【文章內(nèi)容簡介】 物(荒煤氣)遇到灼熱的焦炭裂解時會生成石墨沉積于焦炭表面；揮發(fā)分越高，其裂解機會越多，“α”值也就越大。全焦率計算公式：式中B焦——全焦率(%)；V干煤——配煤的揮發(fā)分(干基)(%)；V干焦——焦炭中的揮發(fā)分(干基)(%)。本規(guī)范所定全焦率指標就是根據(jù)此公式計算的。此公式經(jīng)焦化廠驗證，實際全焦率與理論計算值是比較接近的。生產(chǎn)統(tǒng)計所得校正系數(shù)“α”相差不超過1％。直立爐所產(chǎn)的煤氣及氣焦的產(chǎn)率與揮發(fā)分、水分、灰分、煤的粒度及操作條件有關，條文中所規(guī)定各項指標也都是根據(jù)歷年生產(chǎn)統(tǒng)計資料制定的。焦爐的結構有單熱式和復熱式兩種。焦爐的加熱煤氣耗用量一般要達到自身產(chǎn)氣量的45％～60％。如果利用其他熱值較低的煤氣來代替供加熱用的優(yōu)質(zhì)回爐煤氣，不但能提高出廠焦爐氣的產(chǎn)量達1倍左右，而且也有利于焦爐的調(diào)火操作。各地煤氣公司就是采用這種辦法。此外，城市煤氣的供應在1年中是不均衡的。在南方地區(qū)一般是寒季半年里供氣量較大。此時焦爐可用熱值低的煤氣加熱；而在暑季的半年里供氣量較小，此時又可用回爐煤氣加熱。所以針對煤氣廠的條件來看以采用復熱式的爐型較為合適。本條規(guī)定了加熱煤氣耗熱量指標。當采用熱值較低的煤氣作為煤干餾爐的加熱煤氣以頂替回爐煤氣時，以使用機械發(fā)生爐(含兩段機械發(fā)生爐或高爐)煤氣最為相宜，因為它具有燃燒火焰長，可用自產(chǎn)的中小塊氣焦(弱粘結煙煤)來生產(chǎn)等項優(yōu)點。上海、長春、昆明、天津、北京、南京等煤氣公司加熱煤氣都是采用機械發(fā)生爐(或兩段機械發(fā)生爐)煤氣。煤干餾爐的加熱煤氣的耗熱量指標是一項綜合性的指標。焦爐的耗熱量指標是按鞍山焦耐院多年來的經(jīng)驗總結資料制定的。對炭化室有效容積大于20m3的焦爐。用焦爐煤氣加熱時規(guī)定耗熱量指標為2340kJ／kg。而根據(jù)實測數(shù)據(jù)，3個月平均耗熱量為2260kJ／kg；，耗熱量為2350kJ／kg。這說明本條規(guī)定的指標是符合實際情況的。根據(jù)國務院國辦[2003]10號文件及國家經(jīng)貿(mào)委第14號令的精神：今后所建焦爐炭化室高度應在4m以上(折合容積大于20m3)。因此炭化室容積約為10m3和小于6m3的焦爐耗熱量指標不再編入本條正文中。故在此條文說明中保留，以供現(xiàn)有焦爐生產(chǎn)、改建時參考(見表9)。表9焦爐耗熱量指標[kJ／kg(煤)]加熱煤氣種類炭化室有效容積(m3)適用范圍約106焦爐煤氣26002930作為計算生產(chǎn)消耗用發(fā)生爐煤氣29303260作為計算生產(chǎn)消耗用焦爐煤氣28503180作為計算加熱系統(tǒng)設備用發(fā)生爐煤氣31403470作為計算加熱系統(tǒng)設備用直立爐的加熱使用機械發(fā)生爐熱煤氣，由于熱煤氣難于測定煤氣流量，在制定本條規(guī)定時只能根據(jù)生產(chǎn)上使用發(fā)生爐所耗的原料量的實際數(shù)據(jù)(每噸煤經(jīng)干餾需要耗用180～210kg的焦)，經(jīng)換算耗熱量為2590～3010kJ／kg?？