重钢150 t h干熄焦装置烘炉实践与分析
2015-01-28 17:21阅读：
新建和大修后的干熄焦装置，投产前必须烘炉。烘炉的目的，一是安全地排出干熄焦装置内衬的耐火砖、浇注料等耐火材料中的水分；二是缓解锅炉等系统升温所产生的压力，以便使干熄焦装置逐渐达到正常生产时的温度，避免红焦投入后，因温度急剧上升而损坏耐火材料或破坏系统的严密性。
我厂的焦炉为6×60孔6m焦炉，年产焦炭360万吨，配套干熄焦装置的设计处理能力为3×150t/h。采用高温高压自然循环余热锅炉，湿熄焦装置作备用。1号干熄焦系统于2010年5月4日开始烘炉，5月23日装红焦投产。
1
烘炉前的准备
1.1
公辅介质
烘炉过程中所需的公辅介质主要包括工业水、二级除盐水、电、氮气、仪表用压缩空气、吹扫用压缩空气、中（低）压蒸汽和焦炉煤气。其中由于电站及主蒸汽外送管道尚未形成，电站凝结水短时间不能回到干熄焦系统循环使用。同时动力提供的二级除盐水量最大只有50
t/h，加上回收车间托普索制酸项目尚未开工，大量的酸性气体兑入回炉煤气中，会对干熄焦循环系统设备造成一定损害。为此，通过对回收脱硫塔后煤气管道至干熄焦烘炉用煤气管道现场考察后，以回收制冷站天然气管道作为依托，将脱硫后的净煤气引人干熄焦燃烧装置，供干熄焦装置进行煤气烘炉。此外，外供低压蒸汽压力为0.4～0.6
MPa，低于设计要求的0.8～1.0
MPa中压蒸汽，对干熄焦温风干燥后期的干熄炉入口温度T2和干熄炉预存室顶部温度T5的升高形成制约。
锅炉系统在正常运行过程中，对除盐水的pH值、含氧量有严格要求，同时为防止锅炉高温水系统的结垢，需对锅炉汽包进行加药除垢，故所需药品有氨、联氨、磷酸三钠。其中，对于氨的选用，最初设计选用液氨，但液氨需要特殊钢瓶灌装，并在使用过程中需要专用减压阀进行减压，同时加入到加药装置的量也不便于控制，为此，最终决定选用浓氨水。
1.2
冷焦装入及负荷试验
冷焦负荷试验的目的是检验冷焦排出系统在现场手动和中控室中央控制自动两种操作方式下能否正常运行，电磁振动给料器是否能达到设定的排焦量，也是对提升系统是否具备稳定运行条件的检验。
整个冷焦的装入分为两个阶段，第一阶段主要是用吊车将装满冷焦的斗通过烘炉孔部位的溜槽将焦炭装入干熄炉，直至盖住中央风帽（约用冷焦94
吨 ) ; 第二阶段是通过吊车将冷焦用斗装入焦罐内，再利用提升机将冷焦从干熄炉装入口装到干熄炉内，冷焦装入量约为410
吨左右。冷焦装入过程中，对焦炭的块度与水分有一定要求，即尽可能保持冷焦块度较大，且粒度均匀，焦炭的水分尽可能地低。
排焦试验是为了调整电磁震动给料器参数，校正运焦皮带电子皮带秤。由于干熄炉的料位除γ料位计外，其余料位的显示是通过装入焦量与排出冷焦量的计算得到，故应确保震动给料器排焦量及电子皮带秤称量的准确性，确保干熄炉料位的控制。当冷焦排到中央风帽附近时，停止排焦，同时向干熄炉内装入一定量的铁矿石，并对冷焦作“W”造型，使冷焦表面覆盖厚约300
mm的铁矿石，这样可以防止煤气烘炉过程中可能造成的冷焦复燃现象。
1.3
温风干燥前干熄焦系统状态的确认
温风干燥前除对项目施工是否完毕进行确认外，还应对干熄炉循环气体流通各点的冷凝水排出是否畅通进行逐一确认。此外，干熄炉烘炉孔应已安装好煤气烘炉用的燃烧器，并对燃烧器做试点火试验。
1.4
烘炉升温计划的制定
依照我厂干熄焦工程的建设周期，制定17d的烘炉计划，并制定了烘炉升温曲线（图1)及相应的检查、检测内容，并由专人负责管理。烘炉升温作业分为两个阶段：温风干燥阶段（5
d），以T2为主要管理温度；煤气烘炉阶段（11
d）,以T5为主要控制温度。
图1
干熄焦烘炉升温曲线
