酒钢初总论.pdf
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1、酒钢4#焦炉、与3#4#焦炉相配套的干熄焦装置及备煤、化产系统改造工程初 步 设 计中国冶金建设集团鞍山焦化耐火材料设计研究总院酒钢4#焦炉、与3#4#焦炉相配套的干熄焦装置及备煤、化产系统改造工程初 步 设 计第 一 篇 总 论中国冶金建设集团鞍山焦化耐火材料设计研究总院酒钢4#焦炉、与3#4#焦炉相配套的干熄焦装置及备煤、化产系统工程初 步 设 计第一篇总论库号:150EC28副 院 长:副 总 工 程 师:设 计 经 理:中国冶金建设集团鞍山焦化耐火材料设计研究总院二0 0三年十月编制专业及人员编制专业室主任专业组长审核人编制人备 煤钱理业郑卫军刘承智关宏宇炼 焦张长青张晓光袁朝晖朱 郁
2、化 工张兴柱王英丽王家石徐作峰郑秀珍精 制叶 煌张素利孙 虹朱传平热 力姜 宁陈本成任 重罗立伦总 图倪荣芳张 杰田友富李 芳土 建马文炜郑 伟刘业刚刘素坤张建奎张庆良电 力王洪耀牟卫国王冬枫王振川电 信王洪耀王柏峰王柏峰方丽明仪 表史红缨刘福臣刘晓东周 浩给水排水尹君贤马雁林于泽成林冬晓通 风王 满霍延中刘庆成尹 华工程经济任少明单晶辉陈国红董 静技术经济任少明单晶辉陈国红徐丽娟环 保武 剑何 平刘 洪李冰冰目 录1概述.12原材料、燃料的来源及需要量.63主要产品品种、产量.74项目组成及工程项目内容.85工艺流程及主要设备.106公用及生产辅助设施.227工程投资.268环境保护、劳动安
3、全卫生及消防.279节能.351 0主要技术经济指标.361 1财务计算及评价.411概述1.1设计依据a)酒钢的设计委托书及酒钢与焦耐院签订的设计合同;b )酒钢与焦耐院签订的技术协议;c)酒钢对可行性研究报告审查后形成的会议纪要;d )酒钢、焦耐院、武汉星宇监理公司对初步设计初稿进行预审查形成的会议纪要。1.2设计原则和主要要求a)酒钢焦化厂4号焦炉为6 0孔炭化室高6 m的J N 6 0-6型焦炉,年产焦炭约6 0万吨,与已建成的3号焦炉布置在同一条中心线上,组成一个炉组。b)干熄焦装置处理能力与3号、4号 焦 炉(J N 6 0-6型5 0+6 0孔焦炉)相配套,采 用J N G9 0
4、-4型干熄焦装置;干熄焦锅炉回收红焦的显热,所产生P=3.82 M P a,t=4 5 0 蒸汽,与公司蒸汽管网并网。c)备煤车间新建4X1 0 m配煤槽,新增贮量2 6 0 0吨,总 贮 量7 1 5 0吨;筛焦工段现有设施可以满足新增4号焦炉要求,增设干熄焦运焦系统。d)煤气净化车间按2 0 0万 吨/年炼焦能力(原 有1号、2号、3号为1 4 0万 吨/年炼焦能力)进行设计。采用对焦化厂现有净化系统上进行改造的方式实施,改造后车间组成为冷凝鼓风工段、硫铁工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸储工段、溶剂脱酚工段和蒸氨工段。各工段均一1一需增加相应的装置和设备,以满足新增炼焦能力的需要。e)焦油工段,
5、新增离心机和改质沥青反应釜,并对粗意离心机扩容。f)干熄焦装置投产后,正常生产熄焦用干熄焦装置,湿熄焦系统作为干熄焦装置的备用。1.3 设计规模及进度1.3.1 设计规模酒钢焦化厂4 号焦炉(1 X60孔 JN60-6型)生产能力为年产焦炭 60万吨,配套的备煤、煤气净化、公辅设施进行相应改造(规模按年产焦炭200万吨设计)。根据3 号、4 号焦炉的生产能力,小时产焦为123.89吨,考虑干熄焦装置的强化操作系数1.1采用JNG90-4型干熄焦装置一套,原湿法熄焦系统作为备用。1.3.2 设计进度2003年 10月完成初步设计和审批工作;2003年 10月2004年 10月开展施工设计;200
