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焦化副产品煤焦油、粗苯产率实例分析

国内某焦化生产企业为宽炭化室侧装煤捣固型焦炉,近几年来化产品煤焦油、粗苯产率变化较大,针对这一问题,笔者整理了历年相关生产数据并进行实例工艺技术分析,找出了化产品煤焦油、粗苯产率变化较大的主要原因,并提出了主要对策与建议。

一、五年来生产情况分析

1、焦炉出焦孔数

(1)第5年(计*个月) 24986孔

(2)第4年 35418孔

(3)第3年 31930孔

(4)第2年 27372孔

(5)第1年 24722孔

由以上数据可看出,第5年(计*个月)出焦孔数与第1年全年出焦孔数相比,多出焦264孔。

2、日平均出焦孔数和焦炉实际结焦(周转)时间

(1)第5年(计*个月)102.8孔/天;27.82小时(接近该捣固焦炉设计值26小时,曰出焦孔数110孔)

(2)第4年 97孔/天 ;29.48小时

(3)第3年 87.4孔/天 ;32.72小时

(4)第2年 75孔/天;38.13小时

(5)第1年 67.8孔/天;42.18小时

由以上数据可看出,第5年(计*个月)平均每天出焦孔数要比第1年多35孔;焦炉实际结焦(周转)时间缩短14.36小时。

3、焦炉直行平均温度情况

(1)第5年(计*个月)计划标准温度1360度;实际平均温度1362度(机、焦侧直行平均值,下同)

(2)第4年 1350度

(3)第3年 1344度

(4)第2年 1317度

(5)第1年 1313度

由以上数据可看出,第5年(计*个月)焦炉直行实际平均温度要比第1年高出近50度。

4、焦炉炭化室炉顶空间温度情况

第4年*月*日测定**号炭化室炉顶空间温度为853度(实际结焦时间29.33小时,标温1350度),第5年*月*日至*月**日期间共计测定**次(孔)炭化室炉顶空间温度平均值达869度,其中最低为828度,最高达904度(主要原因是捣固给料机下煤不畅等,煤饼高度不够造成炉顶空间温度过高),由以上数据看出,焦炉炭化室炉顶空间温度处于偏高(《捣固炼焦技术规范》规定炉顶空间温度为800度正负30度)。

5、按生产焦炭、煤焦油和粗苯产量计得出年平均煤焦油、粗苯产率(回收率)

(1)第5年(计*个月)煤焦油41.264公斤/吨焦;粗苯12.888公斤/吨焦

(2)第4年 煤焦油41.198公斤/吨焦;粗苯12.619公斤/吨焦

(3)第3年 煤焦油42.144公斤/吨焦;粗苯14.234公斤/吨焦

(4)第2年 煤焦油44.134公斤/吨焦;粗苯14.438公斤/吨焦

(5)第1年 煤焦油47.088公斤/吨焦;粗苯 15.004公斤/吨焦

6、按配煤电子计量称计量的年耗配合入炉煤总量(湿煤)折算成干煤计算得出的年平均煤焦油、粗苯回收率(或称产率)

(1)第5年(计*个月)煤焦油3.254%;粗苯1.015%

(2)第4年 煤焦油 3.194%;粗苯0.977%

(3)第3年 煤焦油3.242%;粗苯1.010%

(4)第2年 煤焦油3.322%;粗苯1.090%

(5)第1年 缺入炉煤年平均水分数据而未计算

由以上分別按干焦炭和入炉煤(干基)计算得出的煤焦油、粗苯产率(回收率)数据可看出,第1年煤焦油和粗苯产率(回收率)均最高,以后逐年均降低,第5年(计*个月)均略有提高。现将第4年同第1年相比,煤焦油产率(回收率)下降5.890公斤/吨焦;粗苯产率(回收率)下降2.385公斤/吨焦,若按第4年生产焦炭产量计算,则年少产煤焦油约5200吨;粗苯约2000吨,假设按市场价测算,共计少收益约2200万元。

7、单孔炭化室年平均装湿煤量和折算成单孔炭化室年平均装干煤量

(1)第5年(*个月) 35.99吨/孔(湿) ;32.00吨/孔(干)

(2)第4年 36.84吨/孔(湿);32.68吨/孔(干)

(3)第3年 36.70吨/孔(湿);32.68吨/孔(干)

(4)第2年 37.79吨/孔(湿);33.49吨/孔(干)

(5)第1年 38.51吨/孔(湿)

