空气导入方式对干熄炉温度场影响的模拟和研究

龙源期刊网

循环能源余热利用技术在工业生产中的应用《干熄焦余热发电篇》

作者：马龙平

来源：《城市建设理论研究》2013年第32期

摘要：本文介绍在工业炼焦生产过程的红焦熄灭中循环热能技术应用与余热发电热能回收利用。通过该项技术应用回收了过去一直废弃的这部分热能，实现了能源的循环利用，降低了生产能耗。节约了水资源，减少了对环境的污染，降低了炼焦生产成本，提高了炼焦生产的效益，益国益民。

关键词：循环；能源；技术；应用

中图分类号： F206 文献标识码： A

概述：工业生产中产生余热的项目很多，如水泥生产线排出的余热，铁合金冶炼生产线上电炉排出的余热以及玻璃生产线等排出的余热，上规模的目前大部分得到了回收利用发电，而炼钢企业的焦化分厂和独立的焦化企业在炼焦生产中刚出焦炉的红焦不易储存和运输，因此必须将红焦冷却熄灭，传统工艺采用喷水湿熄法，这部分热量白白浪费，还污染环境，这部分热量较大，因此冷却红焦放出的余热回收利用技术就显得重要和迫切。前几年引进乌克兰和日本“新日铁”的干熄焦技术，在国内的吸收、消化、试用与探索取得了明显效益；在国内鞍钢、马钢、宝钢、济钢、湘钢、莱钢等几大钢厂已开始干熄焦项目的建设，大规模的应用才刚起步。目前国内大部分独立焦化企业还使用传统湿熄焦方式生产，因此该技术发展空间较大。在炼焦工艺中刚出炉的红焦要把它冷却熄灭，因为焦炭本身就是燃料，从焦炉出来的红焦温度在1000±50℃左右。我们清楚构成燃烧的三要素有：①即燃料，②助燃剂即氧气，在空气中氧气的含量在18%左右；③达到燃点的温度。当赤红的高温焦炭与空气接触必然是燃烧掉了，如果是这样就失去了炼焦炭的意义。因此靠空气自然降温冷却显然是不可行，所以传统的炼焦工艺采用的是对刚出炉的红焦喷水降温熄灭，即湿熄焦。湿熄焦需要消耗大量的水资源，喷水冷焦产生的蒸汽不带压力，品质不能保证而无法规模化利用，这部分热能白白浪费掉还对环境及空气造成污染。因此熄焦工艺改革实现能源循环利用就世在必然。

精品文档

。 1欢迎下载 干熄焦烘炉方案

一、 干熄焦烘炉的目的

干熄焦系统由冷态逐渐升温到装红焦开工的温度，这一过程称为干熄焦烘炉。

干熄焦系统在筑炉工程结束、主体设备调试完毕后，在正式装红焦开工之前的重要一个环节就是干熄焦烘炉。所谓干熄焦烘炉，主要是针对干熄槽、一次除尘器的耐火材料砌体而言，特别是新建的干熄焦装置，其耐火材料砌体内含有大量的水分。如果这些水分不能很好地除去，当干熄槽装红焦后，砌体中的水分在高温作用下会变成高温水蒸汽。这些高温水蒸汽从砌体中逸出的过程中会冲刷砌体灰缝，造成灰缝火泥脱落，也会使一些含水的低温耐火砖产生裂纹甚至剥蚀；同时，水蒸汽在穿过红焦层时，与红焦反应可生成大量的H2 和CO，会造成循环气体内可燃成份浓度急剧上升，严重危机干熄焦等安全生产。

另外，干熄焦系统装红焦开工时，干熄槽预存段的温度也需要在800℃度左右，接近干熄焦正常生产温度。

干熄焦烘炉的目的就是有控制地、安全地除去砌体内的水分，并为开工生产准备条件。因此，干熄焦烘炉也分为两个阶段，即温风干燥和煤气烘炉两个阶段。温风干燥主要是以除去干熄槽及一次除尘器耐火材料砌体的水分为目的，通过大流量的温风使整个系统的温度缓慢上升；煤气烘炉以煤气作燃料，主要是加热干熄槽预存段的温度到800℃度左右，接近干熄焦正常生产温度，同时也持续将砌体中的精品文档