6、3年 10月2005年 10月现场施工;2005年 2 月4#焦炉投产。1.4 建厂的外部条件1.4.1 气候参数:极端最高气温 38.4极端最低气温-31.4-2-年平均气温6.9 夏季平均气温23.2 冬季平均气温-8.9年平均大气压力852.5hPa夏季平均大气压力847.0hPa冬季平均大气压力856.0hPa年平均降水量85.7mm年最大降水量155.0mm日最大降水量3.9mm最大积雪深度14.0cm夏季平均相对湿度43%冬季平均相对湿度54%全年平均风速2.4m/s夏季平均风速2.3m/s30年一遇的最大风速34.0m/s全年最多风向及频率C,16%SW,11%夏季最多风向及频率
7、C,19%E,9%冬季最多风向及频率C,17%SW,13%最大冻土深度132.0cm1.4.2工程地质及水文条件根据西北地质勘察基础工程总公司第五工程处2003年8 月 13日提供的 酒 钢(集团)有限责任公司4#焦炉及烟囱工程岩土工程勘一3一察报告(详勘),地层自上而下为:1 杂填土;不宜利用;2 卵 砾 石(f ak=6 0 0 k P a);3 卵 砾 石(f ak=8 0 0 k P a);地下水一般埋深大于1 0 0 m,因地下水埋深较大,设计可不考虑对 建(构)筑物基础的影响。1.4.3设计的主要数据:基本风压 0.6 0 k N/m2基本雪压 0.2 5 k N/m 2冬季采暖室
8、外计算温度-1 6 C夏季通风室外计算温度 2 6 冬季空调室外计算温度-1 9 夏季空调室外计算温度 3 0.0 抗震设防烈度 7度1.4.4原料、产品的运输方式本工程所需原料煤、化工原料的运入以及化工产品的运出采用铁路运输方式。本工程备品备件、各种药剂的运入及除尘粉尘的运出采用道路运输方式。1.5设计范围及分工本工程界区内的生产设施由备煤车间改造;新 建 一 座 4号焦炉(6 0 孔 J N 6 0-6 型);与 3号 4号焦炉相配套的干熄焦装置(J N G 9 0-4型)及配套设施;煤气净化车间及焦油工段改造组成。公用辅助配套工程由循环水系统(包括回收和干熄焦)、余热锅炉房、除氧给水泵房
9、、压缩空气站、制冷站、综合电气室、车间变电所、干熄焦除尘地面站、炉前焦库除尘地面站、筛焦切焦除尘地面站、预留装煤除尘地面站等组成。干熄焦锅炉产生蒸汽接至焦化厂区边界与酒钢蒸气管网并网;煤气净化产生酚氟废水送现生物脱酚装置,该装置改造由酒钢设计院设计。界区内新增系统所需的水(含除盐水)、电、蒸汽、压缩空汽、氮 气(含仪表用气)等均接自酒钢及焦化厂相应系统。1.6初步设计文件组成本初步设计共分三部分第 一 部 分 第 一 篇 总论第二篇 工程设计说明第三篇 工程概算第四篇 主要设备表第 二 部 分 环 境 保 护 专 篇劳动安全卫生专篇消防专篇第 三 部 分 初 步 设 计 附 图-5-2 原材料
10、、燃料的来源及需要量2.1 原料本装置新增炼焦能力6 0 万 t/a,年需洗精煤788400t(干基),H2soK93%)年需5602吨,NaOH(40%)年需2250吨,洗油年需777吨,磷酸三钠年需0.966吨,联氨年需96.6公斤2.2 燃料焦炉煤气 35555.(MXlO/a,高炉煤气 493152.96X 103/2。3 主要产品品种、产量a)焦 炭(干基)582584t/ab)粉焦13166.1 t/ac)焦炉煤气252288 X 10m7ad)蒸汽620160 t/ae)焦油27189 t/af)硫镂6946 t/ag)粗苯7768 t/a4项目组成及工程项目内容4.1 项目组成
11、本项目由备煤车间改造;新建一座4 号焦炉(JN60-6型);与 3 号4 号焦炉相配套的干熄焦装置(JNG90-4型.);化产车间改造;公用及辅助设施配套改造等组成。4.2 工程项目内容4.2.1 备煤车间:新建4X 10m配煤槽,新增贮量2600吨,总贮量7150吨。4.2.2 炼焦车间:4 号焦炉,为 60孔 JN60-6 型年产干全焦60万吨,与3 号焦炉布置在同一条中心线上,组成一个炉组。新建焦炉的出焦除尘仍利用3 号焦炉的除尘地面站。熄焦方式采用干法熄焦,湿法熄焦作为备用。4.2.3 干熄焦装置:采用JNG90-4型干熄焦装置,处理能力与3 号、4 号焦炉(JN60-6型 50+60
