一种焦炉湿法熄焦的方法
阅读说明：本技术 一种焦炉湿法熄焦的方法 (Coke quenching method of coke oven by wet method ) 是由 李德平 石慧峰 黄选斋 邹全荣 范国光 陈萌 穆应东 陈锡通 闫永航 李智 吴美 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于焦炉熄焦技术领域,公开了一种焦炉湿法熄焦的方法,包括如下步骤：S1、根据高炉使用焦炭的需求,确定焦炉日产量和周转时间；S2、根据日产量和周转时间,设定熄焦塔喷淋熄焦水温度,并调整冷却水补充量,周转时间越长,设定的熄焦水温度越低；S3、设定熄焦总时间T1,调节水阀阀位开度,开始喷淋熄焦,先后进行低压喷淋、中压喷淋和高压喷淋,周转时间越长,熄焦总时间T1越长；S4、对喷淋后的水熄焦沥水,设定沥水时间为T2,将沥水后的焦炭放置在晾焦台晾晒。本发明的焦炉湿法熄焦的方法,能够降低焦炭含水量,并稳定焦炭水分,改善焦炭粒级,有利于提高运焦皮带的使用寿命,保证高炉的稳定、高效运行,降低生产成本。(The invention belongs to the technical field of coke quenching of coke ovens, and discloses a method for quenching coke by a coke oven wet method, which comprises the following steps: s1, determining the daily output and turnover time of the coke oven according to the coke using requirements of the blast furnace; s2, setting the temperature of the spray quenching water of the quenching tower according to daily output and turnover time, and adjusting the supplement amount of cooling water, wherein the longer the turnover time is, the lower the set temperature of the quenching water is; s3, setting the total coke quenching time T1, adjusting the valve position opening degree of a water valve, starting spraying coke quenching, and sequentially carrying out low-pressure spraying, medium-pressure spraying and high-pressure spraying, wherein the longer the turnover time is, the longer the total coke quenching time T1 is; s4, quenching and draining the sprayed water, setting the draining time to be T2, and placing the drained coke on a coke drying table for airing. The coke oven wet quenching method can reduce the water content of the coke, stabilize the water content of the coke, improve the particle size fraction of the coke, is beneficial to prolonging the service life of a coke conveying belt, ensures the stable and efficient operation of a blast furnace and reduces the production cost.)