。 2欢迎下载 水分除去。干熄焦烘炉曲线见图1

图1 干熄焦烘炉曲线

二、 干熄焦烘炉应具备的条件

1、红焦运输设备、装入装置、排出装置所有单体试运转合格、系统联动试运转合格。冷焦负荷联动试验合格。各对位控制调试完成，动作可靠，辅助系统工作正常；

2、 干熄焦本体的计量、检测和控制系统（温度、压力、流量、料位、限位等）已经投入使用，且能正常工作；

3、气体循环系统风机及辅助设施单体试车合格。风机转数及风量调节正常，各计量、检测和控制系统（温度、压力、流量、振动等）已经投入使用，且能正常工作；

1 定义及特征

干熄焦余热发电技术，是指采用循环气体将红焦吹扫降温冷却，利用红焦的显热加热循环气体后，再由循环气体与余热锅炉进行换热，产生蒸汽用来发电的技术。在这一过程中，循环气体在系统内循环吸热、放热，以间接换热介质的作用来完成整个系统的热量传递，最终实现回收红焦的显热进行发电的目的。

干熄焦余热发电技术具如下优势特征：

（1）节能和经济效益

在焦炉的热平衡中被红焦带走的热量相当于焦炉加热所需热量的37%，干熄焦可回收红焦热量的80%。干熄焦过程中，被加热的循环气体经余热锅炉换热产生蒸汽，循环气体温度下降后，再循环使用，从而有效地利用红焦的显热，并可将回收的焦粉进行再利用；利用余热锅炉产生的高温高压蒸汽进入汽轮发电机组做功发电，最终将红焦的显热转换为电能，节能及经济效益十分明显。

（2）环境效益

干熄焦采用循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，可以免除湿熄焦过程中酚、氰化合物和硫化合物等有害物质对周围设备的腐蚀和对大气的污染。通过对焦粉的收集和处理，最后以高净化烟气排入大气。

（3）提高焦炭质量

干法熄焦过程是在循环气体逆流换热的过程中缓慢而均匀进行的，它没有湿法熄焦过程中存在的剧冷作用，干熄焦后焦炭机械强度、耐磨性、反应后强度均有明显提高，反应性降低。干熄焦过程中，因料层相对运动，增加了焦块之间的相互摩擦与碰撞，起到了焦炭的整粒作用，提高了焦块的均匀性。焦炭在预存室保温相当于在焦炉中的闷炉，进一步提高焦块的成熟度，使其结构致密化。

（4）扩大炼焦煤源

在保持原焦炭质量不变的条件下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量的10％～20％，有利于保护资源和降低焦炭成本。

2 系统构成

干熄焦余热发电系统主要包括：干熄炉系统、气体循环系统、干熄焦余热锅炉系统、焦粉回收系统、红焦运输系统、冷焦运输系统、检修迁车台系统、地面环境除尘系统、空气压缩系统、汽轮机及发电机组系统、电站循环冷却水系统；电站化学水处理系统；站用电系统；电气接入系统；电站动控制系统；电站室外汽水管道系统；电站室外给水、排水、消防管网系统；以及为上述各系统配套土建、通讯、照明、环保、劳动安全与卫生、消防、供暖等辅助系统。

