低水熄焦在攀钢焦炉中的应用及改进

摘　要：介绍了攀钢煤化工厂新1#和2#焦炉湿熄焦系统的配置、控制方式。对熄焦控制系统工作原理和控制方法进行探讨，着重分析了该装置在应用中存在的问题和解决方法。 关键词：低水熄焦　快速阀　控制 压缩空气 1 前言： 攀钢新1#、2#焦炉易地大修工程熄焦系统采用的是美钢联开发并推广应用的新型湿法熄焦技术，即低水熄焦。同传统湿法熄焦相比，低水熄焦工艺、控制、操作上有显著的不同，其通过对喷洒方式和喷洒时间的控制，使熄焦过程中通过大量的瞬间水雾上升，达到对焦炭进行内部整粒的作用，改变焦炭粒度均匀性，提高冶金焦率，同时可提高焦炭的M40指标，降低入炉焦比，对铁厂的生产起到积极作用。在整个熄焦过程中自动控制系统的设备和控制方式起到关键作用。 2 系统配置 2.1 低水熄焦系统配置 低水熄焦系统包括熄焦泵房、熄焦塔、自动控制系统、高位槽、熄焦喷洒管、水雾捕集装置、除尘用捕集装置、粉焦沉淀池、清水池、一点定位熄焦车、及粉焦脱水台和电动抓斗等。 2.2 控制系统配置 自动控制系统包括压阻式液位传感器、变送器、可编程数字调节器KMM、智能数字多功能数显仪、气动一体快速调节阀等。 3 控制方案和原理分析 3.1低水熄焦工艺分析及原理 低水熄焦是对传统湿法熄焦的改进，与原有熄焦相比最大的区别一是熄焦车采用定点接焦和定点熄焦，二是在熄焦过程中，水量按大小分段进行，即变流量喷水熄焦。具体方法：先用小流量水流熄灭熄焦车内的上部红焦，在红焦上面形成一个水—蒸汽—焦炭混合层，然后用大水量及其产生的蒸汽熄焦。工艺简图见图1 3.2控制系统分析及原理 控制系统可分为三部分：①高位槽液位控制，由两台熄焦水泵（1开1备），自动向高位槽供水，确保储备的水量可在事故状态下足够应急3炉，同时保证合理的熄焦水压；②熄焦水量控制，控制方式为固定开度控制，根据熄焦工艺来编程，控制气动快速调节阀在熄焦过程中的不同时间段打开不同的开度，即33％小水量和100％大水量控制，其控制过程通过KMM可编程数字调节器完成，在故障状态时也可通过人工开启旁通阀门控制流量；③水雾捕集控制，在熄焦的同时自动开启水雾捕集水泵，捕集熄焦时产生的大量焦粉和水滴，在环保必要性愈趋重要的环境下，是不可忽视的一环。 通过对工艺的分析知道，熄灭红焦是最终的目的，提高和确保焦炭质量是必须的要求。而低水熄焦的精髓所在正是即熄灭了红焦而又大幅改善了焦炭质量。因此熄焦水量的控制正常与否，在整个焦炭生产过程中起到画龙点睛的作用，所以关键设备在于自动控制系统中的熄焦快速阀，又以快速阀的响应时间和开度最为重要。 3.3 该装置存在的问题分析 从2005年5月新1#焦炉投产后，熄焦时间波动较大，从80秒到160秒不等。熄焦后有时红焦过多，有时水份超标，导致焦炭质量波动较大，较难控制。经过观察和分析，判断出熄焦水量控制系统存在较大问题，表现在： （1） 控制阀门动力气源问题 熄焦快速气动阀采用压缩空气控制并作为阀体驱动气源，正常工作范围为0.45～0.55 Mpa。压缩空气直接引自0.6Mpa的压缩空气管网，途中经过焦炉地面除尘站、筛运焦系统（含筛运焦地面除尘站）等，最后送到熄焦系统只有0.45Mpa左右。由于气路太长，途中用气设备多，开启频繁，导致压力损耗大、波动大、气量小，熄焦快速阀作为最后用气设备，受影响的程度可想而知，同时压缩空气未经除脂、除水、除尘等处理，长期使用易导致管路或设备损坏。因此气源和气路都不能满足设备需要。 （2） 熄焦快速阀自身问题 熄焦快速阀开度达不到设定值，动作迟缓，不稳定，关闭不严。