兩種推焦串序膨脹壓力和成焦速度的比較

陳旺，苗鈞

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

1 前言

在焦炭生產(chǎn)過(guò)程中，用煤配比的制定及儲(chǔ)煤、配煤過(guò)程的控制得到了生產(chǎn)企業(yè)的極大重視。為進(jìn)一步掌握焦?fàn)t干餾過(guò)程對(duì)焦炭生產(chǎn)過(guò)程影響趨勢(shì)，對(duì)比9-2推焦串序和5-2推焦串序生產(chǎn)時(shí)相鄰炭化室的膨脹壓力，分析哪種串序有利于減少膨脹壓力，便于推焦。對(duì)比分析了9-2推焦串序和5-2推焦串序生產(chǎn)時(shí)相鄰炭化室的成焦速度，分析哪種串序有利于焦炭快速成焦，以便在優(yōu)化實(shí)際生產(chǎn)操作時(shí)，相應(yīng)選擇合理推焦串序。

2 膨脹壓力和成焦速度的比較

焦?fàn)t推焦應(yīng)按照一定串序進(jìn)行，推焦串序是否合理對(duì)爐體壽命、熱量消耗、操作效率及機(jī)械損耗等均有影響。

選擇推焦串序主要考慮以下因素：

（1）使推焦炭化室兩側(cè)的炭化室處于結(jié)焦中期，即處于膨脹階段，支撐燃燒室，使?fàn)t墻在推焦時(shí)不因受壓而變形；

（2）新裝煤炭化室應(yīng)均勻分布于全爐，以利于集氣管長(zhǎng)向煤氣壓力和爐組縱長(zhǎng)方向溫度均勻分布；

（3）適當(dāng)縮短機(jī)械行程，提高設(shè)備的利用率。

從整體而言，9-2串序爐組方向溫度均勻性和集氣管負(fù)荷均勻性較好。5-2串序操作較為緊湊，作業(yè)時(shí)間和電耗較低。

2.1 膨脹壓力的比較

以42孔型焦?fàn)t為例，按照周轉(zhuǎn)時(shí)間20h，操作時(shí)間20min排推焦串序。大循環(huán)時(shí)間為5天，檢修時(shí)間為：T檢修=20-42×20÷60=6h，在一個(gè)小循環(huán)時(shí)間內(nèi)將操作和檢修分為三段，每段出爐14個(gè)，每段出爐時(shí)間4h40min，檢修時(shí)間2h。分別用9-2串序和5-2串序排推焦計(jì)劃見(jiàn)下表1，表2。

表1 20小時(shí)周轉(zhuǎn)時(shí)間9-2串序排列表

表2 20小時(shí)周轉(zhuǎn)時(shí)間5-2串序排列表

選取9-2串序中的32號(hào)炭化室作為出爐號(hào)，即5-2串序中的29號(hào)炭化室。由以上推焦計(jì)劃表，可以得到不同串序出爐號(hào)相鄰炭化室煤料的結(jié)焦時(shí)間（見(jiàn)表3）。

表3 20h周轉(zhuǎn)時(shí)間不同串序出爐號(hào)相鄰炭化室煤料的結(jié)焦時(shí)間

根據(jù)德國(guó)焦?fàn)t試驗(yàn)膨脹壓力曲線圖分析，在結(jié)焦時(shí)間1/4～2/5時(shí)，膨脹壓力達(dá)到最大，曲線見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)膨脹壓力圖

由該實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)焦?fàn)t以20h結(jié)焦時(shí)間生產(chǎn)時(shí)，結(jié)焦時(shí)間為5～8h時(shí)膨脹壓力達(dá)到最大。

由表3知9-2串序時(shí)出爐號(hào)相鄰炭化室結(jié)焦時(shí)間分別是9h40min和8h，相差1h40min，都處在結(jié)焦中期，且33＃炭化室的結(jié)焦時(shí)間處在膨脹壓力最大區(qū)間邊緣，31＃已過(guò)膨脹壓力最大區(qū)間，呈逐漸降低趨勢(shì)。5-2串序出爐號(hào)相鄰炭化室結(jié)焦時(shí)間分別為10h20min和7h40min，相差2h40min，都處在結(jié)焦中期，且30＃炭化室的膨脹壓力處在膨脹壓力最大時(shí)期。

