焦炉二甲醚烘炉工艺.docx
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焦炉二甲醚烘炉工艺
烘炉工艺
一、1、2#焦炉烘炉方案概述：
（一）、我公司有多年的焦炉冷、热态工程施工经验及焦炉煤气、天然气烘炉实践。
本技术方案是以炭化室高度为5.5米的60孔大容积捣固焦炉而编制。
1、本次烘炉施工的范围包括1、2#焦炉耐材升温及转焦炉正常加热、烘炉气体全部转换为回炉煤气。
进入焦炉区的烘炉管道的烘炉气体的供应及配置（即燃气站）属于本方案的内容。
根据招标文件要求，2#焦炉先投产，采用二甲醚为烘炉燃料，2#焦炉投产后，二甲醚的相关设备将不在1#焦炉的烘炉中应用，1#焦炉采用2#焦炉生产的焦炉煤气作为烘炉燃料。
2#焦炉的烘炉燃料由乙方采购，1#焦炉的烘炉燃料为甲方供应。
2、本烘炉施工方案所要求的公用工程条件及要求：
1）焦炉主体砌筑完毕、焦炉护件和加热系统已安装调整并验收合格；
2）分烟道、烟囟内衬施工完毕并验收合格，并预留烘干用孔；
3）分、总烟道的闸门以及废气开闭器安装调整合格；将联动装置与闸门分离；
4）废气开闭器安装完，与焦炉分烟道联接并初步密封；
5）焦炉加热系统必须在烘炉点火后的20天内完装完并全部验收合格；
6）烘炉测线架完装完毕；
7）焦炉区部份动力、照明通电，保证烘炉的动力、照明用电，用电量为100KW；
8）业主提供二甲醚应及时，以免影响烘炉。
9）分别在1、2#焦炉的炉顶和检修平台提供两间房作为烘炉控制室和办公室用；
10）向我方提供焦炉开工计划、焦炉烘炉样砖的检测后的膨胀数据；
11）部份与烘炉相关的热态工程内容要与烘炉温度相适应，烘炉开始前，我方列出项目（参见<五、烘炉前应完成的内容>第9项内容>），以及在方案中提及但应由安装、筑炉、土建完成的项目由业主或总包给予协调完成。
3、本次烘炉的主要特点是：
烘炉过程的升温管理实现全自动化操作，同时预留人工操作机制，拥有全自动测温、控温和自动安全保护系统，只需要在电脑终端输入焦炉烘炉升温曲线，系统就可以自动按指定的升温曲线进行升温；能进行各种形式的报表输出；具有故障预、报警功能；能有效避免人工操作的不稳定性，同时提高烘炉温控实时性、安全性。
为提高工作效率和测量响应速度，该方案中烘炉温度数据采用电脑自动采集与统计分析。
焦整个烘炉过程采用计算机自动测温系统对焦炉各部位温度进行检测。
高精度的电子采集模块将分布于焦炉各部位的数百只热电偶产生的微电压信号传输到计算机，5min将所有热电偶的温度值自动测定一次，可及时发现炉温变化的趋势，由电脑或人工调节燃料压力，从而可避免炉温过高或过低现象的发生，保证升温严格按计划进行。
为便于热态工程施工和开工工作，炉温升至约800℃时，拆除烘炉自动测温设备，使用手持式高温测温计测温。
我公司烘炉自动测温系统的操作界面如下图所示：
4、2#焦炉采用带炉门烘炉，是以二甲醚作为烘炉气体。
商业燃料用二甲醚虽然是液体状态，要经过专门的加热、减压装置减压成气体，通过一系列的稳压节流装置后再送烘炉加热系统。
2#焦炉烘炉供应气站储存罐中的二甲醚经减压站减压后经管道输送至焦炉，二甲醚燃气烧嘴自炉门下部烘炉孔伸入炭化室内燃烧，提供烘炉所需热量。
为了保证烘炉施工的正常进行，在距2#焦炉500米的地方设置一个建筑面积1000m2的储气和减压场地，现场设专门的备用发电机（发电量100Kwh/h）,保证气站的用电道路荷载不小于40T/m2，并要有完善的消防、防火设施。
烘炉用二甲醚用专用运输车进行运输，现场设专门的运输通道，并设路标。
为提高烘炉质量、节约燃料成本以及便于烘炉操作，采用二甲醚进行烘炉。
