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                干熄焦

                干熄焦

                  干熄焦原理簡述:
                      干熄焦是采用惰性氣體將紅焦冷卻的一種方法。在干熄焦過程中,紅焦從干熄爐頂部裝入,低溫惰性氣體由循環風機鼓入干熄爐冷卻室紅焦層內,吸收紅焦熱量,冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出,從干熄爐環形煙道出來的高溫惰性氣體經干熄焦鍋爐進行熱交換,鍋爐產生蒸汽,冷卻后的惰性氣體由循環風機重新鼓入干熄爐,循環使用。干熄焦在節能和改善焦炭質量方面優于濕熄焦。


                      干熄焦優點:
                      干熄焦裝置具有工藝先進、節能效益顯著的特點,在鋼鐵聯合企業中應用,可提高焦炭質量,降低入爐焦比,提高高爐生產能力,降低鋼鐵生產中的成本;又能從熾熱的焦炭中回收熱能產生蒸汽獲得直接的經濟效益。從環保的角度看,建設干熄焦裝置,可以減少因濕法熄焦排放大氣中的水蒸汽夾帶的酚氰等有害物質和粉塵污染,大大提高周邊地區空氣質量。

                      干熄焦工藝流程圖:

                1.png

                  干熄焦控制系統分為:
                      一、紅焦裝入系統
                      二、冷焦排出系統
                      三、干熄爐及供氣裝置
                      四、氣體循環系統
                      五、鍋爐系統
                      六、水處理系統


                     工藝簡述
                    一、紅焦裝入系統
                    電機車牽引焦罐臺車與攔焦車對位后,旋轉焦罐開始旋轉,旋轉平穩后向推焦車發出推焦指令,接焦完畢后,旋轉焦罐經減速位置停止在起初的停止位置上,停穩后,電機車牽引焦罐臺車走行至干熄爐提升井架底部,經APS定位夾緊后,接空罐。隨即滿灌對位與提升,將裝滿紅焦的焦罐提升至提升井架上限,到達上限后,提升機開始走行,達干熄爐上方時,裝入裝置也打開到位,提升機即開始卷下,焦罐落座后,提升機繼續卷下,焦罐底門在重力作用下與吊桿繼續下降,自動完成開門放焦動作。紅焦落入裝入裝置料斗后,經分料板與料鐘布料均勻地裝入干熄爐。

                   主要設備
                   干熄焦紅焦裝入設備由電機車、焦罐臺車、旋轉焦罐、APS定位裝置、提升機、裝入裝置以及各上限感應器等設備組成,起著接焦、送焦及裝焦等作用。

                   電機車
                   運行在焦側的熄焦軌道上,用于牽引、制動焦罐臺車,控制圓形旋轉焦罐的旋轉動作和完成接受紅焦任務。
                   旋轉焦罐
                   用來裝運從炭化室中推出的紅焦,并與其他設備配合,將紅焦裝入干熄爐內。焦罐在接焦過程中繞中心線旋轉,均勻布料。
                   焦罐臺車
                   由電機車牽引沿熄焦軌道運行,往返于焦爐與提升井架間運輸焦罐。 
                    APS對位裝置
                    確保焦罐車在提升井架下的準確對位及操作安全,主要由液壓站及液壓缸組成。
                    提升機
                    運行于提升井架和干熄爐頂軌道上,將裝滿紅焦的焦罐提升并橫移至干熄爐爐頂,與裝入裝置配合,將紅焦裝入干熄爐內。裝焦完畢后又將空罐經提升、走行和下降落座在焦罐臺車上。

                   裝入裝置
                   位于干熄爐頂部,與提升機配合將焦罐中的紅焦裝入干熄爐。它主要有兩個功能,按指令開閉爐蓋和把紅焦經裝入料斗裝入干熄爐內。



                二、冷焦排出系統
                      冷卻后的焦炭由電磁振動給料器定量排出,送入旋轉密封閥,通過旋轉密封閥的旋轉在封住干熄爐內循環氣體不向爐外泄漏的情況下,把焦炭連續地排出。連續定量排出的焦炭通過排焦溜槽送到帶式輸送機上輸出。
                     干熄焦冷焦排出設備由排焦裝置及運焦皮帶兩部分組成。排焦裝置包括檢修用平板閘門、電磁振動給料器、旋轉密封閥、吹掃風機、自動潤滑裝置、排焦溜槽等設備。