技术领域
本发明涉及焦炉熄焦技术领域，尤其涉及一种焦炉湿法熄焦的方法。
背景技术
煤在炭化室炼制成焦炭后，红焦温度约为1000℃，为避免焦炭烧损和便于储存、输送，必须将红焦降温熄灭，将红焦熄透有利于提高皮带使用寿命。熄焦方法一般分为干法熄焦和湿法熄焦。干法熄焦是采用惰性气体将红焦降温冷却的一种方法，红焦显热被惰性气体吸收后，流经干熄焦锅炉进行换热、产生蒸汽发电；湿法熄焦通常也称水熄焦，是用水喷淋的方式将红焦熄灭至300℃以下，产生的水蒸气随之排放到大气。湿法熄焦时，工艺控制水平的精准性会直接决定焦炭的平均含水量、水分的稳定性以及焦炭粒级。在高炉冶炼过程中，焦炭水分越高，水蒸气带走的热量越多，焦炭消耗越多，生产成本增加；且焦炭水分的波动也将引起入炉焦炭重量的波动，进而导致炉缸温度的波动，不利于高炉炉况的稳定。而且，高炉入炉焦炭小粒级占比过高会使料柱透气性变差，也不利于高炉的稳定运行。
除此之外，干熄炉耐材的使用周期一般为18-24个月，须定期年修更换，年修期间(通常25天-40天)为保证焦炉正常生产通常需要采用湿法熄焦。因此，亟需一种能精确控制焦炭含水量、水分稳定性及焦炭粒级的湿法熄焦的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦炉湿法熄焦的方法，能够降低焦炭含水量，并稳定焦炭水分，改善焦炭粒级，有利于提高运焦皮带的使用寿命，保证高炉的稳定、高效运行，降低生产成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种焦炉湿法熄焦的方法，包括：
步骤S1、根据高炉使用焦炭的需求，确定焦炉生产的日产量和周转时间；
步骤S2、根据所述日产量和所述周转时间，设定熄焦塔高位水槽喷淋的熄焦水温度，并调整用于熄焦的冷却水的补充量，所述焦炉的所述周转时间越长，设定的所述熄焦水温度越低；
步骤S3、设定熄焦总时间T1，调节水阀的阀位开度，开始喷淋熄焦，先后分别进行低压喷淋、中压喷淋和高压喷淋，所述焦炉的所述周转时间越长，所述熄焦总时间T1越长；
步骤S4、对喷淋后的水熄焦进行沥水，设定沥水时间T2，将沥水后的所述焦炭均匀放置在晾焦台晾晒。
作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤S2中，将所述周转时间的区间范围分为六个时间段，分别为[19,20]小时、(20-21]小时、(21-22]小时、(22-23]小时、(23-24]小时、(24-30]小时。
作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤S2中，当所述周转时间在[19,20]小时内时，所述熄焦(或喷淋，下同)水温度为60℃±0.5℃；当所述周转时间在(20-21]小时内时，所述熄焦水温度为59℃±0.5℃；当所述周转时间在(21-22]小时内时，所述熄焦水温度为58℃±0.5℃；当所述周转时间在(22-23]小时内时，所述熄焦水温度为57℃±0.5℃；当所述周转时间在(23-24]小时内时，所述熄焦水温度为56℃±0.5℃；当所述周转时间在(24-30]小时内时，所述熄焦水温度为55℃±0.5℃。
作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤S3中，当所述周转时间在[19,20]小时内时，所述熄焦总时间T1等于58s；当所述周转时间在(20-21]小时内时，所述熄焦总时间T1等于60s；当所述周转时间在(21-22]小时内时，所述熄焦总时间T1等于61s；当所述周转时间在(22-23]小时内时，所述熄焦总时间T1等于63s；当所述周转时间在(23-24]小时内时，所述熄焦总时间T1等于66s；当所述周转时间在(24-30]小时内时，所述熄焦总时间T1等于68s。
作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤S3中，所述低压喷淋时间为t1，所述中压喷淋时间为t2,所述高压喷淋时间为t3，所述熄焦总时间T1＝t1+t2+t3，根据所述焦炭的所述周转时间调整所述t1和/或所述t2和/或所述t3。