Ｉ工程建筑Ｉ　ｃｏＮｓＴＲｕｃＴ－ｏＮ】　干熄焦烘炉方案　刘全甲　（河北省安装工程公司第七分公司河北石家庄０５００００　Ｊ　摘要：干熄焦系统在筑炉工程结束后，由于自然干燥期较短，干熄炉内耐火砖、灰浆，浇注料以及　干熄炉得不得冷焦含大量水分，约３２吨左右，这些水分若不很好的除去，将会影响干熄焦今后的生产　安全及使用寿命，因此必须将这些水分除去。　关键词：干熄焦：烘炉升温；温风干燥　干燥作业是通过温风干燥及煤气加热的方法使干　熄炉的温度保持均匀平稳的上升，最后将干熄炉内耐火　材料的温度逐步上升到与红焦温度想接近，直到转入正　常作业。　一、烘炉升温作业分为三个阶段：　（１）烘炉前的准备工作。　（２）温风干燥作业。　（３）煤气烘炉干燥作业。　整个烘炉作业所需要的时间大约为１　４天　温风干燥阶段以干熄炉入口温度Ｔ２为主要管理温　度、煤气烘炉升温作业以预存室温度Ｔｓ为主要控制温　度。　憎蒴黜｛　ｆ　衙ｔ数ｆ岛　敏　滞罐ｆ簦　矧融・１２ｏＥ　５工　｝５蔑　ｌ０　／ｂ　…～…，．一一Ｌ…一　～一，．　Ｉ２０℃一ｇ００　Ｊｌ尤　ｊ　ｊ６五　９５℃　五　Ｊ　８ｏｏ　ｔ足　ｉ　１７　Ｋ　燃滔３　、　／　…　｝、　一　；　蟛　二、开工前应具备的条件　（２）各系统上的设备（锅炉及辅机、提升杌、装入装置、　排出装置、气体循环系统、除尘系统】单体、联动实处完　成，具备投产条件。　（３　３６个斜道上的调节砖　布置正确。　（４）烘炉所需的管道设备安装调试完。　（５）锅炉水压试验完，煮炉完成。各安全附件齐全、可　靠。　（６）开工的组织体系建立，人员安排到位。　（７）千熄炉系统上的所有温度、压力、流量、料位计、气　体分析仪、记录仪等仪表安装完毕，具备投产条惭　（８）ＰＬＣ、Ｅｌ系统调试结束。　（９）韵脚皮带系统达到运行条件，能源动力介质合格　工程收尾，现场清理工作结束。　三、温风干燥前具备的条件　㈠干熄炉、气体循环系统　（１）装冷焦。对冷焦进行造型，在冷焦上部铺设块矿，　铺设要均匀全面。　（２）安装煤气烘炉喷咀和观察火焰燃烧用监视器，准　备点火棒。　（３）在干熄炉顶部（３点）、干熄炉冷却室上部（４点）、　干熄炉冷却室下部（４点）、～次除尘（２点）安装温度计。　（４）安装温风干燥空气导入用调节板。　（５）一次、二次除尘器格式旋转密封阀拆除法兰并安　装防水板。　（６）温风干燥时应拆除下列电容式料位计并安装盲　板　①干熄炉上限料位１个（红焦投＾后安装）　②１ＤＣ灰斗料位计２个（煤气烘炉时安装）　￣２ＤＣ灰斗料位计２个【煤气烘炉时安装）　２３２　ｌ时代报告２０１３年２月　（７）阀门调整到温风干燥开始状态：　紧急放散阀　开（设置导入空气调节　板）　干熄炉入口挡板　开　炉顶放散阀　开　炉顶压力调节阀　关　气体放散旁通阀　关　集尘挡板　关　一次、二次除尘器排灰阀停止　冷却室排水孔　开　排出』京部放水阀　关淘嘞　开一　燃烧器一二次挡风挡板　关　排出检修用闸门　关（每班开—次）　仪表导压管　关（每班开一次）　气体分析仪—次阀　关　排出旋转密封阀一次阀　关【每班开一次）　循环气体均压管疏水阀　关　旋转密封阀　停止　其他仪表阀　管　（８）以下人孔处于关闭状态：锅炉上各人空门、循环　气体系统上各人孔门、一次二次除尘器各人孔门、干熄炉　上各人孔门、排出装置各人孔门。　（９）转入炉盖水封槽内充满水。　∞３６个斜烟道上的中栓全部关闭。　将紧急放散阀上的调节板开度在１／２左右。　㈡锅炉系统　（１）铂　气包水位在　．１０Ｏｍｍ。　（２）锅炉给水泵、除氧器给水泵、除氧器循环泵、加药　泵、取样装置、各监测仪表、汽包紧急放水阀、主蒸汽切断　阀、定排、连排电动阀、各气动电动调节阀等都处于随时　可投用状态。　