解析干熄焦焦炭燒損率（二）
時間：2021-01-15 來源：http://www.hdlwjlwx.com/
干熄焦技術(shù)在焦化行業(yè)取得了顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益，干熄焦大砌塊但干熄焦焦炭燒損率卻長期困擾著焦化企業(yè)。燒損率的常規(guī)工藝設(shè)計在0.9%以下，但從已投產(chǎn)的干熄焦裝置看，焦炭實際燒損率一般在1.3％左右，有的甚至高達(dá)2.5%以上，噸干熄焦炭燒損為0.025t，嚴(yán)重影響了干熄焦技術(shù)的綜合效益。
1 干熄焦焦炭燒損的機(jī)理分析
在密閉的干熄爐內(nèi)，130℃的低溫惰性循環(huán)氣體N2與1000℃的熾熱紅焦進(jìn)行熱交換，干熄焦大砌塊將紅焦冷卻到200℃以下。在干熄爐的生產(chǎn)操作過程中，循環(huán)氣體中O2有兩個來源。一是導(dǎo)入的空氣。循環(huán)氣體在循環(huán)的過程中，H2和CO等可燃成份的濃度會逐漸升高，為保證生產(chǎn)安全，必須將這些可燃成份的濃度控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。通常采用在干熄爐環(huán)形煙道處通過導(dǎo)入空氣的方法，將其燃燒掉，使循環(huán)氣體中CO濃度控制在6%以下，H2在3%以下。其二是循環(huán)氣體系統(tǒng)大部分處于負(fù)壓狀態(tài)，很容易漏入空氣。在裝爐過程中，空氣隨焦炭進(jìn)入干熄爐，與焦炭發(fā)生不完全反應(yīng)生成CO等氣體。
2 循環(huán)氣體對焦炭燒損的影響
導(dǎo)入閥進(jìn)入干熄爐環(huán)形煙道內(nèi)的空氣與循環(huán)氣體混合，會首先與循環(huán)氣體內(nèi)的可燃?xì)怏wCO、H2發(fā)生反應(yīng)，其次才燒掉焦粉，最后為小塊焦。循環(huán)氣體中可燃?xì)怏w含量主要通過導(dǎo)入的空氣量來控制，當(dāng)導(dǎo)入空氣量過大時，可燃?xì)怏w被燒完后，多余的氧就會與焦炭反應(yīng)，焦炭燒損量就大；如果減小空氣導(dǎo)入量，氧就只與循環(huán)氣體中的可燃?xì)怏w反應(yīng)。由此可見，循環(huán)氣體中CO、H2、CO2、水蒸汽含量和導(dǎo)入空氣量是制約焦炭燒損的關(guān)鍵因素。
2.1 CO含量對焦炭燒損的影響
由2C+O2=2CO 及 2CO+ O2=2CO2反應(yīng)方程可知，反應(yīng)中消耗的C與循環(huán)氣體中殘余的CO成正比，即24：32，消耗32t O2會燒損24t焦炭。
在干熄爐生產(chǎn)過程中，導(dǎo)入空氣量過大，O2與循環(huán)氣體中CO接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CO2，而氣體中CO2又與熾熱焦炭發(fā)生碳熔反應(yīng)，生成CO導(dǎo)致焦炭的損耗。實際操作中很難做到循環(huán)氣體中O2含量為0，一般O2含量控制在0.2%以下，最大不超過1%；循環(huán)氣體中的CO含量應(yīng)小于6%，在實際操作中，CO含量在不超過此上限的前提下，要盡量提高其含量。
2.2 CO2含量對焦炭燒損的影響
在氣體循環(huán)過程中，由于空氣導(dǎo)入量增加，造成循環(huán)氣體中CO及 CO2含量逐漸升高。干熄焦大砌塊當(dāng)溫度高達(dá)900℃以上時，CO2就會與熾熱的焦炭反應(yīng)生成CO，造成焦炭的燒損。
2.3水汽對焦炭燒損的影響
當(dāng)干熄爐出現(xiàn)異常狀況時，例如水封槽腐蝕裂紋或鍋爐管爆裂等，水汽會隨循環(huán)氣體進(jìn)入干熄爐。水蒸汽與熾熱的焦炭發(fā)生水煤氣反應(yīng)，其反應(yīng)方程為C+H2O=CO+H2，從而造成焦炭的燒損。