對(duì)比得出，5—2推焦串序出焦碳化室從兩側(cè)爐墻獲得的膨脹壓力大于9—2推焦串序。9—2推焦串序有利于減少膨脹壓力。

2.2 成焦速度比較

成焦速度是指煤料入爐后干餾轉(zhuǎn)變成焦炭的速度。有研究表明：較高的成焦速度可使膠質(zhì)體在成焦過(guò)程中更好地發(fā)揮成焦作用，有利于改善焦炭質(zhì)量。煤料裝入炭化室后，在爐墻向煤料傳熱的同時(shí)，燃燒室熱量也在傳遞給炭化室爐墻，兩項(xiàng)熱傳遞的比熱流不相同。

比較圖2兩條曲線可知，結(jié)焦前的4h由立火道傳給爐墻的熱量小于爐墻傳給煤料的熱量，即爐墻的吸熱小于放熱，結(jié)焦中期約4～11h，吸熱稍大于放熱，結(jié)焦后期吸熱大于放熱。

由表3數(shù)據(jù)知5—2串序的29＃炭化室剛出焦下煤時(shí)，相鄰的28＃炭化室處于結(jié)焦中期，此時(shí)28＃燃燒室的一側(cè)28＃炭化室需要的熱流約為整個(gè)結(jié)焦時(shí)間熱流的平均值。同理9—2串序的32＃炭化室剛出焦下煤時(shí)，相鄰的31＃炭化室也是結(jié)焦中期，但比5—2串序的28＃炭化室早40min。所以采用5—2串序的28＃炭化室比9—2串序的31＃炭化室早40min進(jìn)入結(jié)焦后期。

由炭化室比熱流曲線可知，進(jìn)入結(jié)焦中期爐墻吸熱稍大于放熱，所以采用5—2串序的28＃炭化室更接近于進(jìn)入結(jié)焦后期，比9—2串序的31＃炭化室早40min進(jìn)入結(jié)焦后期，因此5—2串序的28＃燃燒室爐墻吸熱大于9—2串序的28＃燃燒室。所以5—2串序更有利于快速成焦。

3 結(jié)焦時(shí)間對(duì)膨脹壓力和成焦速度影響

同理核算結(jié)焦時(shí)間由原來(lái)的20h延長(zhǎng)至28h。由推焦計(jì)劃表可知，28h結(jié)焦時(shí)間9—2推焦串序出爐號(hào)相鄰炭化室結(jié)焦時(shí)間都處在結(jié)焦中期且相差4h，延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間使膨脹壓力變小了。5—2推焦串序相鄰炭化室結(jié)焦時(shí)間相差5h，延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間使膨脹壓力也變小了。5—2串序比9—2串序相鄰炭化室所處結(jié)焦時(shí)間間隔少了1h，兩者的差距縮小了。延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間9—2串序、5—2串序膨脹壓力均變小，并且使9—2串序與5—2串序膨脹壓力差減弱了。

結(jié)焦時(shí)間由20h延長(zhǎng)至28h后，5—2推焦串序和9—2推焦串序加熱速度都提高了。同樣5—2串序的28＃炭化室比9—2串序的31＃炭化室早40min進(jìn)入結(jié)焦后期，加熱速度的提高，使20h結(jié)焦時(shí)間同樣的40min內(nèi)5—2串序的28＃燃燒室爐墻吸熱大于28h，結(jié)焦時(shí)間40min內(nèi)28＃燃燒室爐墻吸熱，縮短結(jié)焦時(shí)間，5—2串序成焦速度更快。結(jié)焦時(shí)間的延長(zhǎng)使5—2串序與9—2串序成焦速度差減小了。

4 結(jié)論

（1）9-2推焦串序有利于減少膨脹壓力，5-2推焦串序有利于提高成焦速度；

（2）延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間會(huì)減小膨脹壓力，降低成焦速度。

［1］王曉琴.煉焦工藝.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.7.

［2］舒宜春.煉焦工藝學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社，1994.5.