12、孔焦炉)相配套;4.2.4 运焦工段:现有设施可以满足新增4 号焦炉要求,仅增设干熄焦运焦系统。4.2.5 煤气净化车间:按 200万吨/年炼焦能力(原有1 号、2 号、3 号为140万吨/年炼焦能力)进行设计。采用对焦化厂现有净化系统进行改造方式实施,改造后车间组成为冷凝鼓风工段、硫镂工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸储工8段、溶剂脱酚工段和蒸氨工段。各工段均需增加相应的装置和设备,以满足新增炼焦能力的需要。4.2.6 焦油工段:新增焦油超级离心机和改质沥青反应釜,并对粗懑:离心机扩容。4.2.7 生产辅助设施:新建制冷站、空压站、循环水系统改造等。95工艺流程及主要设备5.1 备煤现有配煤槽贮量4
13、 5 5 0 3相当于4座 焦 炉1 3小时用煤量,所以新建4 X 1 0 m贮槽,新增贮量4 X 6 5 0 t=2 6 0 0 t,配煤室总贮量7 1 5 0 3相当于4座焦炉2 0小时用煤量,满足焦炉的生产需要。5.2 炼焦本工程在现有的3号焦炉煤塔一侧的原预留位置新建一座6 0孔JN 6 0-6型年产干全焦6 0万吨规模的焦炉,焦炉的出焦除尘采用除尘地面站方式,与3#焦炉共用一个除尘地面站,熄焦方式采用干法熄焦,湿法熄焦做为备用。预留3#、4#焦炉装煤除尘地面站位置。75%5.2.1工艺参数炭化室孔数1 X 6 0 孔炭化室有效容积38.5 n?/孔每孔炭化室装煤量(干)28.5 t焦
14、炉周转时间19h焦炉年工作日数365 d焦炉紧张操作系数1.07装炉煤水分10%煤气产率320 m3/t 干煤成焦率焦炉加热用煤气低发热值:10焦炉煤气 16400kJ/m3高炉煤气 3600 kJ/m3装炉煤水分10%用时炼焦干煤相当耗热量(计算生产用量)焦炉煤气加热时 2514kJ/kg高炉煤气加热时 2836kJ/kg5.2.2工艺流程由备煤车间送来的配合煤装入煤塔。装煤车按作业计划从煤塔取煤,经计量后装入炭化室内,煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干储炼制成焦炭和荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后,用推焦机推出,经拦焦机导入运焦车的焦罐中,运焦车由电机车牵引至干熄站进行熄焦,熄焦后的焦炭送
15、往筛贮焦工段。采用备用的湿法熄焦时,炭化室内的焦炭成熟后,用推焦机推出,经拦焦机导入熄焦车内,熄焦车由电机车牵引至熄焦塔内进行喷水熄焦。出焦产生的烟尘通过带吸尘罩的拦焦机吸入集尘干管送到除尘地面站。熄焦后的焦炭卸至晾焦台上,晾置一定时间后送往筛贮焦工段。煤在炭化室干储过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间,经过上升管,桥管进入集气管,约 800左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至85左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气或高炉煤气,由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室。通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道
