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[资料分享] 黑头焦产生的原因分析及改善措施

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发表于 2015-8-12 08:23:59 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
一直以来,人们对焦炭质量的关注集中在灰分、硫分、M40、M10上。近10年来,更关注于焦炭的热态性能CSR和CRI,而对焦炭中存在的黑头焦研究得较少。实际上焦炭中黑头焦的存在对M40、M10、CSR和CRI有着不可忽视的负面影响。研究黑头焦形成的原因,采取适当的措施加以改善,对提高焦炭质量指标有着非常现实的意义。

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发表于 2015-8-12 08:25:09 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
1   黑头焦形成原因分析

根据晾焦台焦炭外观分布规律,推断出黑头焦主要分布在炉头、焦饼中心及焦饼上部。不同部位的黑头焦形成的机理不同。
1.1  焦炉结构及加热方式
       炭化室内煤饼结焦过程的基本特点是:两边炉墙供热,由外向里层层结焦。焦炉加热方式决定了温度梯度的存在,炭化室中心面上的炉料温度始终最低。在炭化室墙面附近,由于加热速度快,煤料熔融良好,所成焦炭(焦头)结构致密,而离炭化室墙面较远的煤饼中心附近,结焦前期加热速度慢,结焦后期加热速度快,煤料熔融性差。若配合煤的黏结性差,则形成的焦炭(焦尾)显得疏松,裂纹也较多。黑头焦主要是中心煤料形成的焦尾。煤料加热梯度决定了沿炭化室宽向焦饼的焖炉时间不一致,即靠近炉墙的焖炉时间最长,靠近炉中心的最短。中心部位因挥发分析出不够充分,会造成焦饼中心的焦炭松软发黑。
       另外,焦炉结构的特点决定了炉头部位加热不如内部均匀,再加上炉门散热,易造成炉头产生黑头焦。
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发表于 2015-8-12 08:34:05 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
1.2  渗碳及焦炭表面氧化
       成焦后期,焦饼中心内部仍有少量的煤气析出。煤气中的烃类化合物经过炙热的焦炭表面时发生裂解反应,生成游离碳。这些游离碳附着在焦炭的外表面及浅层裂纹里,形成渗碳。造成焦炭表面发黑这种方式形成的黑头焦切开后内表面颜色正常,不影响焦炭各项质量指标。另外,焦炭在干熄炉内运动,会引起部分游离的碳粉附着在表面,也会导致焦炭表面发黑。
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发表于 2015-8-12 08:34:23 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
2   改善黑头焦的措施
2.1  优化配煤结构
       适当提高气煤和气肥煤的配入量,把配入量由22%~25%提高到33%~35%。通过合理搭配,使配合煤的G值稳定在80左右,可增加焦饼的收缩性,减少焦饼中间断层,有利于黑头焦数量的减少。
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发表于 2015-8-12 08:34:54 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
2.2  调节加热制度
    (1)调整煤气砣杆及废气砣杆,适度降低砣杆高度(降低煤气流速),逐排调节废气盘的小翻板开度,使焦炉的蓄顶吸力均匀合理分布,实现空气量供入、煤气量供入和焦炉供热量的均衡分布,使焦饼成熟更为均匀。同时全面标定蓄顶的吸力,确保普通蓄热室和标准蓄热室上升和下降气流压差的一致性。
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发表于 2015-8-12 08:35:03 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
(2)提高废气分析的准确性,选择煤气混合燃烧的最佳控制点。通过对废气分析,结合横排温差和焦饼上下温差,将1~5号焦炉的空气过剩系数控制在1.15~1.20, 6~9号焦炉控制在1.17~1.23,看火孔压力增加到20~30Pa,上下温差调整为50℃左右。目前焦饼上下成熟较以前均匀,尤其是炭化室顶部焦炭及炉头焦改善很多。
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发表于 2015-8-12 08:35:10 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
(3)改造平煤杆和优化平煤操作。先后对5座焦炉推焦机的平煤杆前端和底端进行了改造。由普通的“中空长方体”改造成“船形”,以防止平煤杆在平长杆过程中下沉扎煤,改善煤上表面的平整度。同时船形底部在一定程度上提高了炭化室上表面入炉煤的堆密度。另外,对煤车各加煤口的加煤顺序、间隔及平煤操作进行了优化。
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发表于 2015-8-12 08:35:18 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
2.3  治理炉头温度
       对开闭器进行密封,减少漏气。个别低温炉号采取了调整牛舌砖、加强蓄热室密封墙密封、提高焦炉煤气混合比、对阻力大的小烟道及蓄热室进行清扫等措施。焦炉炉头温度机焦侧均提高了约30℃,炉头焦饼成熟情况明显改善。治理前后炉头温度的变化见表1。
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发表于 2015-8-12 08:36:04 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
1     治理前后炉头温度对比(
炉号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
机侧
治理前
1146
1145
1140
1145
1150
1153
1146
1140
1170
治理后
1165
1163
1175
1170
1165
1182
1185
1170
1172
焦侧
治理前
1170
1165
1175
1170
1175
1183
1178
1175
1205
治理后
1195
1195
1200
1202
1190
1223
1227
1203
1206

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发表于 2015-8-12 08:36:22 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
2.4  减少焦炭在干熄炉的氧化
       为降低干熄炉内焦炭的氧化,降低循环风量,干熄炉料位每班维持在Y射线以上20吨左右生产,减少因料位偏低造成焦炭在干熄炉内停留时间长,进而影响焦炭质量。减少空气导入量,干熄炉内主要循环气体成分CO控制由4%~6%调整为6%~8%,降低了焦炭烧损。增设人工对循环气体化验成分的次数与在线分析对比,及时调整空气导入量。
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发表于 2015-8-12 08:36:35 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
3   效果
        通过3个月的努力,黑头焦的各项技术指标明显改善,具体体现在以下几方面,一是横排温差(标准火道与炉头火道)缩小,加热更趋均匀;二是焦炭中黑焦+泡焦的比例明显降低;三是焦炭质量指标明显改善,详见表2~表4。
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发表于 2015-8-12 08:36:54 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
2     2013年标准火道温度与对应的炉头温度偏差(
炉号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3月初
机差
58
63
22
16
46
72
132
111
81
焦差
88
120
69
73
81
84
127
123
83
5月底
机差
51
58
44
45
49
70
89
83
84
焦差
75
71
61
65
79
80
91
92
83

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发表于 2015-8-12 08:37:26 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
3      2013年黑泡焦占全焦的百分比(%)
项目
3月
3月上半月
5月下半月
6月上半月
6月下半月
黑焦+泡焦比例
16.40
14.65
13.04
12.67
12.44



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发表于 2015-8-12 08:37:48 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
4     焦炭冷热态质量指标对比(%)
质量指标
M40
M10
CSR
CRI
201303
86.06
6.5
67.84
23.1
201306
87.2
6.1
69.36
21.9

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发表于 2015-8-12 08:38:04 |显示全部楼层 | Firefox 39.0| Windows XP
通过优化配煤结构、加热制度、干熄焦操作等措施可明显降低黑头焦产生的比例,改善焦炭质量。
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