作为本发明的一种优选的实施方案，当所述周转时间在[19,20]小时内时，所述t1为14s，所述t2为24s，所述t3为20s；当所述周转时间在(20-21]小时内时，所述t1为15s，所述t2为24s，所述t3为21s；当所述周转时间在(21-22]小时内时，所述t1为15s，所述t2为24s，所述t3为22s；当所述周转时间在(22-23]小时内时，所述t1为16s，所述t2为24s，所述t3为23s；当所述周转时间在(23-24]小时内时，所述t1为17s，所述t2为25s，所述t3为24s；当所述周转时间在(24-30]小时内时，所述t1为18s，所述t2为26s，所述t3为24s。
作为本发明的一种优选的实施方案，当所述周转时间在[19,20]小时内时，所述低压喷淋的所述阀位开度为23％，所述中压喷淋的所述阀位开度为54％，所述高压喷淋的所述阀位开度为81％；当所述周转时间在(20-21]小时内时，所述低压喷淋的所述阀位开度为23％，所述中压喷淋的所述阀位开度为54％，所述高压喷淋的所述阀位开度为81％；当所述周转时间在(21-22]小时内时，所述低压喷淋的所述阀位开度为24％，所述中压喷淋的所述阀位开度为55％，所述高压喷淋的所述阀位开度为81％；当所述周转时间在(22-23]小时内时，所述低压喷淋的所述阀位开度为24％，所述中压喷淋的所述阀位开度为55％，所述高压喷淋的所述阀位开度为82％；当所述周转时间在(23-24]小时内时，所述低压喷淋的所述阀位开度为25％，所述中压喷淋的所述阀位开度为56％，所述高压喷淋的所述阀位开度为82％；当所述周转时间在(24-30]小时内时，所述低压喷淋的所述阀位开度为25％，所述中压喷淋的所述阀位开度为57％，所述高压喷淋的所述阀位开度为82％。
作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤S1中，当所述周转时间在[19,20]小时内时，所述日产量的孔数为132-139；当所述周转时间在(20-21]小时内时，所述日产量的所述孔数为126-131；当所述周转时间在(21-22]小时内时，所述日产量的所述孔数为120-125；当所述周转时间在(22-23]小时内时，所述日产量的所述孔数为115-119；当所述周转时间在(23-24]小时内时，所述日产量的所述孔数为110-114；当所述周转时间在(24-30]小时内时，所述日产量的所述孔数为88-109。
作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤S4中,所述沥水时间T2≥1min。
作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤S4之后还包括：检测所述焦炭是否存在红焦，测量所述焦炭的水分和粒度，返回所述步骤S2或所述步骤S3以相应调节所述熄焦水温度和所述熄焦总时间T1。
本发明的有益效果：本发明所提供的焦炉湿法熄焦的方法，根据焦炉的日产量和周转时间设定熄焦塔高位水槽喷淋的熄焦水温度，并通过调节补充冷却水的流量来精确控制熄焦水温度；周转时间越长，相应设定的熄焦水温度越低，可使得红焦充分熄透，熄焦后的焦炭水分得到稳定控制；喷淋熄焦时先后分别进行低压喷淋、中压喷淋和高压喷淋，通过不同喷淋压力的瞬时流量调节起到不同的熄焦效果，对熄焦车厢内的红焦进行逐层熄透，直至焦炭运输车厢底部，既保证熄焦车厢底部的红焦完全熄透，稳定控制焦炭水分均值，且焦炭水分波动小，也能保证焦炭的粒度均匀，有利于提高运焦皮带的使用寿命，保证高炉的稳定、高效运行，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的焦炉湿法熄焦的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种焦炉湿法熄焦的方法，包括如下步骤：
步骤S1、根据高炉使用焦炭的需求，确定焦炉的日产量和周转时间；
步骤S2、根据日产量和周转时间，调整用于熄焦的冷却水的补充量，以设定熄焦塔高位水槽喷淋的熄焦水温度，周转时间越长，设定的熄焦水温度越低；