为此，建立专门的供气站，烘炉燃料用的压缩二甲醚各项技术指标为：
二甲醚热值约为28.8MJ/Kg；输送到焦炉前的二甲醚气总管压力为0～10000Pa；二甲醚常温为气态；二甲醚供气站分为五个功能区，分别为：
卸料区，由真空抽料泵、连接管、贮料罐组成；
加热汽化区，由三个800Kg的汽化罐以及加热管道组成；
减压、稳压、节流区，由三套减压、稳压、节流装置组成；
能源区：
由一台备用１００KW柴油发电机和一台0.５吨蒸汽燃气锅炉组成；
中控室：
主要由整个汽化站的压力、流量、安全控制系统组成。
如下图所示：
5、1#焦炉也采用带炉门烘炉，是以2#焦炉生产的煤气作为烘炉气体，从2#焦炉加热煤气总管接一个支管与1#焦炉烘炉管道联通即可。
烘炉管道布置参见烘炉管道布置图。
6、1#、2#焦炉烘炉气体燃料用量的计算
焦炉烘炉时，按我公司多年的施工经验以及5.5焦炉单孔烘炉升温到850℃的用热量（671000000KJ/孔），二甲醚热值约为28800KJ/Kg，煤气的热值为16700KJ/m3,可以计算出:
1#焦炉烘炉用煤气用量=6.71×108×60÷（1.67×104）=234×104m3;
2#焦炉烘炉用二甲醚量=67100000×60÷28800=1398吨。
实际用量根据转加热的温度不同有很大变化，但0～800℃的用量可按以上计算结果来供应。
烘炉时各温度区间气体燃料消耗量按以下比例进行计算：
（百分比%）
0～100℃
100～150℃
150～250℃
250～300℃
300～500℃
500～850℃
煤气
4.5%
5.3%
17.4%
12.7%
27.3%
32.8%
二甲醚
4.5%
5.3%
17.4%
12.7%
26.3%
33.8%
（二）、1、2#焦炉烘炉工艺流程：
1、焦炉烘炉采用间接加热的方式进行烘炉，是直接让燃料在火床内燃烧，产生大量热的废气，通过控制废气的温度、流速、湿度从而达到控制焦炉各部位温度的目的。
烘炉的加热气体流程为：
小灶、炭化室、干燥孔、立火道、斜道、蓄热室、小烟道、水平烟道、总烟道、烟囱。
烘炉设施主要有：
内部火床、燃料输送管道、燃烧器等设施。
其它设施有：
管道、燃烧器、节流装置、计量装置、压力控制系统（可以是手动和自动）等。
1#、2#焦炉（煤气或二甲醚）烘炉的加热原理如下图所示：
2、2#焦炉烘炉（二甲醚烘炉的现场）分为三个工艺区，分别为供应气站、管道输送区、烘炉区,如下图所示。
烘炉用二甲醚由供应气站气化后进入管道输送区。
因为是临时烘炉设施，不用再设烘炉气体贮气罐了，根据我公司的施工经验，将管道输送区的管道加长到500米以上，一方面有利于烘炉区和供气站能有效隔离，另一方面有利于二甲醚的缓存，能有效保证烘炉气体总管内的压力的稳定。
二甲醚烘炉的工艺布置图如下所示：
为了保证2#焦炉（二甲醚烘炉）的可靠性、安全性、实时性，2#焦炉的烘炉采用PLC步序控制二甲醚烧嘴的所有操控动作、根据烘炉气体用量自动控制烘炉气体总管压力。
同时每个烧嘴采取电磁阀快速打开或切断烧嘴的供气，同时采用火焰探测器探测其燃烧与否，避免了人工操作不及时的缺点，提高烧嘴火焰操控的实时性，有效提高二甲醚燃烧时的安全性。
2#焦炉烘炉用的二甲醚烧嘴和1#焦炉烘炉用的煤气烧嘴的助燃空气为自然通风型式。
（3）1、2#焦炉烘炉用的烧嘴的切断阀及火焰探测器在如下图所示：
烧嘴控制器采用ZSK－１３５，具有火焰监测和熄火保护功能。
当火焰探测器工作以后，即进入火焰检测状态，如此时被测烧嘴有火焰存在，则通过内部放大电路将火焰信号送到信号放大器放大，驱动火焰探测器内部的继电器，继电器的节点则被用作燃气供应的自动调节阀的开、关动作信号。