                冷焦排出設備


                平板閘門
                    安裝在干熄爐底部出口。正常生產時平板閘門打開。在年修或排焦裝置需要檢修時,關閉平板閘門防止干熄爐底部的焦炭落下。


                電磁振動給料器
                    是焦炭定量排焦裝置,通過改變勵磁電流大小,來改變電磁振動給料器的振幅,從而改變焦炭的排出量。電磁振動給料器內設有振幅和溫度檢測器。


                旋轉密封閥
                      把振動給料器定量排出的焦炭在密閉狀態下連續地排出。設有正反轉,正常生產時正轉,事故時反轉。   


                排焦溜槽
                    排焦溜槽是將旋轉密封閥排出的焦炭送至皮帶機的設備,以保證干熄焦裝置的連續正常運轉。排焦溜槽位于旋轉密封閥下部,旋轉密封閥連續排出的焦炭通過排焦溜槽中擋板的切換,排到指定的皮帶機上。


                吹掃風機
                    吹掃風機向電磁振動給料器、旋轉密封閥不間斷地吹入空氣,以保證設備殼體內部正壓,防止灰塵進入,延長設備使用壽命,同時降低電磁振動給料器線圈的溫度,電磁振動給料器線圈的溫度要求不高于設定值。當吹掃風機出現故障時,三通電磁切換閥自動切換到管道壓縮空氣或氮氣給電磁振動給料器和旋轉密封閥送風。
                 
                自動給脂泵
                    自動潤滑泵定時、定量地向旋轉密封閥的軸承和密封環提供潤滑脂。自動潤滑的時間間隔由人工設定,該裝置設有油位低下檢測及換向檢測等。自動給脂泵設現場單獨操作、中央控制室單獨操作和中控室PLC連動操作三種操作方式。       
                   
                運焦皮帶
                     由干熄爐冷卻段冷卻后的焦炭經平板閘門、電磁振動給料器、旋轉密封閥及排焦溜槽排至運焦皮帶上,由運焦皮帶將冷焦運走。運焦皮帶機上設有電子皮帶秤、高溫輻射計及超溫灑水裝置。電子皮帶秤對焦炭進行連續稱量,稱量值與設定值的偏差值前饋給電磁振動給料器,將排焦量控制在穩定的設定值范圍。當高溫輻射計檢測到排出的焦炭溫度超過設定的排焦溫度上上限時,噴水裝置啟動,噴水降溫,以防燒壞皮帶機。皮帶機機頭機尾落料點設吸塵點,為安全正常運行還設有皮帶糾偏裝置及拉繩開關。



                三、干熄爐
                    干熄爐是干熄焦的主體設備,不同處理能力的干熄焦操作單元選擇不同規格
                的干熄爐。

                干熄爐結構

                      圓型干熄爐由預存段、斜道區及冷卻段組成。干熄爐結構如圖1所示。干熄爐為圓形截面豎式槽體,外殼用鋼板及型鋼制作,內襯隔熱耐磨材料,干熄爐頂設置環形水封槽。干熄爐上部為預存段,中間是斜道區,下部為冷卻段。預存段的外圍是匯集36個斜道氣流的環形氣道,它沿圓周方向分兩半匯合通向一次除塵器。預存段設有料位計、壓力測量裝置、測溫裝置及放散裝置。環形氣

                道設有空氣導入裝置、循環氣體旁通裝置、氣流調整裝置。冷卻段設有溫度測量孔、干燥時的排水汽孔、人孔及烘爐孔。冷卻段下部殼體上有兩個進氣口,冷卻段底部安裝有供氣裝置。預存段用于接受間歇裝入的紅焦,具有緩沖功能,可補償生產的波動;在冷卻段,紅焦與低溫循環氣體進行熱交換,經降溫冷卻后排出;斜道區位于預存段與冷卻段之間,從干熄爐底部供氣裝置進入的低溫循環氣體吸收紅焦的顯熱后經斜道及環形氣道排出,并流經干熄焦鍋爐進行熱交換。