小水量打水设定开度为33％，实际开度只能达到25％，信号发出后十多秒后才开始动作，而且阀门慢慢打开，到设定值接近要30秒；大水量打水时，设定开度100％，实际开度只能达到85％，接近要50秒。反应迟缓，而且工作不稳定，即使在相同的控制参数下，有时红焦过多，有时水份超标，达不到设计要求，也不能满足生产的需要。因此该阀本身设计上不能满足工况需要，图2即快速阀工作时序图，图表为数据说明。 快速阀工作时序说明表： 工作步骤 快速阀工作状态 耗时（秒） 简析 设计 实际 ① 准备、全关闭阶段 0 0 ①② 收到信号到33％开度 0 28 超时 ②③ 保持小水量（33％开度）熄焦 20 16 ③④ 从33％开度到阀门关闭 0 6 超时 ④⑤ 零开度保持 10 10 ⑤⑥ 零开度到全打开 0 55 大幅超时 ⑥⑦ 保持100％开度 50-70 40 ⑦⑧ 从100％开度到阀门关闭 0 5 合计 80-100 165 超时70秒 原因分析：从上表的数据可以看出，熄焦打水比设计的90秒要超出70秒左右，严重超过了设计要求，对生产造成极大影响。主要原因是：设备上调节气路阀门定位器和动力气路阀体气缸用一根8铜管，使得控制气路和动力气路相互制约相互影响，同时气缸空间大，压缩空气进量又受到气路限制，是阀动作迟缓最根本的原因；另外高置槽水面到快速阀落差13.7米，大约有1.4Kg压力，因此阀体前后压差大，阀体本身内部弹簧制动力距大，是阀动作缓慢原因之一；其次因使用酚水熄焦，对阀体动作和关闭不严造成一定影响。 4 方案研究、措施的要点论述 通过以上分析知道，主要是气源问题和快速阀本身设计上的问题，我们针对这两个问题拟出以下两项措施，加以实施。 （1） 从本厂压缩空气净化站出口取气源，敷设独立管路到熄焦快速阀，解决压缩空气压力、流量、质量问题。 （2） 改变阀体气路，将控制气路和动力气路分开，单独走管，不但可以消除阀体动作时动力气源和控制气源的相互影响，同时也改善缸体进气量不足的问题。改造前后气路比较见图3。 改造前 改造后 改造前后效果对比表 工作步骤 快速阀工作状态 耗时（秒） 设计 改造前 改造后 ① 准备、全关闭阶段 0 0 0 ①② 收到信号到33％开度 0 28 2 ②③ 保持小水量（33％开度）熄焦 20 16 18 ③④ 从33％开度到阀门关闭 0 6 1 ④⑤ 零开度保持 10 10 10 ⑤⑥ 零开度到全打开 0 55 4 ⑥⑦ 保持100％开度 50-70 40 45 ⑦⑧ 从100％开度到阀门关闭 0 5 3 合计 80-100 160 83 改造后熄焦快速阀不但能全部打开，而且全行程时间不超过4S，整个熄焦打水时间为83秒，在设计的80～90秒之间，达到了在最佳状态，而且系统长期工作稳定，满足了生产需要，完全达到了设计要求。 5 已达到效果和效益 改造后冶金焦质量指标有了显著提高，2005年四季度与六月相比，平均冶金焦转鼓强度M40升高了1.37个百分点，M10降低了2.16个百分点；水分稳定在3％。图4和图5分别为将改造前和改造后M40和焦炭水份的比较图。 6 结束语 攀钢新1＃、2＃焦炉引进的新型湿法熄焦技术虽然在开工初期因种种原因带来了不少问题，但在工程技术人员的不断钻研和摸索下，掌握了其关键技术，并加以不断改进，使新型湿法熄焦在生产中运行平稳，确保了焦炭的质量取得了显著的经济效益。 参考文献 姚昭章等《炼焦学》第三版 冶金工业出版社，2005.9 《攀钢一期焦炉易地大修改造工程设计》 鞍山焦化耐火材料设计研究总院