-6型焦炉，已投产13 a，由中冶焦耐院设计，主要采用高炉煤气侧人的复热式焦炉及高炉煤气加热，炉头温度见表1。虽炉头温度符合工艺规定要求（炉头温度低于对应侧标准温度的值不宜超过150），但炉门改造变薄后，冬季炉头焦炭成熟度略差，炉头焦增加，为保证炉头焦炭成熟提高了焦炉标准温度，导致焦化厂标温高出同炉型焦炉表1炉头温度表机侧平焦侧平与标准温度差/周转时标准温均温度/均温度/机侧焦侧间/度/118312274改善焦炉炉头温度措施头补充加热设施焦炉炉头补充加热技术原理为焦炉使用高天津化工炉煤气加热时，在每座焦炉机焦两侧各铺设两段两排焦炉煤气管道，一排与单数的燃烧室炉头火道连接；一排与双数的燃烧室炉头火道连接，通过焦炉砖煤气道送人焦炉煤气补充加热，提高炉头温度。5焦炉炉头补充加热技术方案及优化改进通过考察其他厂焦炉炉头的应用情况及存在的问题，焦化厂的技术人员和管理人员充分研讨，对焦炉炉头补充加热设计方案进行了优化改进，具体技术方案如下。5.1整体布局设计采用在焦炉地下室煤气管道开孔2 组（共4处），引出焦炉煤气，分别接入机、焦侧炉头火道的下喷管。同时配套增加加减旋塞、交换旋塞、交换搬把等设备。92882023年11 月20.51275/1315增加焦炉炉炉头补充加热每段管道约40 m，整体存在管道两段始端部位煤气量大、炉头温度高，末端中间位置火道炉头低的问题。5.1.1传统设计存在的问题1)焦炉煤气主管道两端开孔设计见图1a，因(a)2)焦炉煤气主管道由两端焦炉煤气支管道末端法兰与主管道连接见图1b，优点为作为炉头补充加热管道的同时，可方便补充边炉燃烧室其他温度低的立火道温度（温度正常时不补充加热的火道增加盲板），同时节省煤气管道材料消耗成本；缺点为管道较长导致始、末端流量相差大，高炉煤气置换焦炉煤气操作时，需要拆除边炉燃烧室其他不补充加热火道小孔板，操作不便(b)图1焦炉炉头补充加热主管道传统设计布置图5.1.2优化改进整体加热管道分两段进行设计（焦炉地下室焦炉煤气主管道1/4处开孔供给机焦侧1-3 0 号炉头火道；3/4处开孔供给机焦侧3 1-6 1号炉头火道)。气流由两端向中间分布改为中间向两端分布，减少煤气在管道内气流压降，管道内气流压力相对均匀，煤气量在管道内分配更均匀有利于炉头温度稳定（见图2）。第3 7 卷第6 期图2 焦炉炉头补充加热主管道改进布置图5.2局部布局焦炉炉头温度补充加热采用机、焦侧各补充1个边火道加热（机侧1火道、焦侧3 2 火道）。在每一段管道中，一排与单数的燃烧室炉头火道连接。一排与双数的燃烧室炉头火道连接，通过焦炉砖煤气道送人焦炉煤气补充加热（见图3）。朱国鸽：焦炉炉头补充加热方案优化及实践道及分管直径并非按照正常焦炉煤气加热管道直径设计，造成了焦炉煤气加热时使用炉头加热管道炉头温度无法满足焦炭成熟要求。优化改进措施为在砖煤气道在原边火道砖煤气立管下部增加DN40旋塞阀门（见图4)；原焦炉煤气边火道小孔板处不用增加盲板，高炉煤气加热时此阀门关闭，高炉煤气置换为焦炉煤气加热后，打开此阀门，利用原有焦炉煤气边火道正常加热，有利于高、焦炉置换煤气操作，同时防止焦炉煤气通过立管进入其他立火道且影响其他火道加热。9745图4焦炉炉头补充加热火道增砖煤气道旋塞阀改进图45。图3 焦炉炉头补充加热火道图5.3增加设计内容新增加补充加热焦炉煤气主管道与地下室焦炉煤气横排管直径（DN80）一致，分管直径采用DN20,旋塞阀+小孔板结构设计,新增分管并人砖煤气管道角度45保证煤气顺利进入砖煤气道内。传统设计砖煤气道立管处无阀门，在原焦炉煤气边火道小孔板处增加盲板；高炉煤气加热置换为焦炉煤气加热，利用补充加热火道煤气进行加热（用高炉煤气、焦炉煤气的加热均使用补充加热火道对边火道进行加热）。因设计为补充加热管道在高炉煤气正常加热的前提下，少量补充焦炉煤气燃烧即可提高炉头温度，补充加热主管456改造后效果改造后机侧炉头温度从118 3 上涨至12 3 0,改善了焦炉炉头焦炭成熟；焦炉炉头平均温度系数从0.8 7 提升至0.9 5；焦炉标准温度降低15，高炉煤气流量降低50 0 0 m/h，同时降低了焦炉总废气量、脱硫脱硝风机频率、氨水消耗及生产成本。参考文献：1刘保成，陈风昌，王洪博.改善炉头温度的双火道补充加热方案J.燃料与化工,2 0 13,44(5):2 8-2 9.