解析干熄焦焦炭烧损率(一)
时间:2021-01-15 来源:http://www.hdlwjlwx.com/
干熄焦技术在焦化行业取得了显著的社会和经济效益,焦炉热修但干熄焦焦炭烧损率却长期困扰着焦化企业。烧损率的常规工艺设计在0.9%以下,但从已投产的干熄焦装置看,焦炭实际烧损率一般在1.3%左右,有的甚至高达2.5%以上,吨干熄焦炭烧损为0.025t,严重影响了干熄焦技术的综合效益。
1 干熄焦焦炭烧损的机理分析
在密闭的干熄炉内,130℃的低温惰性循环气体N2与1000℃的炽热红焦进行热交换,将红焦冷却到200℃以下。在干熄炉的生产操作过程中,循环气体中O2有两个来源。一是导入的空气。循环气体在循环的过程中,H2和CO等可燃成份的浓度会逐渐升高,为保证生产安全,必须将这些可燃成份的浓度控制在适当范围内。通常采用在干熄炉环形烟道处通过导入空气的方法,将其燃烧掉,使循环气体中CO浓度控制在6%以下,H2在3%以下。其二是循环气体系统大部分处于负压状态,很容易漏入空气。在装炉过程中,空气随焦炭进入干熄炉,焦炉热修与焦炭发生不完全反应生成CO等气体。
2 循环气体对焦炭烧损的影响
导入阀进入干熄炉环形烟道内的空气与循环气体混合,会首先与循环气体内的可燃气体CO、H2发生反应,其次才烧掉焦粉,最后为小块焦。循环气体中可燃气体含量主要通过导入的空气量来控制,当导入空气量过大时,可燃气体被烧完后,多余的氧就会与焦炭反应,焦炭烧损量就大;如果减小空气导入量,氧就只与循环气体中的可燃气体反应。由此可见,循环气体中CO、H2、CO2、水蒸汽含量和导入空气量是制约焦炭烧损的关键因素。
2.1 CO含量对焦炭烧损的影响
由2C+O2=2CO 及 2CO+ O2=2CO2反应方程可知,反应中消耗的C与循环气体中残余的CO成正比,即24:32,消耗32t O2会烧损24t焦炭。
在干熄炉生产过程中,导入空气量过大,O2与循环气体中CO接触,发生化学反应生成CO2,而气体中CO2又与炽热焦炭发生碳熔反应,生成CO导致焦炭的损耗。实际操作中很难做到循环气体中O2含量为0,一般O2含量控制在0.2%以下,焦炉热修最大不超过1%;循环气体中的CO含量应小于6%,在实际操作中,CO含量在不超过此上限的前提下,要尽量提高其含量。
2.2 CO2含量对焦炭烧损的影响
在气体循环过程中,由于空气导入量增加,造成循环气体中CO及 CO2含量逐渐升高。当温度高达900℃以上时,CO2就会与炽热的焦炭反应生成CO,造成焦炭的烧损。
2.3水汽对焦炭烧损的影响
当干熄炉出现异常状况时,例如水封槽腐蚀裂纹或锅炉管爆裂等,水汽会随循环气体进入干熄炉。水蒸汽与炽热的焦炭发生水煤气反应,其反应方程为C+H2O=CO+H2,从而造成焦炭的烧损。
以140t/h干熄焦为例,循环风量约为18万m3。O2在干熄炉入口处按1%,即每小时有约1800m3的O2进入到干熄炉内。假定导入的O2全部反应,则一天碳的消耗量为46t。焦炭的灰分按13.0%计算, 1天的焦炭烧损量为53t。