6 m捣固焦炉无烟装煤技术的应用研究.pdf

总第2 1 1 期2023年第8 期技术应用摘要：捣固焦炉因入炉煤挥发分较高，装煤时产生的烟尘较大，若装煤技术得不到升级优化，会导致装煤时大量的烟尘外泄，无法适应当前的环保形势。为解决此问题，实现无烟装煤，以首钢长钢焦化厂2 6 5孔6 m捣固焦炉项目为研究背景，针对装煤过程中存在的问题，从装煤除尘吸力、高压氨水压力、集气管压力等方面对除尘效果进行分析，并采取减少烟尘溢出为主要手段、收集溢出烟尘为辅助手段的除尘措施，从而使焦炉无烟装煤的效果得到显著提升。关键词：焦炉；装煤；高压氨水；除尘吸力；集气管压力中图分类号：TQ520.60引言首钢长治钢铁有限公司（全文简称“首钢长钢”）焦化厂2 6 5孔6 m捣固焦炉项目于2 0 1 6 年建成投产，项目建设时配套设有焦炉装煤除尘系统，主要用于收集装煤过程中产生的烟尘，避免因烟尘无组织排放造成环境的污染1。该设施在实际生产中因管道路径较远、高压氨水吸力不足、集气管压力不稳定等问题导致焦炉装煤时烟尘收集效果无法达到最优状态。因此，为改善装煤效果，保证装煤过程中烟尘的有效收集，通过采取对现有装煤除尘设施的改造、高压氨水喷头的改造、集气管压力控制系统的改造等措施，显著增强了装煤时对烟尘的收集吸力,减少了烟尘流通的阻力，从而提升了烟尘收集效果，保证了焦炉生产的环保达标。在研究的过程中，与传统的装煤除尘技术相比,还形成了如下技术创新：1)将装煤时的高压氨水吸力、集气管压力以及装煤车操作进行联动组合，通过现场测试，将高压氨水压力与装煤车进行自控联锁,形成高压氨水吸力随装煤操作的进行逐步提升并进行适时调整的自控系统，同时对集气管压力系统也进行改造，形成集气管压力与装煤进程联锁并适时调整的自控系统，通过以上三个关键信号的联锁，使装煤过程中产生的烟尘能够被及时有效地收集，减少了烟尘的外溢。2)通过理论计算和现场试验两种方法，对高压氨水的喷头进行重新设计，对原有氨水喷头的材质、孔径及螺旋喷洒角度进行改进，以此提升高压氨水开启时产生的吸力。经过多次的改进实验，高压氨水开启时产生的吸力由之前的2 0 0 3 0 0 Pa提升为50 0 8 0 0 Pa，高压氨水吸力的提升使装煤时产生的烟尘能够被有效吸入炭化室内，减少了烟尘的外溢。通过本项目的研究应用，使装煤过程中的烟尘实现最优收集，保证焦炉清洁生产的同时还增加了焦炉收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 2作者简介：张磊（1 9 8 7 一），男，山西长治人，毕业于安阳工学院，助理工程师,现为首钢长钢焦化厂煤化工技术人员。山西冶金ShanxiMetallurgy6m捣固焦炉无烟装煤技术的应用研究张磊（首钢长治钢铁有限公司，山西长治0 46 0 0 0）文献标识码：A煤气的回收,取得了较好的效益。1存在问题1.1除尘吸力较低装煤过程中，装煤车会将捣固好的煤饼送人炭化室，当煤饼进人高温的炭化室后，煤料在高温条件下开始大量挥发气体（该气体就是装煤过程中产生的烟尘），此时装煤正在进行，炭化室炉门未关闭，同时随着煤料进入炭化室的部分越来越多,挥发的气体也会逐渐增加，因此煤料挥发的气体就会从炉口溢出。保证溢出炉口的荒煤气能够被有效收集的关键在于除尘站的吸力能否达到要求。现焦炉装煤原有地面除尘站设立在焦炉焦侧，而烟尘的外溢点在焦炉机侧，因此除尘管道布置较长，吸力损失增大，经过对现场吸力进行测量后所得到的数据来看，风机出口吸力为1400Pa，到达吸尘点吸力损失50 0 Pa，吸力损失较大，一旦遇到塌煤或者集气管压力波动的情况，无法保证现有的吸力可将烟尘有效收集。1.2外溢烟尘的吸收点较少装煤烟尘的产生会伴随着整个装煤过程，直至推焦车将机侧炉门挂上，因此在此过程中必须保证烟尘被不间断地有效收集。在传统的装煤除尘设施中,针对外溢烟尘主要靠导烟车侧吸筒将烟尘捕集进入炉顶烟道，同时在装煤车装煤结束后移开时，及推焦车对门过程中都会伴随有烟尘外泄，而产生的烟尘会随气流自由流动,靠一个收集点不易将烟尘全部捕集。1.3高压氨水产生的吸力较低在焦炉装煤时，由导烟车开启高压氨水，使高压氨水产生的吸力将装煤时产生的荒煤气吸人炭化室内，从而进人集气管，减少荒煤气的外泄，因此保证高压氨水的压力对装煤效果有着重要的意义。经过对首钢长钢焦化厂高压氨水开启后产生的吸力进行测量发现，吸力最高为50 0 Pa,最低为3 0 0 Pa，吸力不Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.070文章编号：1 6 7 2-1 1 52(2 0 2 3)0 8-0 1 7 8-0 22023年第8 期张磊，等：6 m捣固焦炉无烟装煤技术的应用研究179.