2 温风干燥
2.1
锅炉的套水作业
锅炉初次上水过程采用常温除盐水，所谓套水作业是利用除氧器给水泵直接通过省煤器向汽包内上水。由于初期给锅炉上水过程中上水量小，且锅炉汽包与外界相通，如采用锅炉给水泵上水，则会造成上水量过大，上水速度快而不好控制。
套水作业前，应关闭进、出板式换热器和除氧器对应的阀门，使除盐水全部通过省煤器供给锅炉。同时还应确认锅炉加药（氨、联氨、磷酸三钠）用装置的进出口关闭，防止除盐水反窜入加药桶中，造成加药桶满流。在套水过程中，当锅炉满水后，即汽包顶部排气装置处冒出水后（排气装置高度大于饱和气进一次过热器管道的位置），应关闭排气阀，使除盐水进入并充满过热器，随后应关闭除氧器给水泵，为汽包水压（生产压力）试验作准备。
2.2
锅炉的启动及气泡泵的投入
锅炉上水后，可启动除氧器给水泵向除氧器上水，并通入低压蒸汽给除氧器升温。此时升温通过除氧器循环泵控制。在此过程中，应通过锅炉给水泵间断上水，并通过蒸发器和水冷壁集箱疏水，以确保锅炉汽包、蒸发器、水冷壁等处的水温趋于一致。当汽包温度上升到96
℃时，可开启汽包的低压蒸汽，对锅炉系统继续升温，当锅炉汽包压力达到0.4
MPa时，启动气泡泵。气泡泵的作用相当于强制循环锅炉的强制循环泵，用于建立锅炉上升管与下降管中汽水的循环。气泡泵的正常使用，标志着温风干燥阶段锅炉系统顺利运行，故其操作尤其关键。
2.3
温风干燥阶段的升温管理
温风干燥阶段干熄炉以T2温度作为主管理温度，要求升温速度控制在10℃/h。主要通过导入低压蒸汽、导入冷空气、排出循环气体进行综合控制。为此，操作上保持干熄炉预存段压力控制在50
Pa左右，空气导入量作为预存段压力调节的补充手段，但此过程应以T2温度的升温曲线为准。
循环风量的调整应严格按以下条件进行：每次增减风量不大于1万m3
/h，风量调整间隔在30
min以上。同时，在循环风量调整过程中，应以T2温度升温为主导，配合空气的导入，严格控制升温曲线，当T2温度达到与低压蒸汽温度接近不再上升时，应保持循环风量在17万m3/h左右，根据T5升温情况和预存段压力来适当调节空气的导入量。
由于干熄炉的耐火材料砌体内含大量水分，故在温风干燥期间应加强对各冷凝水排放点的放水作业，其中尤其以一次除尘器排出部、二次除尘器排出部、锅炉出口部、循环风机底部、干熄炉各排水点、排焦装置旋转密封阀底部和振动给料器底部排水点为重点。
3 煤气烘炉
3.1
燃烧器点火前干熄焦系统的确认
当T5温度到达120℃左右时,
标志着温风干燥阶段的结束。煤气烘炉前，应确保干熄炉各阀门处于煤气烘炉状态，锅炉系统中继续通入低压蒸汽。同时，应对烘炉煤气是否符合要求进行确认，且煤气已送入燃烧器前最后一道总阀前，焦炉煤气经取样做爆发试验合格。此外，准备好点火棒及煤油。
循环气体系统中的风机处于最低风量运行（约3万m3/h )，合理调整预存段压力（控制在0～20
Pa)，同时在烘炉人孔观察孔上方悬挂红布条，以确认烘炉人孔附近的吸力情况（一般点火前应保持烘炉人孔微负压状态）。为确保煤气烘炉过程中对煤气火焰及煤气主管压力的监测，应在烘炉孔正前方安装摄像头，实现中控对煤气火焰的观察。此外，应在煤气主管上安装量程为10kPa以上的U型压力计，便于现场对煤气压力波动情况的监测。
3.2
煤气烘炉阶段升温管理
煤气烘炉阶段的温度管理以T5温度为主，并严格控制其升温速度，一般将每小时的升温转化为每6min的升温，进行煤气流量及空气导入量的调整。烘炉期间应密切关注煤气火焰的燃烧情况，并根据煤气火焰情况进行煤气或空气的调整，以确保T5温度的上升按规定的升温曲线进行。
