<一>、焦化配件的利用方向和回收利用途径
从焦炉的热平衡数据表可以看出,荒煤气带出的热量占供入焦炉热量的35%左右。在这部分热量主要包括煤料中水分的加热、汽化带走的热和煤气带走的显热。
因此,针对荒煤气带走的热量的节能主要从两方面考虑,一是降低装炉煤的水分,从而减少荒煤气带走的热量,另外就是回收利用荒煤气中的热能。
①降低装炉煤的水分,实现干燥煤和预热煤炼焦据测算,入炉煤水分每增减1%,炼焦相当耗热量增减58520~66880J/kg干煤。
而干燥煤和预热煤炼焦是降低煤料水分从而达到节能的手段。
干燥煤或预热煤炼焦就是将在炭化室内进行的水分加热、蒸发等过程全部或部分放在炉外完成。湿煤料炉外干燥或预热,通常都是在传质、传热效率较高的流态化装置内进行的,因此湿煤干燥或预热的热耗比在炭化室内进行时要低。由于预热煤装炉炼焦,改变了炭化室内传热的状态,缩短了结焦时间,因此相应地降低了散热损失。焦化焦炉设备在焦炭质量的前提下,可以适当地降低焦饼中心温度和炉顶空间温度,从而也可减少焦饼和荒煤气带走的显热。据分析,预热煤炼焦比湿煤炼焦节省10%左右的炼焦耗热量,约节能391KJ/kg焦。
目前,趋向于部分去除装炉煤水分炼焦技术的研究,即煤调湿技术。煤调湿是把水分>10%的配合后炼焦用煤,使用干燥机将其水分降低至约6%,同时达到合理利用煤炭资源,降低生产成本的目的。这项技术以其较好的经济效益和社会效益受到焦化界的普遍重视,并较快发展。
按照预热煤的热源和干燥设备划分,目前国内相关研究机构正研究并进行积极工业推广试用煤调湿工艺流程包括用焦炉烟道气显热作热源的煤调湿装置、用焦炉烟道气和荒煤气显热作热源的煤调湿装置、用蒸汽作热源的煤调湿装置、用焦炉烟道气作热源流化床干燥机的煤调湿装置等。
1)用焦炉烟道气显热作热源的煤调湿装置
这种煤调湿装置是利用焦炉烟道气的显热在立式多层干燥机内与湿煤进行直接热交换。煤的水分由一9%降至一6%,采用该种工艺流程的煤调湿装置,在日本只有一处,即中山厂煤调湿装置。
2)用焦炉烟道气和荒煤气显热作热源的煤调湿装置用导热油为热媒,通过烟道换热器和上升管换热器吸收焦炉烟道气和荒煤气显热后温度提高至210℃,在多管回转干燥机内与湿煤进行间接热交换(热媒油走管内,湿煤走管外)。通过调节热媒油温度、干燥机转数、给煤量等措施使煤料水分达到目标值。
与湿煤换热后的热媒油温度降至80℃,送到烟道换热器换热,吸收焦炉燃烧废气余热后温度升高到130℃;再到上升管换热器换热,吸收荒煤气余热后温度升至160℃;再到管式炉用焦炉煤气加热至210℃后,回到干燥机内与湿煤换热,循环使用。
该工艺根据焦炉能流途径和热能组成来设计节能工艺,设计理念。
一方面尽量回收利用荒煤气、燃烧废气携带的热能,同时充分利用富余的焦炉煤气这种二次能源;另一方面利用回收的余热资源,降低装炉煤水分,从源头上减少荒煤气的带出的热量和炼焦温度,然后降低炼焦能耗。
但该流程工艺复杂、设备庞大、投资大、占地面积较大,未推广应用。鞍山焦耐院同日本新日铁公司合作,于1995年在重钢焦化厂设计试用了一套装置。从实际运行情况看,该流程系统线路过长,波及面宽,涉及配煤、炼焦的主体生产,并对煤气净化系统的冷凝鼓风工段有影响,增加了焦化厂生产操作的难度;导热油易泄漏、温度高易燃,对运行管路和设备的要求高,操作管理程序复杂,并且因配套的设备材料难以满足工艺技术的要求,运行期间事故频发,系数低。尤其是炉顶上升管换热器附属的热媒油管路较为复杂,容易漏油引发火灾,因而恶化了操作环境,增大了设备维护的难度和工作量。
<二>、延迟焦炉设备机修车设计结构及技术指标
(1)设备设计结构
延迟焦炉炉门装置设备机修车为液压机械结构。设备机修车的操作原理为:链轮在与液压缸的活塞杆连接的链轮轴的带动下,链轮旋转带动同链条固定的升降架的上升与下降,达到所需检修设备的高度。操作人员踩踏液压脚踏板,升降架可沿主体框架两侧的H字钢内侧上下移动以带动操作臂的升降。
该设备主要包括起骨架支撑作用的主体框架、主体框架前下方将设备机修车固定于地面的套壁式结构的前臂、起传动作用的链轮链条、放置检修设备所需的定制底座、放置定制底座所需的可伸缩的操作臂、用于运行设备机修车的万向轮、控制升降架升降的液压脚踏板、固定操作臂的升降架及动力来源的液压缸。
定制底座可以以底座为中心旋转并用于固定所需的检修设备,方便拆卸和安装带丝扣连接的切焦器、水马达或水涡轮等设备。焦化配件操作臂由操作臂内套和操作臂外套两部分组成,该结构可沿操作臂的方向进行长短调节定制底座中心与所需检修的设备中心重合。前臂由前臂内套、前臂外套和轮子三部分组成,具有伸缩功能、减少检修车与地面的摩擦,减少占地空间、设备操作的稳定性;操作者还可根据不同焦炭塔口径的大小进行前臂宽度的定位,以及前臂长度的定位,用以调节检修设备重心相对焦炉设备机修车的位置,达到防止焦炉设备机修车倾翻的目的。设备机修车装有两个万向轮,可根据用户的要求推到任意位置或进行的旋转。升降架可沿主体框架两侧的H字钢内侧上下移动以带动操作臂的升降,且该升降架具有自锁功能。脚踏板同液压缸连接,通过液压缸内的液压油传递原始动力,操作者通过踩踏液压脚踏板起到控制操作臂的升降作用。
设备机修车平时不用时,可放在焦炭塔塔顶操作平台上或塔顶操作间内,待设备检修时,将设备机修车推至焦炭塔上塔口处,调整定制底座的位置,使其正对切焦器中心,便可进行切焦器和水力马达(或水涡轮)的拆卸、安装及运输。
(2)设备设计技术指标
目前国内大型化焦化装置(通常指1000kt/a以上的焦化装置,包括1000kt/a焦化装置)中焦炭塔上塔口的较大口径为900mm。焦炭塔上塔口的自动顶盖机的总高尺寸不超过1100mm,新设计的焦化装置的焦炭塔塔口到顶平台的距离通常小于700mm。检修除焦机械设备时通常在上塔口开盖时检修。该机修车适应各焦化装置焦炉设备的检修。