足会对装煤效果产生一定影响，从而使装煤效果达不到最优。1.4集气管压力在装煤时波动较大在装煤过程中进人炭化室的煤饼会产生大量烟气，同时高压氨水的开启会使大量烟气被吸人集气管内，对集气管的压力产生冲击,如果集气管压力不能快速恢复设定值，则会因集气管压力的过大导致炭化室内的烟气不能被及时抽走，造成炭化室内压力过高，从而造成烟气从炉口大量溢出。2解决措施2.1提升除尘设施对外溢烟尘的吸力在焦炉机侧布置除尘器，除尘器采用阻火型低压脉冲式布袋除尘器,除尘风量3 0 0 0 0 0 m/h,过滤面积约7 8 0 0 m，除尘器顶部设排水装置。沿焦炉纵向在装煤推焦车西侧布置1 套水密封输送干管，装煤生产作业时所产生的烟尘、烟气经过有效收集后，通过水密封输送干管进人地面站进行净化处理。2 座焦炉共用1 套水封装置，水封干管设在焦炉机侧第二轨西侧，水封装置的污水接入焦化厂现有酚氰污水进口，通过以上措施的实施，可使烟尘收集点的吸力达到1 0001 500 Pa。2.2增加炉门烟尘收集点在机侧炉顶布置1 趟重锤阀式输送干管，用于炉门烟气的输送，重锤阀的开闭机构设置在导烟车上。捣固装煤前,由导烟车上装置将装煤相对应的重锤阀坨提起，把装煤过程中炉门口产生的荒煤气送人输送管道，再通过机侧地面站风机的吸力进入焦粒吸附装置，之后进入布袋除尘器进行净化处理2.3提升高压氨水吸力现用的高压氨水产生的吸力一是由高压氨水的压力决定，其次是由氨水喷头结构决定，经查看高压氨水的历史数据发现，高压氨水的压力能够保持稳定,因此造成高压氨水产生的吸力不稳定的主要原因是喷头结构不合理。在随后的生产中,选取5种经过重新设计的喷头进行实验，经过对喷头中的导流块进行重新设计,增加了孔径及旋流角度，增加了氨水喷洒时产生的吸力。经过现场试验，喷头结构经改进后，在相同氨水压力的情况下,吸力可提高至8 0 0 Pa。2.4实现高压氨水压力与装煤操作的自控联锁高压氨水压力的控制对装煤操作中烟尘能否被有效收集有着重要的作用，但其开启时间过长不仅会对炉体造成损坏，而且会缩短氨水泵的使用寿命，因此需要对当前的高压氨水装煤系统进行改善设计。经过现场分析，将高压氨水的压力升高信号与装煤车托煤板进行联锁，当托煤板启动开始向炭化室输送煤饼时,高压氨水压力开始升高，且设定为在1 min内使高压氨水压力由2.2 MPa升高至设定值3.2 MPa，当装煤结束、托煤板开始后退时，高压氨水压力开始下降，下降至2.8 MPa时保持不变，当机侧炉门对挂结束后,高压氨水压力恢复至2.2 MPa。同时在操作室内设置手自动切换装置，在装煤过程中如遇特殊情况，要求在烟尘高压氨水压力保持期间，操作人员可切换至手动模式，此时压力不再下降，为避免操作人员忘记将手动切换至自动，在程序中加入炉门对挂后强制恢复自动的模式。经过对该程序进行优化后，高压氨水系统运行稳定，能够根据装煤操作情况适时对氨水的压力进行调节，保证了对装煤烟尘的有效收集。2.5稳定集气管压力实现集气管压力的自动控制，控制精度为设定值2 0 Pa，装煤喷高压氨水期间压力控制精度为设定值50 Pa;超标时3 0 s内调回；装煤时集气管压力应提前调整；装煤期间集气管压力调压幅度与烟气发生量基本同步。控制焦炉集气管蝶阀，鼓风机变频器、高压氨水变频调速器具有对集气管压力前制调节、鼓风机转速高低限报警、机后压力高限报警及机前吸力高限报警功能。对风机升、降速过程中有效跃过喘振区加以控制。2.6分散装煤过程中烟尘的聚集流向将原有的N-1、N+2 的N型导筒改为N+2+1、N+3+1的M型导筒,在装煤过程中,双M管式导烟车用2 个吸口抽吸装煤时的烟气。借助高压氨水喷射产生的负压吸力，把装煤时产生的烟气导人处于结焦末期的相邻的第三、第五孔炭化室内,边孔采用N+3反导。经过以上优化改进，将装煤过程中本炉号内的烟气分散导入至结焦末期的炭化室内（结焦末期的炭化室内烟气量较小），减少了本炉号内的烟气量，从而降低炭化室内的压力，避免因装煤炉号内烟气量过大而向外扩散，同时缓解了因本炉号烟气量过大造成的对集气管局部压力的冲击，保证了装煤效果，在此操作中无烟尘向外扩散。3结语由于在装煤过程中,装煤车会将捣固好的煤饼送入炭化室，当煤饼进入高温的炭化室后，煤料受高温影响开始大量挥发气体（该气体就是装煤过程中产生的烟尘）,此时装煤正在进行，炭化室炉门未关闭，同时随着煤料进入炭化室的部分越来越多，挥发的气体也会逐渐增加，因此煤料挥发的气体就会从炉口溢出。