紤]影響耗熱量的因素較多，故指標按上限值規(guī)定為3010kJ／kg。上面所提到的耗熱量是作為計算生產(chǎn)消耗時使用的指標。在設計加熱系統(tǒng)時，還需稍留余地，應考慮增加一定的富裕量。根據(jù)鞍山焦耐院的總結資料，作為生產(chǎn)消耗指標與作為加熱系統(tǒng)計算指標的耗熱量之間相差為210～250kJ／kg。本條規(guī)定的加熱系統(tǒng)計算用的耗熱量指標就是根據(jù)這一數(shù)據(jù)制定的。本條規(guī)定了加熱煤氣管道的設計要求。1要求發(fā)生爐煤氣加熱的管道上設置混入回爐煤氣的裝置，其目的是穩(wěn)定加熱煤氣的熱值，防止爐溫波動。在回爐煤氣加熱總管上裝設預熱器，其目的是以防止煤氣中的焦油、萘冷凝下來堵塞管件，并使入爐煤氣溫度穩(wěn)定。2在加熱煤氣系統(tǒng)中設壓力自動調(diào)節(jié)裝置是為了保證煤氣壓力的穩(wěn)定，從而使進入爐內(nèi)的煤氣流量維持不變，以滿足加熱的要求。3整個加熱管道中必須經(jīng)常保持正壓狀態(tài)，避免由于出現(xiàn)負壓而竄入空氣，引起爆炸事故。因此必須規(guī)定在加熱煤氣管道上設煤氣的低壓報警信號裝置，并在管道末端設置爆破膜，以減少爆破時損壞程度。4加熱煤氣管道一般都是采用架空方式，這主要是考慮到便于排出冷凝物和清掃管道。直立爐、焦爐橋管設置低壓氨水噴灑，主要是使氨水蒸發(fā)，吸收荒煤氣顯熱，大幅度降低煤氣溫度。直立爐荒煤氣或焦爐集氣管上設置煤氣放散管是由于直立爐與焦爐均為磚砌結構，不能承受較高的煤氣壓力，爐頂壓力要求基本上為177。0大氣壓，防止磚縫由于爐內(nèi)煤氣壓力過高而受到破壞，導致泄漏而縮短爐體壽命并影響煤氣產(chǎn)率和質(zhì)量。制氣廠的生產(chǎn)工藝過程極為復雜，各種因素也較多，如偶爾逢電氣故障、設備事故、管道堵塞時，干餾爐生產(chǎn)的煤氣無法確保安全暢通地送出，而制氣設備仍在連續(xù)不斷地生產(chǎn)；同時，產(chǎn)氣量無法瞬時壓縮減產(chǎn)，因此必須采取緊急放散以策安全。放散出來的煤氣為防止污染環(huán)境，必須燃燒后排出。放散管出口應設點火裝置。本條規(guī)定了干餾爐頂荒煤氣管的設計要求。1荒煤氣管上設壓力自動調(diào)節(jié)裝置的主要理由如下：1)煤干餾爐的荒煤氣的導出流量是不均勻的，其中焦爐的氣量波動更大，需要設該項裝置以穩(wěn)定壓力；否則將影響焦爐及凈化回收設備的正常生產(chǎn)。2)正常操作時要求炭化室始終保持微正壓，同時還要求盡量降低爐頂空間的壓力，使荒煤氣盡快導出。這樣才能達到減輕煤氣二次裂解，減少石墨沉積，提高煤氣質(zhì)量和增加化工產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量等目的，因此需要設置壓力調(diào)節(jié)裝置。3)為了維持爐體的嚴密性也需要設置壓力調(diào)節(jié)裝置以保持爐內(nèi)的一定壓力。否則空氣竄入爐內(nèi)，造成爐體漏損嚴重、裂紋增加，將大大降低爐體壽命。2因為煤氣中含有大量焦油，為了保證調(diào)節(jié)蝶閥動作靈活就要防止閥上粘結焦油，因此必須采取氨水噴灑措施。