16、底部与废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气通过立火道顶部 11跨越孔进入下降气流的立火道,再经过蓄热室,由格子砖把废气的部分显热回收后,经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱,排入大气。高炉煤气由车间外部管道架空引入焦炉地下室。通过废气交换开闭器、小烟道、蓄热室送入燃烧室与同时引入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气通过与燃烧焦炉煤气的废气同样途径排入大气。上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由交换传动装置定时进行换向。5.2.3焦炉机械5.2.3.1 新增焦炉机械配置如下表表2-3 焦炉机械配置表序数量(台)号名称操 作备 用1除尘装煤车102推焦机103液压交换机105.2.3
17、.2 焦炉机械的主要性能及特点焦炉机械是在总结国内焦炉机械操作经验的基础上,吸取了国外焦炉机械的先进技术,主要从提高机械效率、降低劳动强度和改善操作环境出发点并以先进、安全、实用为原则进行设计和制造的。12全套焦炉机械是按5-2推焦串序进行操作,采用单元程序控制,并带有手控装置,推焦机和拦焦机之间设有联锁装置,以及由电机车控制推焦杆的事故刹车装置,各司机室设有载波电话,提高设备运行的安全性和可靠性。5.3干熄焦装置为回收红焦的显热、降低能耗,减少污染,提高焦炭质量,采用干法熄焦。当干熄焦装置年修或出现故障时,原有的的湿熄焦系统作为备用。5.3.1 主要工艺参数a)焦炉基本工艺参数焦炉配置焦炉周
18、转时间每孔炭化室干全焦产量小时焦炭产量焦炉年产量b)干熄焦装置基本工艺参数干熄站个数干熄炉型号允许焦炉的检修制度每孔炭化室操作时间入干熄炉焦炭温度50+60孔JN60-6型焦炉19h21.4t123.89t108531811个JNG90-43 次/d,lh/次约 9.07min950105013干熄后焦炭温度低 于205干熄时间焦炭烧损率入干熄炉的吨焦气料比循环气体最大流量循环风机全压进干熄炉循环气体温度出干熄炉循环气体温度干熄炉操作制度干熄炉年修时间5.3.2干熄焦工艺约1.97小时0.9%(设计值)约 1240m3/t 焦200000m3/h11.5kPa13090098024h/d 连续
19、,340d/a25d/a装满红焦的焦罐车由电机车牵引至提升井架底部。提升机将焦罐提升并送至干熄炉炉顶,通过带布料器的装入装置将焦炭装入干熄炉内。在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换,焦炭被冷却至2 0 5 C以下,经排焦装置卸到带式输送机上,然后送往焦处理系统。循环风机将冷却焦炭的惰性气体从干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉内,与红热焦炭逆流换热。自干熄炉排出的热循环气体的温度约为9009 8 0 C,经一次除尘器除尘后进入干熄焦余热锅炉换热,温度降至160180C。由锅炉出来的冷循环气体经干熄焦专用除尘器除尘后,由循环风机加压,再经热管换热器冷却至130后进入干熄炉循环使用。145.3.3主要
20、装备为确保干熄焦装置长期、安全、稳定的运行以及技术上的先进性,干熄焦装置中部分关键设备如循环风机、装入装置用电动缸、排焦装置用振动给料器及格式密封阀等从国外引进;其它国产化设备中的关键部件如:电机车中的制动器及变频调速系统,焦罐车用传感器,提升机中的钢丝绳、轴承、提升电机、电气低压元件、调速装置、PLC装置及检测系统等也拟由制造厂自国外引进。干熄焦装置的主要装备如下;a)电机车运行在焦炉焦侧的熄焦车轨道上,用于牵引和操纵焦罐车或湿熄焦车。该电机车既能满足干法熄焦的作业要求,又能满足湿法熄焦的作业要求。具有运行速度快,调速性能好,对位准确且行车安全的特性。b)焦罐主要由焦罐体及摆动的底闸门和吊杆