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                主要技術規格

                干熄焦裝置干熄爐的主要技術規格為:

                預存室容積                      320m3
                允許上限中斷供焦時間                1h
                預存室直徑                          ~8040mm
                裝料孔直徑                          ~3100mm
                冷卻室總容積                        580m3
                冷卻室容積                      420m3
                冷卻室直徑                          ~9000mm
                干熄爐總高度(含供氣裝置)          ~25900mm
                公稱處理能力                        130.35t/h
                排焦上限處理能力                    145t/h
                入干熄爐冷循環氣體量                ~180000 m3/h
                入爐循環氣體的噸焦氣料比            ~1250 m3/tJ


                干熄焦焦炭冷卻原理 


                      在干熄爐冷卻室,焦炭向下流動,循環氣體向上流動,焦炭通過與循環氣體進行熱交換而冷卻。焦炭的冷卻時間主要取決于氣流與焦炭的對流傳熱和焦塊內部的熱傳導,冷卻速度則主要取決于循環氣體的溫度和流速,以及焦塊的溫度和外形表面積等。

                 

                      進入干熄爐的循環氣體的溫度主要由干熄焦鍋爐的省煤器決定。省煤器入口的除鹽、除氧水溫度為104℃左右,出省煤器的循環氣體溫度可降為約160℃,由循環風機加壓后再經過熱管式換熱器進一步降溫至約130℃后進入干熄爐與焦炭逆流傳熱,干熄爐排出的焦炭可冷卻至200℃以下。離開1000℃左右紅焦的循環氣體可升溫至900~950℃,進入環形煙道匯集后流出干熄爐。


                    通過調節循環風機入口擋板來調節干熄爐內中央與周邊的進風比例,使排焦溫度趨于一致。

                  由于氣體循環系統負壓段會漏進少量空氣,O2通過紅焦層就會與焦炭進行反應,生成CO2,CO2在焦炭層高溫區又會還原成CO,隨著循環次數的增多,循環氣體里的CO濃度越來越高。焦炭熱解生成的H2、CO、CH4等也都是易燃易爆成分,因此干熄焦運行中要控制循環氣體中可燃成分濃度在爆炸上限以下。一般采取兩種措施進行控制:

                    一、連續地往氣體循環系統充入N2,對可燃氣體進行稀釋,再放散掉相應量的循環氣體;

                    二、連續往升溫至900~950℃的循環氣體中通入適量的空氣來燃燒掉增長的可燃成分,經鍋爐冷卻后再放散掉相應量的循環氣體。



                四、氣體循環設備

                      干熄焦氣體循環設備由循環風機、給水預熱器、干熄爐、一次除塵器、鍋爐和二次除塵器等組成。

                循環風機     

                      為氣體循環提供動力并根據工礦調整轉速調節循環風量。

                一次除塵器       

                      利用重力除塵原理將循環氣體中的大顆粒焦粉進行分離,減少循環氣體對鍋爐爐管(主要是二次過熱器管道)產生的沖刷磨損,達到保護鍋爐爐管的目的。


                氣體循環設備

                1DC緊急放散閥       

                     以備鍋爐爆管時緊急放散蒸汽。一次除塵器底部設有灰斗,用來收集焦粉?;叶放c4根水冷套管相連,水冷套管與貯灰斗相連。水冷套管上部設有料位計,達料位后水冷套管下部的排灰格式閥將焦粉排出至貯灰斗,貯灰斗上部設有料位計,達到料位后貯灰斗下部的排灰格式閥向刮板機排出焦粉。

                二次除塵器      

                      采用立式多管旋風分離除塵,將循環氣體系統中的小顆粒焦粉進行分離,達到保護氣體循環風機的目的。貯灰斗設有上下兩個料位計,料位達到上限,貯灰斗出口排灰格式閥向貯灰斗下面的刮板機排出焦粉,料位達到下限時停止排出焦粉(防止負壓進入空氣)。