因此经过分析，实现无烟装煤主要从两处着手，一是减少挥发出气体从炉口溢出，提高装煤时炭化室内的吸力，将产生的烟尘吸人集气管内；二是对溢出炉口的烟尘进行有效收集，提高除尘设施吸力，将外溢的烟尘收集到除尘设施内，而在此过（下转第1 8 2 页）山西冶金182E-mail:第46 卷部分经验数据，当三种出钢模式所需信号均不具备时，不能切换到自动出钢系统。4结论1)基于钢水重量的出钢模式和基于出钢时间的出钢模式能够保存历史出钢角度曲线数据，考虑因出钢口寿命等影响因素，准确给定出钢时长和角度曲线,提高了自动出钢系统的控制精度。2)基于二级数据、炉内钢水量、炉衬侵蚀情况、炉口侵蚀情况、出钢口静压力、钢包车重量等信息或其中部分信息得到三种出钢模式,并准确对其进行选择及应用，保证了自动出钢系统在条件不完全具备时仍能正常运转,增加了自动出钢系统的适用范围。参考文献1蔡炜.转炉智能出钢系统J.自动化博览，2 0 2 2,3 9(7)：6 6-7 0.2王炳奎，王策，李旭东，等.转炉自动出钢技术发展概述J.冶金自动化，2 0 2 1,45(2)：6 0-6 7.Research on Automatic Tapping System Based on Three Tapping Models(Tangsteel International Engineering Technology Crop,Tangshan Hebei 063000,China)Abstract:The key and premise of automatic steelmaking of converter is to realize automatic tapping.The key problem of automatic tappingis the coordination between tilting angle and ladle car position.The single mode automatic tapping system has limitations.Now,three tappingmodes are proposed according to the available signal conditions.According to the tilting angle of converter,combined with level 2 data,theamount of steel in furnace,lining erosion,furnace mouth erosion,static pressure of tapping hole,ladle car weight and other information,Using the corresponding tapping mode,the tapping position can be obtained,thereby controlling the movement of the ladle car to achieve thepurpose of automatic tapping.And automatic tapping system can realize real-time monitoring of converter inclination,ladle car position,andother information,if necessary,can be manually intervened to ensure that the automatic tapping system can operate smoothly even whenconditions are not fully met,thereby ensuring production safety and product quality,and improving economic efficiency.Key words:converter;weight of molten steel;tilting angle;tapping mode(上接第1 7 9 页）程中,应将减少烟尘的溢出作为主要手段,对溢出烟尘的收集作为辅助手段进行除尘，两者均可达到最优效果,从而使得焦炉无烟装煤效果得到显著提升。参考文献1汤长庚,李鹏.首钢1 号焦炉装煤烟尘的治理J.