21、组成。焦罐体由型钢构架和铸铁内衬板构成。外框架两侧设有导向辑轮供升降导向,还设有与底闸门连动的提吊罐体的吊杆。焦罐底部还设有柔性遮挡罩。c)对位装置在干熄站的熄焦车轨道外侧设置了一套液压强制驱动的对位装置,主要由液压站、连接管路、液压缸及夹紧装置等组成。d)提升机用于将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉顶,将红热焦炭装入干熄炉内,装完红焦后将空焦罐放回到运站载车上。由PLC控制并与其它设备联动。e)干熄炉外壳用钢板制做,内衬耐磨粘土砖及断热砖等,上部为预存室,中间是斜道区,下部为冷却室。15f)装入装置安装在干熄炉操作台上,主要由炉盖台车和带料钟的装入料斗台车组成,两个台车连在一起,由一台电动缸
22、驱动。g)排焦装置位于干熄炉的底部,将干熄炉下部冷却的焦炭连续密封地排出,它由平板闸门、电磁振动给料器、旋转密封阀和排焦溜槽等设备组成。h)一次除尘器为重力沉降式除尘装置,用于除去循环气体中所含的粗粒焦粉。i)二次除尘器采用了多管旋风分离式除尘器,将循环气体中的粗粒焦粉进一步分离出来。使入循环风机的气体粉尘含量小于l g/m3,多管旋风除尘器主要由单体旋风器、旋风子固定板、导气管固定板、外壳、下部灰斗及进出口变径管等构成。旋风器的旋风子及导向器采用高铭合金镀部分银、铝合金元素,可提高其耐磨性以延长使用寿命。j)循环风机是气体循环部分的核心,安装在二次除尘器和给水预热器之间,接触气体部分的材质要
23、求耐磨,风机结构为离心风机,采用液力耦合器调速。k)热管换热器由锅炉给水与循环气体进行换热,从而降低进入干熄炉的循环气体温度以强化干熄炉的换热效果。型式为多排竖管式,外形为方型。1)干熄焦余热锅炉是干熄焦装置余热回收的重要设备,额定蒸发量为 7 4.5 t/h,所产蒸汽参数为P=3.8 2 M Pa,t=4 5 0,采取了蒸汽超温、超压、锅炉液位过高、过低报警和联锁保护等措施,确保干熄焦锅炉安全稳定运行。165.4 运焦工段干熄焦运焦系统是配合JNG90-4干熄焦装置而设计的。干熄焦运焦系统将干熄焦装置处理后的焦炭运至现有的3、4 号焦炉筛贮焦系统。该系统由炉前焦库、带式输送机及相应的转运站等
24、设施组成。5.5 煤气净化车间煤气净化车间组成为:冷凝鼓风工段、硫钱工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸储工段、溶剂脱酚工段和蒸氨工段。5.5.1 设计基础数据5.5.1.1 净化前煤气中杂质含量NH37g/m3(参考)H2S6g/m3(参考)HCNL5g/n?(参考)B.T.X38g/m3(参考)5.5.1.2产品产率焦油轻苯3.5%(对干煤)0.93%(对干煤)精重苯0.03%(对干煤)5.5.1.3净化后煤气中杂质含量NH3H2SHCN0.05g/m36g/m31.5g/m3B.T.X蔡焦油4g/m30.3g/m30.05g/m3175.5.2工艺及主要设备5.5.2.1冷凝鼓风工段a)来自焦炉集
25、气管82K的荒煤气,与焦油和氨水沿吸煤气管道至气液分离器,气液分离后荒煤气,进入横管初冷器。初冷器采用高效横管冷却器,将煤气从82冷却到212 2 c并分别喷洒焦油、氨水混合液,使煤气中的蔡被焦油溶解,确保后序设备无堵塞由o采用新型高效的蜂窝式电捕焦油器,处理后煤气中焦油含量可控制在50mg/m3以下,有利于后序设备的正常操作。a)主要设备设备名称及规格主要材质台数初 冷 器FN4000 m2碳钢2电捕焦油器DN4600碳钢1机械化氨水澄清槽V=204n?碳钢1循环氨水中槽DN5680V=85m3碳钢1煤气鼓风机D1200-2515 5 2.2硫镂工段a)由冷鼓工段来的煤气经煤气预热器进入饱和
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