在本步骤S2中，熄焦水温度根据焦炭的日产量和周转时间来设定，周转时间越长，设定的熄焦水温度越低，并通过调整冷却水的补充量，确保在熄焦开始前，熄焦水温度精确达到要求的设定值。因为湿法熄焦过程中，熄焦水吸收红焦热量后，部分会蒸发进入大气，熄焦水总量会逐渐减少，水温会逐渐升高，因此需要不断补充冷却水，保证熄焦效果。在不同的周转时间条件下，红焦携带的热量存在差异。焦炭的周转时间越长，红焦携带的热量越足，越难将其熄灭，因此，对应需要的熄焦水温度也越低。根据焦炉的周转时间，调节冷却水的补充量，确保高位水槽熄焦水的水温在设定控制范围，可使得红焦被充分熄透，而且熄焦后的焦炭水分也得到稳定控制。
步骤S3、设定熄焦总时间T1，调节水阀开度，开始喷淋熄焦，先后分别进行低压喷淋、中压喷淋和高压喷淋，焦炭的周转时间越长，熄焦总时间T1越长；
焦炉在不同周转时间条件下，得到的成熟焦炭的热性能存在差异。要实现焦炭水分稳定在低水平、无红焦且粒度均匀，对应的湿法熄焦工艺参数也存在差异。如果熄焦喷淋时水阀的阀位开度(瞬时流量)过大、熄焦时间过长，易造成焦炭水分过高，反之则会造成红焦无法在限定时间内熄透；同时，水压越高(阀位开度越大)，水柱穿透力越强，熄焦车厢底部的红焦越易熄透，但焦炭也易变碎。在本实施例中，先后分别进行低压喷淋、中压喷淋和高压喷淋，通过不同喷淋压力的瞬时流量调节起到不同的熄焦效果，能对熄焦车厢内的红焦进行逐层熄透，直至熄焦车厢底部；这既能保证熄焦车厢底部的红焦完全熄透，也能稳定焦炭水分，保证焦炭的粒度均匀。
步骤S4、对喷淋后的水熄焦进行沥水，设定沥水时间为T2，将沥水后的焦炭均匀放置在晾焦台晾晒。优选地，在本步骤S4之后还包括：观测焦炭是否存在红焦，并测量焦炭的水分和粒度，根据观测到的焦炭熄灭情况及实测的焦炭的水分和粒度等数值，相应调节冷却水温度和/或熄焦总时间T1，达到进一步优化焦炉湿法熄焦方法的效果。在本实施例中，沥水时间T2需要大于等于1min，通过沥水进一步降低焦炭的含水量。
本发明实施例的焦炉湿法熄焦的方法，根据焦炉的日产量和周转时间设定熄焦塔高位水槽喷淋的熄焦水温度，并通过不断补充冷却水来精确控制熄焦温度；周转时间越长，相应设定的熄焦水温度越低，可使得红焦充分熄透，熄焦后的焦炭水分得到稳定控制；喷淋熄焦时先后分别进行低压喷淋、中压喷淋和高压喷淋，通过不同喷淋压力的瞬时流量调节起到不同的熄焦效果，对熄焦车厢内的红焦进行逐层熄透，直至熄焦车厢底部，既保证熄焦车厢底部的红焦完全熄透，稳定控制焦炭水分均值，且焦炭水分波动小，也能保证焦炭的粒度均匀，有利于提高运焦皮带的使用寿命，保证高炉的稳定、高效运行，降低生产成本。
进一步地，在步骤S2中，将周转时间的区间范围分为六个时间段，分别为[19,20]小时、(20-21]小时、(21-22]小时、(22-23]小时、(23-24]小时、(24-30]小时。将焦炉常见的周转时间进行时间段的划分，便于根据周转时间所处的时间段，进行熄焦水温度调节和熄焦总时间T1设定。也便于在熄焦后的测量过程中进行数据分析，为进一步优化打下基础。
进一步地，在步骤S2中，当周转时间在[19,20]小时内时，熄焦水温度为60℃±0.5℃；当周转时间在(20-21]小时内时，熄焦水温度为59℃±0.5℃；当周转时间在(21-22]小时内时，熄焦水温度为58℃±0.5℃；当周转时间在(22-23]小时内时，熄焦水温度为57℃±0.5℃；当周转时间在(23-24]小时内时，熄焦水温度为56℃±0.5℃；当周转时间在(24-30]小时内时，熄焦水温度为55℃±0.5℃。随着焦炉周转时间的增加，红焦携带的热量越足，越难将其熄灭，因此，对应需要的熄焦水温越低。本实施例对于不同周转时间所需的熄焦水温度进行了精准设定，既能保证熄焦后的红焦现象消失，也不会对焦炭过分降温引起能量损失。
进一步地，在步骤S3中，当周转时间在[19,20]小时内时，熄焦总时间T1等于58s；当周转时间在(20-21]小时内时，熄焦总时间T1等于60s；当周转时间在(21-22]小时内时，熄焦总时间T1等于61s；当周转时间在(22-23]小时内时，熄焦总时间T1等于63s；当周转时间在(23-24]小时内时，熄焦总时间T1等于66s；当周转时间在(24-30]小时内时，熄焦总时间T1等于68s。随着周转时间的增加，红焦携带的热量越足，增加熄焦时间T1，保证熄焦效果。本实施例针对不同的周转时间，给出了精准的熄焦总时间T1，既能保证熄灭红焦，又能保证生产效率。
