焦炉燃烧室-炭化室热过程数值模拟及解耦算法

考虑焦炉燃烧室-炭化室的复杂结构和多过程耦合的传输现象,建立了焦炉燃烧室-炭化室的数理模型,针对直接耦合数值模拟计算量大、难以收敛的问题,提出并采用两种解耦算法对焦炉燃烧室-炭化室的燃烧、流动和传热过程进行了数值模拟,并将计算结果与现场实测值进行了比较。计算结果表明,与直接耦合数值模拟相比,两种解耦数值算法具有简单易行、计算量小、能得到收敛和较精确的解等优点,算法二与算法一相比计算量有所增大,但由于其更接近实际工况,具有更好的通用性。本文提出的两种解耦数值算法,对焦炉燃烧室-炭化室等复杂结构、多过程耦合的数值模拟具有一定的理论指导意义,并期望为其他类似复杂传输过程的数值模拟简化处理提供参考。     

耦合燃烧室的焦炉炭化室内热过程的数值分析

基于焦炉炼焦的流动、燃烧和传热过程,以质量守恒、能量守恒和动量守恒定律为基础,建立了焦炉燃烧室-炭化室耦合的三维非稳态数理模型,开展了数值模拟,将焦饼中心温度计算值与测量值进行了对比,进一步比较了3种不同水分蒸发模型的计算结果,分析了装炉煤水分含量、初始温度以及堆密度等工艺参数和操作参数对结焦时间的影响。研究结果表明,所建立的燃烧室-炭化室耦合模型能够较好地模拟焦饼的加热过程,并反映焦饼加热的高向均匀性,同时采用煤预热技术、煤调湿技术、煤料密实工艺可以很好地提高生产效率,为焦炉生产实际提供理论指导依据。     

焦炉燃烧室—炭化室传热过程数学模型

建立了两个相邻炭化室和一对立火道的加热过程数学模型,其中炭化室内煤科的传热按导热过程处理,燃烧室内辐射传热用区域法求解。并对火道温度的模型计算结果进行了实测验证,结果表明两者吻合较好。     

宽炭化室焦炉炼焦过程的强化

在很多企业,由于焦炉炉体磨损严重而需要重砌焦炉,为了在保持焦炉生产能力的条件下尽可能减少焦炉孔数,强化层状炼焦过程就具有非常重要的意义。通常,能强化的方法有炉墙采用导热性能较好的新型耐火材料、减薄炉墙的厚度以及炼焦煤预热。我们的研究得出,采用宽炭化室焦炉是最现实的方法,但必须进行半工业和工业试验。     

焦炉炭化室空压密封技术

主要介绍了焦炉炭化室窜漏所带来的一系列严重后果,包括破坏加热制度、降低焦炭质量、缩短炉体寿命等。还有对炭化室空压密封技术的介绍:将密封料由压缩空气导入焦炉炭化室,并通过炭化室加压,使密封料由串漏缝隙进入燃烧室,在此过程中密封料在砖缝挂结,从而起到密封堵漏作用。还包括对空压密封后效果的说明。     

6m焦炉炭化室底部砖的修补

介绍了对炭化室底部砖进行整体修补的方法,并对期间的温度管理提出了控制方案,生产实践表明,该炭化室推焦正常,各方面指标与其他炭化室无明显差异,降低了高温辐射对人体的伤害,延长了焦炉的使用寿命。     

对焦炉炭化室维修方法的探索

介绍了几孔焦炉炭化室存在的问题及修补维护情况,探讨了墙面修补和炉温特殊控制的相关方法,并提出解决焦炉使用后期推焦困难的措施。     

焦炉燃烧室氮氧化物形成的数值模拟

氮氧化物是一种严重的大气污染物,对生态系统有严重的危害。利用数值模拟方法模拟焦炉燃烧室以获得燃烧室中氮氧化物形成的详细信息,并预测废气循环与空气预热温度对氮氧化物形成的影响。对废气中氮氧化物浓度的预测值与实测值进行了比较。结果发现由于同时具备高温度与高氧气浓度,绝大多数氮氧化物在上升立火道高度方向的中间位置形成,而在立火道的其他位置,或者被低温影响,或者受低氧气浓度影响,氮氧化物的形成反应减少;焦炉燃烧室中采用废气循环装置和降低空气预热温度是减少氮氧化物形成的有效方法。此项研究有助于理解焦炉燃烧室中降低氮氧化物形成的方法。     