                 焦粉收集裝置     

                      二次除塵器貯灰斗排出的焦粉由刮板機收集,經斗式提升機送入預除塵器后進入焦粉倉。焦粉經排灰格式閥及排灰閘門進入加濕攪拌機,經加濕攪拌處理的焦粉由汽車外運。



                五、干熄焦鍋爐

                干熄焦鍋爐的工作原理      

                      是利用吸收了紅焦熱量的高溫循環氣體與除鹽除氧純水進行熱交換,產生額定參數(溫度和壓力)和品質的蒸汽,并輸送給熱用戶的一種受壓、受熱的設備。干熄焦鍋爐是余熱鍋爐。

                干熄焦鍋爐的工藝流程      

                      干熄焦鍋爐干熄焦系統的重要組成部分。惰性循環氣體在干熄爐中冷卻紅焦后,吸收了紅焦熱量的高溫循環氣體經一次除塵器除去粗顆粒焦粉后進入鍋爐,鍋爐吸熱產生蒸汽,被冷卻的惰性循環氣體經二次除塵器除去細顆粒的焦粉,再由循環風機鼓入干熄爐繼續循環冷卻紅焦。

                       干熄焦鍋爐流程按本體煙氣系統流程、本體汽水系統流程和鍋爐系統分別簡述如下 :

                鍋爐本體煙氣系統流程 

                       吸收了紅焦熱量的循環煙氣從干熄焦冷卻室出來,經一次除塵器去除粗顆粒焦粉后從鍋爐入口進入,垂直往下先后經過二次過熱器、一次過熱器、光管蒸發器、鰭片管蒸發器、省煤器,然后從干熄爐底部引出。

                鍋爐本體汽水系統流程 

                       鍋爐給水由多級離心泵升壓后向鍋爐供水,除鹽除氧純水經省煤器預熱后進入鍋爐汽包。


                干熄焦鍋爐的煙氣流程圖

                1.png

                干熄焦鍋爐的工藝流程

                鍋爐汽包爐水可分為強制循環部分和自然循環部分。

                自然循環部分:

                       汽包爐水經汽包下降管進入膜式水冷壁,爐水吸熱汽化成汽水混合物經膜式水冷壁上升管返回汽包。

                強制循環部分:

                       汽包爐水由汽包下降管經強制循環泵送入鰭片管蒸發器與光管蒸發器,爐水吸熱汽化成汽水混合物經蒸發器上升管返回汽包。  

                      這兩部分產生的汽水混合物在汽包中進行汽水分離,飽和蒸汽由汽包上部導出,經一次過熱器升溫后,進入減溫器噴水減溫,然后進入二次過熱器繼續升溫,從二次過熱器引出的蒸汽即為外供主蒸汽。

                干熄焦鍋爐的汽水流程圖

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                干熄焦鍋爐子系統


                減溫水系統    

                       鍋爐主給水一部分送入干熄焦鍋爐噴淋減溫器,根據二次過熱器出口主蒸汽溫度,通過自動調節閥調節進減溫器的減溫水量,從而保證干熄焦鍋爐供出的過熱蒸汽的溫度達設定要求。

                排污及緊急放水系統  

                      鍋爐運行時,通過鍋爐給水進入鍋爐內的雜質,有很少部分會被飽和蒸汽帶走,大部分留在鍋爐水中。隨時間推移,爐水中含鹽量、水渣量將越積越多,可能造成爐管堵塞。因此,為了使鍋爐水的含鹽量和含硅量能維持在上限允許值以下和排除鍋爐水中的水渣,在鍋爐運行中,須經常放掉一部分鍋爐水,并補入相同量的給水,這稱為鍋爐排污。

                      鍋爐排污分連續排污和定期排污兩種工作方式。

                      連續排污:也稱為表面排污或上部排污,這種排污方式是從鍋爐汽包含鹽濃度很大的部位連續放出污水,以維持額定的爐水含量。排污量一般為鍋爐額定蒸發量的1%~2%;同時,緊急放水管道與連續排污管道也設在同一主管道上,保證事故狀態下,能夠開啟緊急放水管道上的電動閥門,快速將汽包內爐水放掉,保證鍋爐的安全穩定運行。