由以上数据可看出,年平均单孔装湿煤量第5年(*个月)比第1年低2.52吨/孔;年平均单孔装入干煤量第5年(*个月)比第2年低1.49吨/孔。若按目前暂定的单孔产焦炭量25.2吨(干基,不包括熄焦池内焦粉等,该捣固焦炉设计取值,煤饼堆密度取1.0吨/立方米,这里认为干煤饼堆密度取值可能偏大,生产实际可能偏小,全焦产率按75%计,每孔炭化室装干煤约35.6吨,单孔产焦量约26.7吨),结焦率暂选定75%计,计算得出单孔装干煤量为33.6吨;单孔装湿煤量为37.2吨(配合入炉煤含水份按10.80%计)。第2年及以前年份基本上达到了生产要求的单孔装煤量的控制指标,由第3年至第5年(*个月)从总体上看都未达到单孔装煤量指标要求(还未扣除捣固煤饼塌煤返运备煤煤场的煤量)。由以上分析得出,若按目前生产统计计算焦炉单孔焦炭产量来推算化产品产率(回收率),单孔装煤量需增加1~1.5吨,这样对降低焦炉炭化室炉顶空间温度十分有利,且能提高化产品煤焦油和粗苯产率。

二、技术分析

影响炼焦化产品煤焦油、粗苯产率(回收率)的原因较复杂,焦炉结焦时间、直行炉温、炭化室炉顶空间温度、焦炉压力控制和炉体串漏情况等都十分关联。在相同炼焦配煤比的条件下,捣固焦炉实际生产焦炭产量达到或接近设计生产能力时,捣固焦炉比顶装焦炉的化产品产率要低0.5~1%个百分点。焦炉炉温和炭化室炉顶空间温度等对焦炉煤气、炼焦化产品煤焦油和粗苯产率影响十分明显,炉温和炉顶空间温度高时,其产率降低,焦炉结焦(周转)时间廷长,生产操作炉温控制低些,在特定的条件下,炉顶空间温度相对降低,使焦炉煤气产率增高,化产品煤焦油和粗苯产率也增高。从第1年后至第5年(*个月)化产品煤焦油和粗苯产率(回收率)呈逐年下降,在考虑炼焦配煤比及煤源结构基本连续稳定的条件下,由收集整理近五年来炼焦和化产系统的生产数据及生产实际操作等情况分析结果认为有如下主要原因。

1、随着焦炉出焦孔数增加,结焦时间相应缩短后,炉温较第1年相对要提高,炉顶空间温度相对高些;

2、从第3年开始年平均单孔炭化室装煤量减少了(实际生产捣固煤饼高度较设计要求值低,造成炭化室炉顶空间温度增高,还有将捣固煤槽内两侧壁增加防粘不锈钢板后减少了煤槽容积而降低了装煤量等),影响了焦炉煤气、化产品煤焦油和粗苯产率及产量;

3、焦炉曰出焦孔数增加,焦炉煤气净化处理量相对第1年及以前在大幅增加后,煤气净化处理设备(包括机械化焦油氨水澄清分离槽)检修停用频繁,二台设备并联运行开工率不高,特别在夏季时横管煤气初冷器后煤气温度过高,末达到生产工艺要求操作指标21~22度,而影响煤焦油回收率。洗苯塔后煤气中苯由化验检测结果来看,末达到稳定连接不超过2.5克/立方米的指标,粗苯工序的全部设备开工率末达到99%及以上,从而影响了粗苯产品回收率。

三、主要对策与建议

1、要求认真落实《提高化产品煤焦油、粗苯产品产率(回收率)实施方案的具体措施》,重点抓住不放每孔炭化室按生产工艺要求装满煤,捣固煤饼高度达到要求,且在装煤过程中不塌煤或少塌煤;

2、在确保焦炭质量的前题下,控制合适炉温(尽可能稍低些,可考虑改进方法测定焦饼中心温度),细调焦炉加热制度,在该焦炉炉体结构定型的条件下,创造性的调节出较低些的焦炉炭化室炉顶空间温度,增加规范性测定炉顶空间温度次数,测量炭化室内煤线和焦线高度,了解配合入炉煤收缩度情况;

3、必须利用好全部煤气净化设备,设备开工率力争达到99%及以上。严格控制煤气横管初冷器后煤气温度在20~22度,严格控制焦炉循环氨水和剩余氨水中带焦油;洗苯塔后煤气中苯不超过2.5克/立方米;

4、可考虑选用多配适量的高硫肥煤等煤种(选用高硫煤种宜用含硫在2.0%及以下的,笔者曾做过的工作得出的经验,大于2.2%及以上的高硫煤种其硫转化率很低,影响焦炭质量硫分),以达到不仅可提高化产品产率,还能对提高焦炭热強度十分有利。鉴于捣固焦炉为宽炭化室炉型,现采用的配合入炉煤挥发分在31~33%之间的条件下,不宜再增大配合入炉煤挥发分,若配合入炉煤挥发分增大后,反尔对提高化产品产率不利(因收缩度增大了,炭化室炉顶空间增大,造成炉顶空间温度增高烧损掉荒煤气及化产品)。

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