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焦化厂干熄焦料位测量改造方案

2019-11-21 14:06:33  

摘要:干熄焦技术应用提高了焦炭质量、改善环境和增加能源回收,为了保证干熄焦的稳定连续运行,必须保证预存室有一定的必要空间,抑制干媳焦炉的炉内压力变动,干熄炉料位监测控制是实现干熄焦工艺稳定的自动化控制中关键的环节。

本文采用URT雷达料位对原采用y射线料位计的料位装置进行分析,结合实际检修创新改进应用高温URT雷达料位计检测,运用干熄炉微创开孔无砌砖喷涂技术、自然冷却和强制风冷抑制技术降温保护达到稳定精确检测干媳炉料位的一种适应于改造的新型实用的干媳焦料位检测装置。

干熄焦技术自20世纪初从瑞士起源,在20世纪80年代引入国内,由于其在提高焦炭质量、改善环境和回收能源方面的优势,在国内钢铁企业已经被广泛应用。干熄焦炉是利用循环气体冷却焦炭装置,由上至下分为预存室和冷却室,另外还包括使循环气体通往炉外的斜烟道和环形烟道。为了保证干熄焦的稳定连续运行,必须保证预存室有一定的必要空间,抑制干媳焦炉的炉内压力变动,那么干熄炉料位监测控制是实现干熄焦工艺稳定的自动化控制中关键的环节。

1原干熄焦检测特点及需要解决的问题

邯钢西区焦化一、二号干熄焦料位监测装置原设计中的料位计采用了y射线料位计,其测量原理为利用v射源发出辐射,射线穿透罐壁材料被衰减,随着物位的变化,探棒处的辐射剂量会相应的变化,仅能实现一点料线的检测修正,无法连续准确测量料位,并且由于干媳炉里粉尘大,射源需要穿过的环形烟道易于堵塞,有一段盲端在运行期间无法清理,导致料位测量不可靠的问题,被迫人工观察料位,导致炉内压力大幅度变化,空气进入炉内造成焦炭过烧,料位偏差大,干熄焦炉无法稳定连续息焦和焦炭质量波动。同时压力和料位变化也对斜烟道和环形烟道砖的承压强度造成冲击,斜烟道和环形烟道砖脱落和塌陷也有此重要原因,导致干熄焦运行周期缩短,被迫提前检修。

针对生产过程中出现的问题和利用年修时机,必须对干熄焦料位检测装置进行改造完善,实现稳定连续监测控制。经过对国内各大钢厂干熄焦的调研,与中冶焦耐院的研讨,干熄焦连续监测采用新型高温雷达料位计可以实现。但是,国内干熄焦连续监测都是在工程建设时按设计进行实施,没有在运行后改造先例。因为高温辐射、安装位置和角度准确确定难度大并且传统方式监测装置改造解决高温辐射必须对干熄焦顶部砌砖拆除并进行重新砌筑,顶部砖型重新设计和烧制费用高、施工周期太长,在短短的检修期间无法完成。

2干熄焦料位检测装置的改造

国内干熄焦料位检测改造未能实施的原因主要是在装置的开孔和砌砖遇到了阻碍,无法承担炉顶锥型部位的结构的拆除变动太大,施工周期过长,费用过高。这也是干熄焦料位检测装置的关键技术,高炉的炉内喷涂技术已经在钢厂普遍采用,而在干熄焦炉还是首次使用,别无先例,我们在干熄焦炉的椎部实施了切割和定位钻口,对椎部砖结构做到最小程度的损伤,并进行高温喷涂技术喷涂,在大管内壁喷涂150mm厚度的高温喷涂料。从而实现修补加固椎部开孔损伤和耐磨保温处理,达到干熄焦料位装置的抗高温和耐磨效果。

2.1检测装置改造后的总视图(如图1所示)仪表的安装位置靠近炉子的内壁,然后稍向中心倾斜,这样基本可以达到避开炉壁和料流的效果,位于离地面高度为23.979mm的位置上,雷达信号的中心点在离炉壁1.5m的位置处。

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2.2  3D验算法定位准确的开孔位置和仪表安装角度(如图2所示)充分收集干熄焦炉的结构数据和高温雷达发射角度、装炉装置的落焦角度及雷达检测中心点的基础数据,运用三维运算方法,精确的得到如下数据:

(1)开孔的中心点可在离锥体底部斜面距离1.5m处,开孔的直径为300mm,完全消除雷达反射波的炉墙干扰反射影响。

(2)根据炉体直径和测量的高度,仪表的倾斜角a为10°,避开装焦落料时对雷达波的干扰,使在装焦过程中料位计准确测量。

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(3)开孔的中心点离锥体底部的垂直距离为850mm。料位最高不能高于锥体底部的位置,因为该位置离开孔处垂直距离仅为850mm,是炉体砖温度950℃和高位红焦的辐射隔离空闻,便于强冷吹扫抑制。

(4)选用发射角为Tg6°的雷达物位计,得到开孔较小仅为直径300mm的测量孔。

2.3分段设置检测装置实现自然冷却和便于强制风冷实施(1)检测装置设计为外径600mm,内径直径为300mm,保温浇注料厚度150mm的大接管,高度为1500mm。大接管上加一个直径为200mm高为300mm的小接管,安装雷达物位计。该小接管不要保温层,加强雷达物位计仪表的自然冷却效果。

(2)在小接管上加氮气吹扫和安装温度计。接管上加氮气吹扫,氮气吹扫口共五个,吹扫压力为2.5bar。要求气源压力稳定,并持续吹扫(关键)。每个吹扫口的内径为G1/2A,相当于12.7mm。每个吹扫口的氮气量约为25m/h,总的氮气量约为100m2h。氮气吹扫冷却抑制透过大管的辐射热,设计要求温度最高不能超过400℃,正常运行温度控制在200-300℃范围内,通过近3个月运行,小管和大管的顶部温度在45℃以下,冷却效果远远超过最初设计。改造图如图3所示。

3结束语

本文通过进行资料搜寻和科学计算,大胆创新,应用了微创开孔无砌砖喷涂技术、自然冷却和强制风冷抑制技术和3D技术验算方法成功的研发出干媳焦雷达料位监测装置,在邯钢西区1#干媳焦35天年修和2#干熄焦修补环形烟道的16天中仅用5天时间成功安装实施。氮气吹扫冷却抑制透过大管的辐射热,设计要求温度最高不能超过400℃,正常运行温度控制在200-300℃范围内,通过近8个月运行,小管和大管的顶部温度在45℃以下,冷却效果远远超过最初设计,实施后干熄炉料位测量精度为1%,预存室空闻波动控制在0.2米,炉内压力波动小于5pa。完全解决了原设计的用焦罐理论重量推算装焦料位和射线单点修正问题,使料位误差降低了98%以上。在自动控制中增加了料位自动判定模块杜绝了过量排焦和装满焦的事故,实现了全自动装排焦,从而延长了斜烟道和环形烟道砖运行周期。

作者:王忠

参考文献:

[]罗时政,乔继军,张丙林.2010干熄焦生产操作与设备维护[M].北京:冶金工业出版社,2010.


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