以140t/h干熄焦為例，循環(huán)風(fēng)量約為18萬m3。O2在干熄爐入口處按1%，即每小時有約1800m3的O2進(jìn)入到干熄爐內(nèi)。假定導(dǎo)入的O2全部反應(yīng)，則一天碳的消耗量為46t。焦炭的灰分按13.0%計算， 1天的焦炭燒損量為53t。
3 降低干熄焦炭燒損率的技術(shù)途徑
近年來我國焦化企業(yè)十分關(guān)注干熄焦燒損率問題，總結(jié)了多項可有效降低焦炭燒損率的方法。
3.1 控制可燃?xì)怏w成分
空氣導(dǎo)入量是影響焦炭燒損的重要因素。三明鋼鐵焦化廠自主開發(fā)了燒損率可視化實時監(jiān)控系統(tǒng)，通過實時計算出干熄焦燒損率參數(shù)，將導(dǎo)入空氣量和可燃?xì)怏w成分控制在一個最優(yōu)的范圍之內(nèi)。適當(dāng)提高H2和CO含量控制范圍，可以起到降低燒損率的作用。通過直觀的數(shù)據(jù)顯示，解決了傳統(tǒng)方法調(diào)節(jié)滯后的問題。三明鋼鐵焦化廠把CO含量控制在4%-6%之間，將燒損率降低到了1.1%。
3.2預(yù)存段壓力的控制
裝焦時爐內(nèi)氣體正壓會引起放爆，而負(fù)壓時空氣大量吸入干熄爐內(nèi)，因此必須保持循環(huán)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性。干熄爐預(yù)存段壓力理論控制值為0Pa，但在實際生產(chǎn)中難以控制。通常將預(yù)存室壓力值控制在微正壓，既可提高鍋爐入口循環(huán)氣體溫度，降低干熄焦系統(tǒng)的熱損失，又提高了循環(huán)氣體可燃成分，降低焦炭燒損。
京唐鋼鐵干熄焦量身打造的斜煙道防偏流裝置（導(dǎo)流板），杜絕循環(huán)風(fēng)量氣流不穩(wěn)導(dǎo)致小粒徑焦炭從干熄爐中進(jìn)入一次除塵器，有效阻止了焦炭漂浮的現(xiàn)象，同時有利于循環(huán)氣體在干熄爐中的均勻分布。
3.3確保氣體循環(huán)系統(tǒng)的密封性
干熄爐出口至循環(huán)風(fēng)機(jī)入口的負(fù)壓段密封性欠佳，空氣就會被吸入，使循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的O2含量以及水汽含量上升。
在實際生產(chǎn)中，為便于調(diào)節(jié)和保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，加強(qiáng)巡檢對負(fù)壓段氣密性檢查力度，確保不在鍋爐至循環(huán)風(fēng)機(jī)入口處吸入空氣，以防止空氣直接鼓入干熄爐燒損焦炭。環(huán)形風(fēng)道的內(nèi)環(huán)墻墻體密封性也十分重要。若出現(xiàn)裂縫，尤其是在180°和0°方向附近同時出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)入的空氣會沿著裂縫穿過預(yù)存段焦炭層，與紅焦反應(yīng)燃燒，造成焦炭燒損。
3.4 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)檢查
加強(qiáng)鍋爐表面發(fā)生穿孔、水封串漏、水蒸氣進(jìn)入循環(huán)氣體管道等的監(jiān)控，避免水汽進(jìn)入氣體循環(huán)系統(tǒng)。中控作業(yè)人員在操作時嚴(yán)格監(jiān)視循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)H2含量，對H2含量突然上升原因及時準(zhǔn)確的分析，并對氣體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)水事故及時處理。
4 干熄焦炭燒損率的研究探索
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