以下是烧嘴燃烧控制示意图：
（4）1#焦炉烘炉的烧嘴及烘炉区的烘炉管道布置和2#焦炉的布置相同。
如下图所示：
1#、2#焦炉的烘炉工期为65天，具体时间为：
2#焦炉2010年2月23日点火烘烟囱，2010年3月10日炭化室点火烘炉，2010年5月18日装煤投产；1#焦炉按业主要求的2010年8月投产的目标从2010年5月25日开始进行烘准备。
刚砌完的焦炉含有大量水分，燥阶段是指从烘炉点火开始至砌体水分完全排除的一段时间，该阶段结束的温度约为130℃，这阶段燃烧室区域砌体中的水分完全排出而下部砌体内的水份并未完全排出，下部砌体的干燥是在上部升温的同时进行的。
干燥阶段的基本原则是在保障灰缝严密性和砌体完整性的前提下有效地排水分，根据我公司及国内多家焦炉烘炉的实践经验，设干燥期（100℃前）为10天。
300℃之前采用最大日安全膨胀率0.035%计算，300℃之后采用最大日安全膨胀率0.04%计算，升温期为54天（100～1000℃），之后进行焦炉开工工作。
烘炉时间共计64天，第65天出焦。
焦炉在烘炉过程中砌体各部应按烘炉升温曲线升温，在烘炉过程中控制燃料量的递增和空气量比例的变化，使之适应不同的烘炉温度段的需要。
烘炉分为干燥阶段和升温阶段。
主要有两种方法：
提高烘炉入口温度和出口温度。
提高出口温度主要是防止水分排出时出现结露，影响灰缝质量，出口温度可计算，也可以观察检查，并适度调节分烟道吸力来控制。
升温阶段是从干燥期结束后将温度升到正常生产温度的阶段。
从烘炉原理上可知，砌体上下温度不一至，大量经验表明：
烘炉时该阶段必须使焦炉砌体从上而下维持一定的温度比例，防止结露和产生裂纹：
初期蓄热室温度要达到燃烧室温度的90%以上，末期要达到燃烧室温度的80∽85%，小烟道温度未期应控制在350℃以下。
（七）1#、2#焦炉炉顶测温热电偶的布置如下图所示：
（八）蓄热室测温热电偶的布置如下图所示：
二、烘炉升温计划表
（一）、烘炉施工计划的制定和相应的技术要求。
1、升温曲线制定所需数据的检测原则：
样砖是分别在焦炉蓄热室、斜道、炭化室分部中对炉体膨胀影响较大、使用数量最大砖选取3个砖号的砖作为检测样砖，到专门的检验机构测出其在各个温度下的膨胀量。
样砖的选取应由业主、总包、监理、施工单位多方人员参与见证取样送检。
检测机构必须具有权威性。
2、我方所编制的烘炉曲线要根据业主或总包提供的已送检的烘炉样砖的检测数据编制。
方案中所列出的烘炉数据为我公司在其它烘炉工程中的数据，如我公司一旦中标，将根据业主或总包提供的检测数据进行修改后实施。
3、硅砖的日膨胀量在0.03∽0.05％时不会对硅砖砌体造成破坏，为安全起见，确定日最大膨胀量为0.03∽0.035％。
根据焦炉用硅砖膨胀率检验报告，300℃前昼夜最大膨胀量按0.035％，300℃后按0.05％计算出烘炉天数升温计划表，编制出焦炉每日升温具体安排。
烘炉升温计划表
烘炉阶段
温度/℃
所需天数
累计天数
干燥期
常温～100
10
１０
300℃以下升温期
100～300
32
４２
升温中期
300～600
13
５５
升温后期
600～1000
8
６３
2.3.4烘炉升温曲线:
三、烘炉人员组织
1、二甲醚烘炉时气站人员配置：
1#、2#焦炉的烘炉人员配置的不同之处在于2#焦炉烘炉增加了二甲醚气站操作、管理人员，采用三班两运转方式，即每日两个班工作，一个班休息。
白班：
8：
00～20：
00，夜班20：
00～8：
00。
每班燃气操作人员2名，一名燃气管理技术员，共9人。
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