                      定期排污:也稱為間斷排污或底部排污。這種方式是補充連續排污的不足,定期從鍋爐水循環系統的低點,短時間內快速排放鍋爐水,從而排除鍋爐水中的沉淀物,以提高鍋爐水的品質。

                疏水、排氣系統   

                      排氣系統用于干熄焦鍋爐開工及運行的疏水及排氣,以保障干熄焦鍋爐系統安全經濟運行,減少汽水流失。

                二次蒸汽系統      

                      在干熄焦鍋爐連續排污擴容器內,對干熄焦鍋爐的連續排污水進行擴容分離。分離出二次蒸汽經外部熱力管網送至除氧給水泵站內的除氧器內給水,提高干熄焦鍋爐的利用率。

                循環冷卻水系統      

                      接至外部管線的循環冷卻水,冷卻干熄焦鍋爐系統運轉設備并經外部管線返回至冷卻塔循環使用。


                鍋爐用水及名詞術語解釋 

                    干熄焦系統采用高壓鍋爐產生蒸汽以推動汽輪機來發電,為保證蒸汽對汽輪機無腐蝕和結垢沉積,對水質要求非常高。為保證干熄焦系統的正常穩定運行,鍋爐及熱力系統不發生結垢、積鹽和腐蝕情況,須做好鍋爐水處理工作。

                鍋爐補給水

                    經各種處理的天然水(原水),水質達到補給水要求,用來補充鍋爐蒸發損失的水,稱為鍋爐補給水。補給水又有不同的名稱:1)澄清水2)軟化水3)凝結水。

                給水 

                   送進鍋爐的水稱為給水。

                污水 

                   為了保持爐水在相應濃度范圍內運行,從而防止鍋爐結垢和提高蒸汽品質。需從鍋爐中排掉一部分爐水,以排走由給水帶入的鹽分和鍋內的沉渣,這部分排出的鍋水稱為排污水。

                疏水 

                   指各種蒸汽管道和各種熱力設備中的蒸汽凝結水,稱為疏水。

                減溫水 

                   干熄焦鍋爐噴淋減溫器用水。減溫水用于調節過熱器出口蒸汽在允許范圍內,以保護過熱器管壁溫度不超過允許的工作溫度。

                減溫器     

                    是將冷卻水(鍋爐減溫水)加入過熱蒸汽中,調節過熱蒸汽溫度,保證鍋爐出口蒸汽的設備。

                飽和蒸汽 

                   在封閉容器內,當蒸發與凝結進行到相應時,液、汽兩相動態平衡時為飽和狀態。此時蒸汽為飽和蒸汽,液體為飽和液體,液、汽兩相溫度為飽和溫度,對應的壓力為飽和壓力。飽和蒸汽又分為干飽和蒸汽和濕飽和蒸汽。干飽和蒸汽即組成部分均為飽和蒸汽,濕飽和蒸汽即組成部分為飽和蒸汽和飽和液體。由飽和液體變成干飽和蒸汽所吸收的熱量稱為汽化潛熱,其過程溫度不變。通常所說蒸汽是指干飽和蒸汽。

                過熱蒸汽

                    在壓力下,對干飽和蒸汽繼續加熱使其溫度升高,此時的蒸汽為過熱蒸汽。其過熱溫度又稱為過熱度。

                鍋爐蒸發量

                 又叫鍋爐出力,表示鍋爐每h能夠產生的蒸汽量。

                干熄焦鍋爐

                    干熄焦鍋爐由“鍋”、“爐”、附件儀表及附屬設備構成?!板仭奔村仩t本體部分,包括鍋筒、過熱器、蒸發器、省煤器、水冷壁、下降管、上升管和集箱等部件;“爐”由爐墻和鋼架等部分組成。下面介紹干熄焦鍋爐結構。

                干熄焦鍋爐

                1.png

                鍋筒

                    