（３　跏系统各压力表、水位计投用。　（４）循环风机要解除下列连锁：　①锅筒液位　ＬＬ及ＨＨ　②主蒸汽温度　ＨＨ　③除氧器液位ＨＨ及ＬＬ　④给水压力　ＬＬ　（＝）其它准备工作　（１）雷达料位计关闭（投红焦时再开）。　（２）提升机、装入装置、焦罐车、横移装置、除尘系统、　格。　（３）升温曲线、记录报表准备齐全。　（４）确认循环风机用氮气压力正常。　（５）确认各能源介质正常供应（氮气、煤气、仪表风、低　压蒸汽、除盐水、循环水等ｏ　（６）通过ＥＩ系统测量的各有关温度、压力、测量等仪　器、仪表处于测定状态。　四、温风干燥　㈠温风ｌ干燥的具体操作步骤　（１）低压蒸汽暖管。　（２）汽包液１翊空制在（卜＿１０Ｏｍｍ。　（３）副省煤器具备投运条件。　（４）锅炉加药用品准备齐全（氪、联氨、Ｎａ３ＰＯ４｝。　（５）确认锅炉系统各阀门处于正常的开闭状态。　（６）启动循环风机，适当控制风速。　（７）打刑氐压蒸汽阀门，开始吹入低压蒸汽进行升温　作业。　（８懦吼干燥的主要调整项目及基准如下：　①锅炉升温￣３０＂Ｃ　ｈ　②干熄焦温度Ｔ２：１ｏ℃ｈ，最大不超过２Ｏ℃ｈ．　到１６【卜１　７（　保持　③炉水水质：ＰＨ８ｌ５＾９８电导率６０ｇ．ｓ　ｃｍ　ＳｉＯ２＜　０．０３ｐｐｍ　④预存室压力０￣５０Ｐａ　⑤导入空气量根据升温的情况逐步增加。　⑥循环风机根据升温的情况逐步增加至　１７００００Ｎｍ３／ｈ。　（９）在升温作业中主要的调节手段。　①低压蒸汽的吹八量。　②导入空气量。　③循环气体量。　④装入炉盖的开度。　⑤系统压力的调整。　Ｏ磅锅炉的升温、升压。　①锅炉水位的控制可用连排或紧急放水阀来控制。　②随锅炉入口温度上升，要随时调整放空阀的开　度。　③各放空阀、疏水阀调整结束后，锅炉开始升压。　注：锅炉升温、升压按升温升压曲线进行。　在温风干燥期间应对各放水点进行放水作业　（１ＤＣ扫｝出部、２ＤＣ扫｝出音Ｂ、毒呙炉出口部、循环　机底音Ｂ、　干熄炉各放水点、排出各放水点）等。　五、煤气烘炉　当预存室温度达到１００％以上时即可，即温风干燥　作业结束．可进行煤气烘炉作业，在进行煤气烘炉前须进　行以下几件工作：　㈠温风干燥结束后的工作　（１）为防止　保持汽包压力　低压蒸汽继续吹＾。　（２废入炉盖关闭，水封槽的水要保持流通。　（３）关，Ｊ　顶放散蝶阀。　（４）拆除紧急气体放散阀上的临时盖板，关闭紧急气　体放散，水封槽；中水。　（５卜次除尘器冷却套管进水。　（６Ｊ｛ｌ吾环风胡停止运行。　（－二洛阀门开关状态的确认　（Ｉ）关闭紧急气体放散阀。　（２）关闭干熄炉入口挡板，中央进风关闭，周边进风　开５％。　（３）关小炉顶放散阀，循环风机启动后再开。　（４）关闭空气导＾阀。　（５）ｐ１压力调节阀保持５０％开度（风机启动后调整）。　（６）Ｐ１压力调节阀旁路阀关闭。　（７）循环出口旁路阀关闭。　（８　顶集尘管关闭。　（９卜一次、二次除尘器格式阀停止运行。　∞开启干熄炉冷却室各放水点。　ｄ嵋环气体系统放水阀常开。　关闭煤气燃烧器一、二进风口。　０　关闭排出检修闸门。　（ｉ黼炉系统的准备　（１）除氧器给水泵、锅炉给水泵、除氧器循环水泵随　时可启动状态，并启动相关电气连锁。　（２）除盐水箱水位正常。　（３　奂热器，副省煤器进水。　（４）除颦器投＾正常运行。　（５）加药装置，取样装置投＾正常运行状态。　（６　剐　水系统、减温水系统的阀门按规定开闭。　（７）１ＳＨ、２ＳＨ疏水阀微开，确保蒸汽流通。　六、烘炉结束　炉内的温度持续上升。当Ｔ５温度达到８００％，　煤气烘炉作业结束，燃烧器熄火正式进入装红焦作　业。　备注：Ｐ１预存室压力、Ｔ２循环气体入口温　度、Ｔ３冷却室下部温度、Ｔ４冷却室上部温度、Ｔ５预　存室温度、Ｔ６锅炉入口温度。