在干熄炉升温过程中，应对锅炉系统作相应调整。首先，应及时将副省煤器及板式换热器投入运行，副省煤器进水操作一定要缓慢，以防止副省煤器的炉管发生剧烈震颤现象；其次，应加强锅炉蒸发器集箱和水冷壁集箱的疏水，以尽可能保持锅炉系统汽水温度的一致，同时缩短余热锅炉内杂质的排出时间。当锅炉压力与低压蒸汽压力达到一致时，应及时关闭气泡泵及汽包处的低压蒸汽，在此过程中，根据汽包压力随时关闭汽包顶部排气。
烘炉煤气初始量一般为200
m3/h左右，随着T5温度的升高，烘炉煤气量及空气导入量成比例增长，煤气调整过程一定要缓慢、幅度小、频次高。此外，应密切关注烘炉煤气主管的压力，一般主管压力不得低于5kPa，且波动幅度应在500
Pa内。由于煤气压力波动或预存段压力调整不当而熄火时，应对循环气体用氮气充分置换后，方可再次对燃烧器点火。
4 红焦投入
4.1
红焦投入前干熄焦系统状态的确认
煤气烘炉后期，应将干熄炉及锅炉的沿途排水点开启的阀门或拆除的法兰恢复至正常生产状态，为红焦投入后转正常生产创造条件。此外，要对红焦装入用提升机装入系统进行现场手动操作，以确保设备的稳定性与可靠性。
煤气烘炉结束后，应及时对煤气燃烧装置进行拆除，并尽快封堵烘炉人孔。在此期间，为确保操作安全，应停止循环风机，并调整预存段压力，保持烘炉人孔附近微负压状态。人孔门第一层砌筑完毕后，及时开启循环风机和风机前、后的氮气，对循环气体进行置换。循环气体置换合格与否，要通过干熄炉顶部循环气体取样分析鉴定，其氧体积分数低于5%时，才具备红焦投入的条件。
4.2
红焦投入阶段的升温管理
红焦投入前期，温度管理以T5温度为主，当红焦装入盖住斜道后，T5温度基本维持不变，此时应以锅炉入口气体温度T6作为主管理温度。整个过程应确保T5升温速度为50℃/h,
T6升温速度30℃/h。前3炉红焦的投入应将一炉红焦分3～4次装入干熄炉内。在装入过程中，有一人在装入装置观察红焦落下量，另一人在提升机操作室手动操作提升机的升降，以达到均匀装入红焦的目的。
随着红焦的投入，循环风量也应做相应调整，以保持升温曲线的均匀性。同时由于锅炉蒸发量逐渐增加，过热器的蒸汽温度逐步升高。当主蒸汽温度达到420℃时，应及时将喷水减温装置投入运行，以防止二次过热器升温过快而损坏炉管。
在红焦装入过程中，循环气体可燃组分的浓度逐步增加，为此必须持续通入氮气进行稀释，以确保系统的安全。当循环气体温度（以T6温度为标准）达到650℃以上时，可导入空气，烧掉循环气体中可燃组分。
5
烘炉期间出现的问题及解决方法
（1）气泡泵投入过程中震颤较大，其主要原因是前期锅炉水置换不充分，造成汽包与蒸发器、水冷壁集箱的温差过大。经测量，汽包温度为110℃左右，而集箱出口温度仅为40
℃左右。
（2）烘炉煤气管道没有充分考虑焦炉煤气中冷凝水及杂质较多的实际情况，导致烘炉期间部分煤气管道被冷凝液堵塞，造成煤气主管压力剧烈波动，影响正常烘炉升温。在烘炉过程中，采取短时间停止烘炉，重新加装煤气管道排水装置，解决了煤气压力不稳定对烘炉的影响。
（3）烘炉用焦炉煤气由于受回收脱硫工序尚未开工的影响，焦炉煤气中硫化氢的质量浓度达6～11
g/m3, 燃烧后形成的二氧化硫对锅炉系统有一定腐蚀，使得锅炉使用寿命缩短。
6 结束语
（1）烘炉用焦炉煤气必须使用脱除硫化氢后的净煤气，并要求煤气压力稳定。
（2）汽泡泵投入前，需将汽包与蒸发器、水冷壁等设备充分换热，保持温度接近。
（3）在温风干燥、煤气烘炉、红焦装入的几个阶段中，需要密切关注管理温度，严格控制升温速度，避免温度大幅波动。对烘炉过程出现的问题应及时解决，相关设备的启动与升温计划同步，以保证烘炉质量，为干熄焦系统的顺利投产和延长其使用寿命创造条件。