燃料与化工,Research on the Application of Smokeless Coal Charging Technology for 6 m Stamping CokeAbstract:Due to the high volatile content of incoming coal,the stamping coke oven generates a large amount of smoke and dust during coalloading,If the coal loading technology is not upgraded and optimized,it will lead to a large amount of smoke and dust leakage during coalloading,which cannot adapt to the current environmental situation.To solve this problem and achieve smokeless coal loading,taking 2 65hole 6 m stamping coke oven project in coking plant of shouggang Changang as the research background,in response to the problemsexisting in the coal loading process,the dust removal effect is analyzed from the aspects of coal loading dust suction,high-pressure ammoniawater pressure,and gas collection pipe pressure.The dust removal measures of reducing smoke and dust overflow as the main means andcollecting overflow smoke and dust as auxiliary means are adopted,thus significantly improving the smokeless coal loading effect of the cokeoven.Key words:coke oven;coal loading;high pressure ammonia water;dust removal suction;pressure of gas collection pipe3 Hwang oon Seok,Kim Seung Jo.Development of an automati appingdevice for practical application of tapping soundC/SPIE-TheInternational Society for Optical Engineering.Society of Photo-OpticalInstrumentation Engineers Conference on Nondestructive Evaluationand Health Monitoring of Aerospace Materials and Composites,2004.4】王欢,黄华桃,杨俊华.中长锚索支护工艺研究与应用J.中国矿山工程,2 0 1 6,45(4)：2 7-2 9.5郭伟达，李强笃，任科社，等.转炉全流程智能炼钢控制技术开发与应用J.山东冶金，2 0 1 8,40（1)：4-7.6Hengjuan Liu,Application of PLC in Automatic Tapping MachineControl SystemJ.Journal of Physics Conference Series,2020,1544(1):12-59.7邹红，杨利平，李斌.武钢四炼钢厂2 2 0 t转炉倾动电控系统开发与应用C冶金自动化杂志社.中国计量协会冶金分会2 0 1 0年会论文集，2 0 1 0：40 4-40 7.8赵殿清,王玉昌,樊精彪.大方坏连铸机重轨生产新技术的应用J.中国冶金，2 0 0 8(1 0):2 8-3 2.（编辑：武倩倩）Ma Xuelin,Li Shen2002(1):11-13.2何达平,曾庆国,杨武,等.捣固焦炉地面站除尘方式工艺技术研究J.中国钢铁业，2 0 1 0（3)：3 2-3 5.（编辑：武倩倩）OvenZhang Lei(Shougang Changzhi Iron&Steel Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046000,China)