热回收焦炉干熄焦装置传热过程的计算与模拟.pdf

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1、第3期(总第172期)煤化工No．3(TotalNo．172)2014年6月CoalChemicalIndusJun．2014热回收焦炉干熄焦装置传热过程的计算与模拟张超1，邹力z，韩艳娜，余江龙L。(1．辽宁科技大学先进煤焦化技术辽宁省重点实验室，辽宁鞍山114051；2．辽宁科技大学工程技术有限公司，辽宁鞍山114051；3．沈阳航空航天大学热能工程研究所，辽宁沈阳110136)摘要对干熄焦装置在热回收焦炉中的传热过程进行了理论计算，结果表明，随着焦块粒度增加，熄焦时间延长。借助AspenPlus软件中的换热模块对于熄炉内高温焦炭与循环气体的换热过程进

2、行模拟，模拟结果与工业运行数据基本吻合。借助AspenPlus软件中的灵敏度分析工具，研究了排焦量、循环气体量对锅炉人口温度的影响，结果表明，为防止锅炉入口温度过高烧损锅炉管、耐火材料，最简单的方法是减少排焦量、增加循环气体量。关键词热回收焦炉，干熄焦，AspenPlus模拟，焦炭颗粒，锅炉人口温度文章编号：1005—9598(2014)一03—0042—04中图分类号：TQ522．16文献标识码：A引言流程模块，利用经验公式定量计算了焦炭粒度对干熄炉内传热的影响，同时利用AspenPlus模拟软件中的换热回收焦炉具有炼焦煤种适用广泛、污染物排放量热模块，

3、对干熄炉内焦炭与循环气体的换热过程进行模少、可生产优质大块冶金焦和铸造焦等特点，此炼焦技拟计算。通过定量研究干熄炉内传热影响因素之问的关术在美国、德国、印度、中国得到很好的发展和应用]。系，为生产实际运行及同类干熄焦工艺的设计提供参考。目前，热回收焦炉生产的高温焦炭主要采用湿熄焦方式冷却，不仅污染环境，还浪费了大量红焦显热。随着1干熄焦工艺模拟流程的建立及换热模型环境污染问题的加剧及节能减排要求的严格，具有环的验证境污染小、可回收红焦显热发电、提高焦炭质量的干熄焦技术将在热回收焦炉上有广阔的应用前景[2]。I．I干熄焦工艺流程模块建立干熄焦技术的核心是干熄

4、炉内焦炭的冷却过程，利用AspenPlus模拟软件，建立干熄焦工艺模拟其本质是循环气体与焦炭组成的多孔床之间的强对流程示意图如图1所示。流换热口]。高温焦炭在干熄炉内的换热效果决定了整个系统能否高效运行，也决定了干熄焦工艺的经济效益。尤其是将干熄焦技术应用在配人大量无烟煤生产大块冶金焦炭的热回收焦炉上，更应注重对干熄炉内传热规律的研究。目前，主要采用经验公式]、数学低温环气模型l6]、数值模拟等方法来研究干熄炉内焦炭与循环气体流动和传热过程，但对干熄炉内焦炭冷却过程的定量、半定量研究较少。本文采用AspenPlus模拟软件建立了干熄焦工艺图1干熄焦工艺模拟

5、流程示意图基金项目：国家自然科学基金项目(21176109和21210102058)及辽宁省特聘教授项目收稿日期：2014—03—21作者简介：张超(1988一)，男，河北唐山，在读硕士研究生，2012年本科毕业于河北联合大学化学工程与工艺专业，研究方向为煤焦化技术，E-mail：potterzc@163．com。2014年6月张超等：热回收焦炉干熄焦装置传热过程的计算与模拟一43一图1中包括6个单元操作模型，用具有对流换热主要有常规组分和非常规组分。这里将焦炭定义为非功能、可模拟两股物流的HeatX模型模拟干熄炉；用常规组分，循环气体中的N、c0、c0、

6、H、0定义为常规具有物料分流功能的SSplit模型，模拟一次除尘器组分。分离循环气体中焦粉；用Heater模型模拟锅炉来置1．2．3选择物性方法换高温循环气体中的热量，产生蒸汽；用分离气固的本次换热过程模拟涉及到固体焦炭，因此选择适Cyclone模型模拟二次除尘器，使循环气体中的焦粉用于煤炭加工、高温冶金等固体处理过程的SOLIDS质量浓度小于1g／m。，以防止磨损风机；循环风机主物性方法。要为系统提供动力，用Pump模型模拟风机；设置给水1．2．4规定物流预热器的目的是降低循环气体温度，减少气体用量，来自炭化室的高温焦炭在1000℃±50℃变化，用Hea

7、ter模型模拟给水预热器。选定焦炭进口温度为950℃，压力为101．325kPa，用1．2干熄炉AspenPlus模型参数设置焦炭的工业分析数据(见表1)来定义焦炭的组成。以国内某金属制品有限公司热回收焦炉配套的循环气体(成分见表1)进口温度设定为120℃．110t／h的干熄焦装置为参考，进行模拟计算。循环循环气体中可燃成分控制在爆炸极限以下。气体的进口温度在很大程度上决定了循环气体的表1焦炭的工业分析和循环气体成分％量。干熄焦工艺中为了减少循环气体的使用量、降低工业分析／％循环气体成分／％风机负荷，在干熄炉入口处，设置锅炉的给水预热dAdadFCN2CO

8、2COH202器，理论上循环气体进口温度越低越好，但实际过0．21