浅析入炉煤水分对焦炉加热制度的影响

浅析入炉煤水分对焦炉加热制度的影响爱神之传奇txt下载 通过对焦化历史生产数据的统计分析, 摸索入炉煤水分对装煤量、炼焦耗热量的影响, 探讨水分变化时加热制度调整方法, 为焦炉在入炉煤水分变化时, 调整加热制度提供理论依据。 露天煤场, 受

通过对焦化历史生产数据的统计分析, 摸索入炉煤水分对装煤量、炼焦耗热量的影响, 探讨水分变化时加热制度调整方法, 为焦炉在入炉煤水分变化时, 调整加热制度提供理论依据。

露天煤场, 受天气影响很大, 洗精煤日晒雨淋, 水分波动大, 造成入炉煤水分低时9%, 高时超过16%, 并且水分变化幅度很大, 焦炉加热制度调整难以跟上水分变化, 对焦炉生产组织和焦炭质量均有较大影响。

入炉煤水分变化对焦炉加热制度产生影响的内在原因, 完善异常情况下焦炉加热制度调整, 进行以下分析研究。

1 焦化生产数据统计分析和理论计算

1.1 入炉煤水分对炼焦供热量的直接影响

入炉煤水分在煤干馏过程中, 需汽化、升温到800℃ 左右, 需消耗大量热量。

入炉煤水分升高1%, 吨干煤增加水分1.01%,

增加耗热量为:Q=[C 水×10.1× (100-30) +Q 蒸发×10.1+C 蒸汽×10.1×(800-100) ]/η=[4.2×10.1×70+2260×10.1+2.1×10.1×700]/0.7=58061k J/t=0.058GJ/t ( 干煤)=0.058×1.29=0.075GJ/t ( 焦)

其中:C 水, 4.2k J/ ( ㎏·℃) ;C 气, 2.1k J/ (kg·℃) ;Q 蒸发,2260k J/kg;η, 70% 。

4.3m 焦炉增加热量:

6m 焦炉增加热量:

1.2 入炉煤水分对焦炉装煤量的影响

1.2.1 6m 焦炉装煤量和煤水分相关性分析

利用minitab 软件进行分析( 图1) , 剔除异常数据后, Pearson 相关系数=0.349, P 值=0.040 。

回归方程为:

6m 焦炉装煤量=26.31+0.3372 煤水分

即每增加1% 水分, 6m 焦炉装煤量可增加干煤340kg/ 炉左右。

1.2.2 4.3m 焦炉装煤量和煤水分相关性分析

利用minitab 软件进行分析剔除异常数据后, Pearson 相关系数=0.411, P 值=0.002 。

回归方程为:

4.3m 焦炉装煤量=15.10+0.3178 煤水分

即每增加1% 水分, 4.3m 焦炉装煤量可增加干煤320kg/ 炉左右。

1.3 装煤量增加升高供热量

a.4.3m 焦炉每增加1% 水分, 装煤量可增加干煤320kg, 按耗热量3.43GJ/t, 吨焦耗干煤1.29t/t 计算, 需增加热量为:

3.43×0.32/1.29×77/24=2.73GJ/h

b.6m 焦炉每增加1% 水分, 装煤量可增加干煤340kg, 按耗热量3.43GJ/t, 吨焦耗干煤1.29t/t 计算, 需增加热量为:

4.18×0.34/1.29×138/24=6.33GJ/h1.4 入炉煤水分每增加1% 水分合计需增加热量

4.3m 焦炉为:3.42+2.73=7.15 GJ/h

6m 焦炉为:9.42+6.33=15.75 GJ/h

2 入炉煤水分升高时, 加热制度调整

2.1 加热煤气流量调整

a.4.3m 焦炉为焦炉煤气加热, 焦炉煤气增加量为:7.15/17.3×1000=413 m3/h 。

b.6m 焦炉为高焦炉煤气复合加热。

(a) 如单独增加高炉煤气:

15.75/3.5×1000=4500m3/h

(b) 如单独增加焦炉煤气:

15.75/17.3×1000=910m3/h

(c) 如按焦炉煤气6% 富化高炉煤气, 则

高炉煤气供应:

0.94×15.75/ (0.94×3.5+0.06×17.3)×1000=3421 m3/h

焦炉煤气供应:

0.06×15.75/(0.94×3.5+0.06×17.3) ×1000=218 m3/h

以上计算中, 焦炉煤气热值17.3k J/Nm3, 高焦炉煤气热值为3.5 k J/Nm3

2.2 结焦时间调整

在保持加热制度基本不变情况下, 煤气流量不变, 供热量同结焦时间成正比。

4.3m 焦炉小时耗热量:

3.43×77 ( 炉/d)/24×14.3 (t/ 炉) =157.36 GJ/h, 水分升高1% 相当于延长时间:

7.15/157.36×18×60=49min 。

6m 焦炉小时耗热量:

4.18×138 ( 炉/d)/24×22.3 (t/ 炉) =535.98GJ/h, 水分升高1% 相当于延长时间:

15.75/535.98×19.5×60=34min 。

即入炉煤水分每升高1%, 如保持原加热制度不变, 4.3m 焦炉需延长49min, 6m 焦炉需延长34min 。

2.3 标准温度调整

根据傅立叶定律导热速率与温度梯度成正比Q=△t/R, 在时间不变情况下, 热速率同热量成正比, 因此简化计算如下:

4.3m 焦炉:

(7.15+157.36)/157.36= (1280+△t-900) / (1280-900)

△t=17℃

6m 焦炉:

(15.75+535.98)/535.98= (1260+△t-900) / (1260-900)

△t=10.5℃

4.3m 焦炉标准温度需增加17℃, 6m 焦炉标准温度需增加10℃ 。

以上计算中, 4.3m 焦炉火道标准温度平均1280℃;6m 焦炉火道标准温度平均1260℃; 焦饼在结焦过程中的平均温度900℃;△t 为标准温度增加值。

2.4 烟道吸力调整

分烟道吸力等于加热系统阻力与浮力差之和, 即a 分=∆P+∆h 。

4.3m 焦炉加热系统浮力差按25Pa 计算, 现4.3m 焦炉采用焦炉煤气加热, 机焦侧分烟道均值180Pa 。根据伯努利方程, 加热系统阻力同烟气流量的平方成正比, 也同供热量的平方成正比。4.3m 焦炉分烟道吸力为:

(180-25) ×{[(157.36+7.15) /157.36]2-1}=14.4Pa

6m 焦炉加热系统浮力差按35Pa 计算, 现6m 焦炉用高炉煤气加热, 机焦侧分烟道吸力均值240Pa, 6m 焦炉分烟道吸力为:

(240-35) ×{[(15.75+536) /536]2}=12.2Pa

3 总结与探讨

根据以上数据分析和理论计算, 可以得出以下结论:

a.4.3m 焦炉入炉煤水分增加1% 时, 焦炉煤气流量需增加400m3/h, 吸力增加10Pa 以上, 标准温度提高15℃, 或结焦时间延长不低于40min 。

b.6m 焦炉入炉煤水分增加1% 时, 延长结焦时间不低于30 分钟。或增加煤气流量, 增加烟道吸力约12Pa, 提高标准温度10℃ 。其中不同加热煤气, 流量增加不同: 单独增加高炉煤气加热时, 煤气流量增加4500m3/h; 当单独增加焦炉煤气加热时, 煤气流量增加约900m3/h; 如按富化比6% 增加煤气, 则高炉煤气增加3400m3/h, 焦炉煤气增加210m3/h 。

在《焦炉生产技术》中表明“ 当配合煤水分每增加1%, 标准温度应增加5~7℃”, “ 在22~25h 间每延长1h, 标准温度降低10~15℃”, “ 配合煤水分增加1%, 温度需升高10~15℃, 结焦时间延长30~50 分钟”, 计算结果比文献资料大1 倍, 主要原因为入炉煤水分增加时, 附带引起装煤量增加。同时焦炉炉况较差, 炼焦耗热量一直居高不下。

经对焦化历史生产数据统计分析得出:“4.3m 焦炉每增加1% 水分, 耗热量实际增加0.036GJ/t 左右;6m 焦炉实际增加0.032GJ/t 左右” 。比热量反算得出的“ 每增加1% 水分耗热量增加0.075GJ/t” 相差较大。

参考文献

1 许晓海编. 煤焦化工使用手册. 北京: 冶金工业出版社, 1999.

2 鞍山焦化耐火材料设计研究院热工站. 焦炉技术管理规程参考资料.1993.5.

3 焦炉生产技术. 沈阳: 辽宁科学技术出版社, 2004.4.

4 化工原理. 天津科学技术出版社, 1992.