3由于煤氣產(chǎn)量不夠穩(wěn)定，煤氣總管蝶閥或調(diào)節(jié)閥的自動控制調(diào)節(jié)是很重要的安全措施。尤其是當排送機室、鼓風機室或調(diào)節(jié)閥失常時，必須加強聯(lián)系并密切注意，相互配合。當調(diào)節(jié)閥用人工控制調(diào)節(jié)時，更應加強信號聯(lián)系。搗爐與放焦的時間，在同一碳化爐上應絕對錯開。搗爐或放焦時，爐頂或爐底的壓力必須保持正常。任何一操作都會影響爐頂或爐底的壓力，當爐頂與爐底壓力不正常，偶爾空氣滲入時，煤氣與空氣混合成爆炸性混合氣遇火源發(fā)生爆炸，從而使操作人員受到傷害。因此搗爐與放焦之間應有聯(lián)系信號，應避免在一個爐子上同時操作。焦爐的推焦車、攔焦車、熄焦車在出焦過程中有密切的配合關系，因此在該設備中設計有連鎖、控制裝置，以防發(fā)生誤操作。設置隔熱裝置是為了減少上升管散發(fā)出來的熱量，便于操作工人的測溫和調(diào)火。首鋼、鞍鋼為了改善焦爐的生產(chǎn)環(huán)境污染和節(jié)約能源，從1981年開始使用以高壓氨水代替高壓蒸汽進行消煙裝煤生產(chǎn)以來，各地焦爐相繼采用這項技術，已有20多年的歷史了，對減少焦爐冒煙，降低初冷的負荷和冷凝酚水量取得了行之有效的結果，并經(jīng)受了長時間的考驗。焦爐氨水耗量指標，多年來經(jīng)過實踐是適用的。總結各類焦爐生產(chǎn)情況該指標為6～8m3／t(煤)，焦爐當采用雙集氣管時取大值，單集氣管時取小值。直立爐的氨水耗量主要是總結了實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。指標定為“4m3／t(煤)”比焦爐低，這是因為直立爐系中溫干餾，荒煤氣出口溫度較低的原因。高壓氨水的耗量一般為低壓氨水總耗量的1／30(％～％)左右。這個數(shù)據(jù)是一個生產(chǎn)消耗定額，是以一個炭化室每噸干煤所需要的量。當選擇高壓氨水泵的小時流量時應考慮氨水噴嘴的孔徑及焦爐加煤和平煤所需的時間。高壓氨水壓力應隨焦爐炭化室容積不同而不同，這次規(guī)范修改是根據(jù)1999年焦化行業(yè)協(xié)會，～，～，完全可以滿足焦爐的無煙裝置操作，壓力過高影響焦油、氨水質(zhì)量(煤粉含量高)的意見，～。每個工程設計在決定高壓氨水泵壓力時還應考慮焦爐氨水噴嘴安裝位置的幾何標高。氨水噴嘴的構造形式以及管線阻力等因素。該條文中所規(guī)定的高壓氨水的壓力和流量指標均以當前幾種常用的噴嘴為依據(jù)。如果噴嘴形式有較大變化，若設計時將高、低壓氨水合用一個噴嘴，那么噴嘴的設計性能既要滿足高壓氨水噴射消煙除塵要求，又要保證低壓氨水噴灑冷卻的效果。低壓氨水應設事故用水，其理由是一旦氨水供應出問題，不致影響橋管中荒煤氣的降溫。事故用水一般是由生產(chǎn)所要求設置盼清水管來供應的，為了避免氨水倒流進清水管系統(tǒng)腐蝕管件，該兩管不應直接連接。直立爐氨水總管以環(huán)網(wǎng)形連通安裝，可避免管道未端氨水壓力降得太多而使流量減少。廢熱鍋爐的設置地點與鍋爐的出力有很大關系。同樣形式的兩臺廢熱鍋爐由于安裝高度不一樣，結果在產(chǎn)氣量上有明顯差別(見表10)。表10廢熱鍋爐產(chǎn)氣量的比較放置地點廢氣進口溫度、產(chǎn)氣量蒸氣壓力(MPa)引風機功率(kW)℃t／h+14m標高處9006～723177。