                  鍋爐的鍋筒,又稱汽包,是用鋼板制成的圓柱形容器。作用是匯集、貯存、凈化蒸汽和補充給水。

                  鍋筒筒體上設有上升管、下降管、安全閥、現場液位計、遠傳液位的平衡容器、現場壓力、遠傳壓力、排氣、開工用低壓蒸汽、停爐用充氮保護和鍋筒排污等接口。干熄焦鍋爐的鍋筒是匯集汽水混合物和使汽水分離的裝置,它接受從省煤器來的鍋爐給水,并接受蒸發器和鍋爐水冷壁來的汽水混合物,經分離后向過熱器輸送飽和蒸汽。因此,鍋筒是爐水加熱、蒸發和過熱這三個過程的連接樞紐。由于鍋筒內部儲存一定數量的水,對于鍋爐來說,短時間的供水中斷,不會立即發生事故。為了增加鍋爐的安全性,并同時應對外界負荷的改變,鍋筒內部儲存一定數量的水又能維持鍋爐相對的穩定性。


                省煤器


                     省煤器是由鋼管或鑄鐵管組成的受熱面,一般裝設在鍋爐尾部的煙道中,管內流鍋爐給水,管外為煙氣。給水經省煤器加熱后進入鍋爐鍋筒。

                  裝設省煤器是為了利用鍋爐煙道尾部低溫煙氣的熱量來加熱給水,以降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率。裝設省煤器還可以減少鍋爐蒸發受熱面,節約金屬耗量,降低制造成本。

                  給水在省煤器內可加熱至接近或等于飽和溫度。當給水經省煤器加熱后進入鍋筒時,避免了較冷的給水同鍋筒接觸時因壁溫不均而引起的熱應力,改善了鍋筒的工作條件。

                  省煤器管中工質一般由下向上流動,以利于排除空氣,避免產生局部氧腐蝕。


                蒸發器 

                  

                  蒸發器是干熄焦鍋爐主要產生蒸汽的部分,一般設置在干熄焦鍋爐的中部區域。

                  從鍋筒中引出的飽和水經下降管通過強制循環水泵壓入蒸發器,在蒸發器中與爐內煙氣換熱,產生的汽水混合物由上升管回到鍋筒,經鍋筒內汽水裝置分離后產生飽和蒸汽。

                  干熄焦鍋爐蒸發器一般包括光管蒸發器和鰭片管蒸發器。


                過熱器

                 

                    過熱器是將從鍋筒引出的飽和蒸汽或一定溫度的過熱蒸汽加熱干燥,并達到一定的過熱溫度,從而提高蒸汽過熱度,增加蒸汽熱焓。

                  干熄焦鍋爐過熱器一般由兩級過熱器組成,下段的部件稱為一次過熱器,上段的部件稱為二次過熱器。在一次過熱器和二次過熱器之間安裝了噴水減溫器,通過噴入減溫水控制二次過熱器出口的過熱蒸汽溫度。

                    


                過熱器

                    

                  過熱器是將從鍋筒引出的飽和蒸汽或一定溫度的過熱蒸汽加熱干燥,并達到一定的過熱溫度,從而提高蒸汽過熱度,增加蒸汽熱焓。

                  干熄焦鍋爐過熱器一般由兩級過熱器組成,下段的部件稱為一次過熱器,上段的部件稱為二次過熱器。在一次過熱器和二次過熱器之間安裝了噴水減溫器,通過噴入減溫水控制二次過熱器出口的過熱蒸汽溫度。



                水冷壁

                 

                     所謂水冷壁,是指在爐墻的一部分或全部表面上敷設水管,以吸收熱量,降低爐墻表面溫度。


                鍋爐爐墻

                 

                     鍋爐爐墻起著隔熱和密封的作用,形成煙氣的通道,并構成了爐膛和煙道等的外形。

                  鍋爐爐墻按結構形式一般可分為三種:重型爐墻、輕型爐墻和敷管式爐墻。



                安全閥

                  

                     安全閥是鍋爐的主要安全附件。在閥門進口側壓力超過其起跳壓力時,能突然跳起至全開的自動泄壓器件,是保證受壓設備和管道在一定壓力下安全運行的重要附件。當鍋爐內的壓力超過規定值(即安全閥的開啟壓力)時,安全閥即自動開啟,對外排放蒸汽。當安全閥的壓力降到規定值(即安全閥的回座壓力)時,安全閥自動關閉。

                干熄焦流程圖——總體流程





















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