进一步地，在步骤S3中，低压喷淋时间为t1，中压喷淋时间为t2,高压喷淋时间为t3，T1＝t1+t2+t3，根据焦炭的周转时间调整t1和/或t2和/或t3，保证熄焦总时间T1随周转时间的增加而增加。更进一步地，当周转时间在[19,20]小时内时，t1为14s，t2为24s，t3为20s；当周转时间在(20-21]小时内时，t1为15s，t2为24s，t3为21s；当周转时间在(21-22]小时内时，t1为15s，t2为24s，t3为22s；当周转时间在(22-23]小时内时，t1为16s，t2为24s，t3为23s；当周转时间在(23-24]小时内时，t1为17s，t2为25s，t3为24s；当周转时间在(24-30]小时内时，t1为18s，t2为26s，t3为24s。周转时间不同，对应的红焦携带的热量不同，精确设定低压喷淋时间、中压喷淋时间和高压喷淋时间，能对熄焦车厢内的红焦进行逐层熄透，直至熄焦车厢底部；而且，在三种不同压力喷淋过程中，中压喷淋时间t2最长，中压喷淋能够进行温和且相对长时间的熄焦，避免焦炭碎裂，且熄灭红焦的效果较好。
进一步地，当周转时间在[19,20]小时内时，低压喷淋的阀位开度为23％，中压喷淋的阀位开度为54％，高压喷淋的阀位开度为81％；当周转时间在(20-21]小时内时，低压喷淋的阀位开度为23％，中压喷淋的阀位开度为54％，高压喷淋的阀位开度为81％；当周转时间在(21-22]小时内时，低压喷淋的阀位开度为24％，中压喷淋的阀位开度为55％，高压喷淋的阀位开度为81％；当周转时间在(22-23]小时内时，低压喷淋的阀位开度为24％，中压喷淋的阀位开度为55％，高压喷淋的阀位开度为82％；当周转时间在(23-24]小时内时，低压喷淋的阀位开度为25％，中压喷淋的阀位开度为56％，高压喷淋的阀位开度为82％；当周转时间在(24-30]小时内时，低压喷淋的阀位开度为25％，中压喷淋的阀位开度为57％，高压喷淋的阀位开度为82％。通过上述的阀位开度的调节数值，可精确控制低压喷淋、中压喷淋和高压喷淋的压力值，既使冷却水的压力足以能够穿透至熄焦车厢的底部，又不会因压力过大增大焦炭小粒级的占比。
进一步地，在步骤S1中，当周转时间在[19,20]小时内时，日产量的孔数为132-139；当周转时间在(20-21]小时内时，日产量的孔数为126-131；当周转时间在(21-22]小时内时，日产量的孔数为120-125；当周转时间在(22-23]小时内时，日产量的孔数为115-119；当周转时间在(23-24]小时内时，日产量的孔数为110-114；当周转时间在(24-30]小时内时，日产量的孔数为88-109。在本实施例中，将周转时间和日熄焦孔数对应起来，可通过每天的出焦孔数来进行熄焦水温度设定、低压喷淋时间及阀位开度设定、中压喷淋时间及阀位开度设定和高压喷淋时间及阀位开度设定等工艺调节，操作更为方便。
实施例二
本发明实施例以某钢厂3#干熄炉年修期间采用的湿法熄焦方法为例，对实施例一中的湿法熄焦的方法作进一步详细说明。该钢厂3#干熄炉年修期间，8#高炉进行同步中修，因此焦炭的需求量减少，6#、7#焦炉(6m焦炉)周转时间延长至28小时。
根据6#、7#焦炉的周转时间及日计划出焦孔数，调整熄焦冷却水补充量，确保熄焦塔高位水槽喷淋熄焦水温度控制在55±0.5℃，也即用于熄焦的喷淋水温度为55±0.5℃；同时，设定熄焦过程中，低压喷淋的阀位开度为25％，喷淋时间为18s；中压喷淋的阀位开度为57％，喷淋时间为26s；高压喷淋的阀位开度为82％，喷淋时间为24s，并进行喷淋。将喷淋后的水熄焦进行沥水、晾晒，并进行测量。测量数据包括焦炭水分、粒度小于25mm的占比、平均粒级、抗碎强度M40占比以及焦炭反应后强度CSR等。通过统计可知，使用本实施例的湿法熄焦方法后，焦炭水分均值由前一次3#干熄炉年修时的4.70％下降至3.20％，且焦炭水分含量更加稳定，水分含量标准偏差由3#干熄炉前一次年修期间的1.46下降至0.21。另外，在焦炭M40和CSR均劣化的情况下，焦炭平均粒级由3#干熄炉前一次年修期间的52.39mm上升至57.95mm，其中粒度小于25mm占比由8.09％下降至3.13％，焦炭细粒级减少，粒度更加均匀。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。