Om標高處8005～655注：廢氣總管標高為+。廢熱鍋爐有臥式、立式、水管式與火管式、高壓與低壓等種類。采用火管式廢熱鍋爐時，應留有足夠的周圍場地與清灰的措施，有利于清灰。在定期檢修或搶修期間，檢修動力機械設備、各種類型的泵、調(diào)換火管等工作要求周圍必須留有富裕的場地，便于吊裝，有利于改善工作環(huán)境，并縮短檢修周期。一般每一臺廢熱鍋爐的安全運行期為6個月，82英寸30門直立爐附屬廢熱鍋爐的每小時蒸汽產(chǎn)量可達6t左右。采用鋼結構時，結構必須牢固，在運行中不應有振動，防止機械設備損壞，影響使用壽命或造成環(huán)境噪聲。本條規(guī)定了直立爐熄焦系統(tǒng)的設計要求。1本款規(guī)定主要是保證熄焦水能夠連續(xù)(排焦是連續(xù)的)均衡供應。從三廢處理角度出發(fā)，熄焦水中含酚水應循環(huán)使用，以減少外排的含酚污水量。2排焦傳動裝置采用調(diào)速電機控制，可達到無級變速，有利于準確地控制煤斤行速。3當焦炭運輸設備一旦發(fā)生故障而停止運轉(zhuǎn)進行搶修1～2h時，還能保持直立爐的生產(chǎn)正常進行。因此，排焦箱容量須按4h排焦量計算。采用弱粘結性塊煤時，為防止爐底排焦軸失控，造成脫煤、行速不均勻甚至造成爆炸的事故，爐底排焦箱內(nèi)必須設置排焦控制器?，F(xiàn)國內(nèi)外已在WD連續(xù)直立爐的排焦箱內(nèi)推廣應用。4為了減輕勞動強度，減少定員，人工放焦應改成液壓機械排焦。為此，本款規(guī)定排焦門的啟閉宜采用機械化設備，這是必要和可能的。5熄焦過程是在排焦箱內(nèi)不斷地利用循環(huán)水進行噴淋，每2h放焦一次，焦內(nèi)含水量一般在15％左右。當焦中含水分過高、含屑過多時，篩焦設備在分篩統(tǒng)焦過程中就會遇到困難，不易按級別分篩完善，不利于氣化生產(chǎn)的原料要求與保證出售商品焦的質(zhì)量。因此，不論采取什么運輸方式。在運輸過程中應有一段瀝水的過程，以便逐步減少統(tǒng)焦中的水分，一般應考慮80s的瀝水時間，從而有利于分篩。80s系某廠三組炭化爐自放焦、吊焦至篩焦的實測瀝水時間的平均值。濕法熄焦是目前焦化工業(yè)普遍采用的方法。載有赤熱焦炭的熄焦車開進熄焦塔內(nèi)，熄焦水泵自動(靠電機車壓合極限開關或采用無觸點的接近開關)噴水熄焦。并能按熄焦時間自動停止。熄焦時散發(fā)出含塵蒸汽是污染源，因此熄焦塔內(nèi)應設置捕塵裝置，效果尚好。熄焦用水量與熄焦時間是長期實踐總結出的生產(chǎn)指標，可作為熄焦水泵選擇的依據(jù)。熄焦后的水經(jīng)過沉淀池將粉焦沉淀下來，澄清后的水繼續(xù)循環(huán)使用。因此沉淀池的長、寬尺寸應能滿足粉焦的完全沉降。以及考慮粉焦抓斗在池內(nèi)操作，以降低工人體力勞動強度。提出大型焦化廠應采用干法熄焦。由于大型焦爐產(chǎn)量高，如100萬t／a規(guī)模的焦化廠每小時出焦量114t，并根據(jù)寶鋼干熄焦生產(chǎn)經(jīng)驗，溫度為450℃，是節(jié)能、改善焦炭質(zhì)量和環(huán)境保護的有效措施；但由于基建投資高，資金回收期長，所以只有大型焦化廠采用。／t干煤，最好是由清水進行補充，但為了減少生產(chǎn)污水的外排量，可以使用生化處理后符合指標要求的生化尾水補充。