顶装炼焦改造为捣固炼焦的生产实践

介绍了JN43-80型焦炉由顶装炼焦改为捣固炼焦的改造工程,对比了改造前后炼焦用煤质量指标、配煤煤种和比例、用煤量、焦炭质量指标、化工产品回收率等。顶装炼焦改为捣固炼焦具有减少主焦煤配入量、增加气煤的配入量、提高焦炭产量等优势,通过改造,可使焦化企业降本增效。     

焦炉多燃烧室多火道的揭顶翻修

介绍了焦炉多燃烧室多火道的翻修,通过对准备、降温、拆除、砌筑、升温等各个阶段采取恰当、合理、科学的方法与措施,修炉工作取得了成功,从而达到了焦炉的优质稳产与长寿。     

降低捣固焦炉炼焦耗热量的生产实践

捣固焦炉由于其特殊的生产操作方式,焦炉耗热量较高。通过实施原料煤质量、焦炉热工管理、生产操作等方面生产控制,为捣固焦炉炼焦耗热量的降低提供了有效途径。     

焦炉立火道温度变化规律探讨

以太原市煤气化股份有限公司第二焦化厂JN60型焦炉为例,介绍了立火道温度的测量方法及原理,通过实时检测燃烧室温度和相邻上升管粗煤气温度的变化,系统地分析了立火道温度波峰、波谷与炭化室的结焦状态之间的对应关系,以对调火操作、稳定焦炉温度和保证焦炭质量起到指导作用。     

焦炉长结焦时间低负荷的生产管理

介绍了焦炉长结焦时间生产状况下,主要技术问题及处理措施。研究结果表明,炭化室宽450 mm的焦炉,结焦时间使用34 h,甚至短时间使用48 h生产是可行的。     

基于Aspen Plus的焦炉煤气甲烷化工艺模拟及分析

焦炉煤气作为优质的二次能源,利用焦炉煤气甲烷化合成天然气(SNG)是焦炉煤气资源化利用的最佳方式。借助Aspen Plus软件,采用BWRS状态方程,设定主要工艺参数,对绝热式三段固定床焦炉煤气甲烷化工艺进行模拟计算分析,通过调节循环率和水蒸汽添加量控制反应器出口温度,模拟结果与实际试验数据较吻合,证明模拟可靠。考察了循环率、分流率、原料气组成、进口气压力和空速对反应器出口温度和组成的影响,结果表明循环率和分流率对反应器出口温度和转化率影响明显。     

炼焦过程利用含锌粉尘实现高温焦炉煤气脱硫的实验与模拟

提出了在炼焦过程中利用含锌粉尘作为焦煤添加剂，从而实现高温焦炉煤气脱硫的设想.热力学模拟计算和实验表明，在炼焦前期，含锌粉尘是非常有效的缚硫剂. 而在炼焦后期，在炼焦室中锌呈气态从半焦中进入焦炉煤气，在焦炉煤气离开炼焦室后，气态锌与硫化氢反应生成固态硫化锌. 脱硫产物自动从焦炉煤气中分离出来，从而实现了焦炉煤气的脱硫. 锌在焦炭中残留极少；氧化铁的存在有助于炼焦后期半焦中锌的挥发；含锌粉尘对焦炭质量的影响很小.     

除尘灰配煤炼焦40kg焦炉试验研究

为有效利用焦化生产中产生的大量除尘灰,进行了除尘灰配煤炼焦的试验研究。以不同工位收集的除尘灰为对象,在除尘灰配入比例分别为0%、0.5%、1.0%、1.5%下,进行了40 kg焦炉的配除尘灰炼焦试验及减小误差的二次配除尘灰炼焦试验。40 kg焦炉炼焦试验结果显示:在现有配煤条件下,除尘灰的配入比例为0.5%时,所得焦炭的机械强度提高,热强度变化不大;二次配除尘灰炼焦试验结果显示:除尘灰配比在某一数值前,焦炭质量有所改善,此数值与配煤黏结性有关。     

捣固焦炉技术

回顾了我国捣固炼焦技术的发展,重点介绍了4.3m高、2×72孔捣固焦炉的结构特点、技术优势、经济效益及其发展方向。