焦臺設計各項數(shù)據(jù)是根據(jù)鞍山焦耐院對放焦過程的研究資料，以及該院對各廠的生產(chǎn)實踐歸納出來的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)而做出的。經(jīng)測定及生產(chǎn)經(jīng)驗得知，運焦皮帶能承受的溫度一般是70～80℃，因此要求焦炭在焦臺上須停留30min以上，以保證焦炭溫度由100～130℃降至70～80℃。熄焦后的焦炭是多級粒度的混合焦，根據(jù)用戶的需要須設篩焦樓，將混合焦粒度分級、綜合冶金、化工、機械等行業(yè)的需要，焦炭篩分的設施按直接篩分后焦炭粒度大于40mm、49～25mm、25～10mm和小于10mm，共4級設計。為滿足鐵合金的需要，有些焦化廠還將小于10mm級的焦炭篩分為10～5mm和小于5mm兩級，前者可用于鐵合金。也有焦化廠為了供鑄造使用，將大于60～80mm篩出。(詳見《冶金焦炭質(zhì)量標準》GB 1996，《鑄造焦炭質(zhì)量標準》GB 8729)。有利于經(jīng)濟效益和綜合利用。城市煤氣廠生產(chǎn)的焦炭必須要有儲存場地以保證正常的生產(chǎn)。對于采用直立爐的制氣廠，廠內(nèi)一般都設置配套的水煤氣爐和發(fā)生爐設施。故中、小塊以及大塊焦都直接由本廠自用，經(jīng)常存放在儲焦場地上的僅為低谷生產(chǎn)任務時的大塊焦和一部分中、小塊焦。因此儲焦場地的容量為“按3～4d”產(chǎn)焦量計算就夠了。采用炭化室有效容積大于20m3焦爐的制氣廠焦炭總產(chǎn)量中很大部分是供給某一固定鋼鐵企業(yè)用戶的。一般是按計劃定期定量地采用鐵路運輸方式由制氣廠向鋼鐵企業(yè)直接輸送焦炭。篩分設備在運行時，振動揚塵很大，從安全和工業(yè)衛(wèi)生要求必須有除塵通風設施。在篩焦樓內(nèi)設有儲焦倉，對于直立爐的儲焦倉容量規(guī)定按10～12h產(chǎn)焦量確定。這是根據(jù)目前生產(chǎn)廠的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗提出的。80門直立爐二座篩焦樓，其儲焦倉容量約為11h產(chǎn)焦量，從歷年生產(chǎn)情況看已能滿足要求。焦爐的儲焦倉容量按6～8h產(chǎn)焦量的規(guī)定，基本上是按照鞍山焦耐院歷年來對各廠的生產(chǎn)總結資料確定的。生產(chǎn)實踐證明不會影響焦爐的正常操作。儲焦場地應平整光潔，對倒運焦炭有利。獨立煉焦制氣廠在鐵路或公路運輸周轉(zhuǎn)不開的情況下，才需要將必須落地的焦炭存放在儲焦場內(nèi)。儲焦場的操作容量，當鐵路運輸時，宜采用15d產(chǎn)焦量；當采用公路運輸時，宜采用20d產(chǎn)焦量。直立爐的氣焦用于制氣時一般可采用兩種工藝：一為生產(chǎn)發(fā)生爐煤氣，二為生產(chǎn)水煤氣。發(fā)生爐的原料要求使用中、小塊氣焦，既有利于加焦，又有利于氣化，另外成本也較低，因此將自產(chǎn)氣焦制作發(fā)生爐煤氣是較為合理的。水煤氣的原料要求一般是大塊焦。用它生產(chǎn)的水煤氣成本高，作為城市煤氣的主氣源是不經(jīng)濟和不安全的。所以規(guī)定這部分生產(chǎn)的水煤氣只供作為調(diào)峰摻混氣，以適應不經(jīng)常的短期高峰用氣的要求。