一、國外干熄焦最新技術及發展趨勢 9 o c5 t5 i' N# e8 b/ S
(一)干熄焦工藝發展概況
5 R- }. }; q# M7 r干法熄焦簡稱干熄焦(CDQ),是相對于濕熄焦而言的采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的一種熄焦方法。干熄焦能回收利用紅焦的顯熱,改善焦炭質量,減輕熄焦操作對環境的污染。
+ N* e& O$ q7 l; h5 X5 j3 L- l干熄焦起源于瑞士,最早的干熄焦裝置是1917年瑞士舒爾查公司在丘里赫市煉焦制氣采用的。20世紀30年代起,前蘇聯、德國、日本、法國、比利時等許多國家也相繼采用了構造各異的干熄焦裝置。干熄焦裝置經歷了罐室式、多室式、地下槽式、地上槽式的發展過程,由于處理能力都比較小,發生蒸汽不穩定、投資大等因素,這一技術長期未得到發展。到了20世紀60年代,前蘇聯在干熄焦技術工業化方面取得了突破性進展,在切列波維茨鋼鐵廠建造了帶預存室的地上槽式干熄焦裝置,處理能力達到52-56t/h。這種帶預存室地上槽式干熄焦工業裝置解決了過去干熄焦裝置發生蒸汽不穩定等問題,實現了連續穩定的熱交換操作。20世紀70年代,全球范圍內的能源危機進一步推動了干熄焦技術的發展。日本首當其沖,在能源短缺、節能呼聲高漲的背景下,從前蘇聯引進干熄技術和專利實施許可,經過消化移植,在大型化、自動化和環境保護措施等方面有所發展。到了20世紀90年代,日本建成投產了單槽處理能力為56-200t/h的多種規模的干熄焦裝置39套,干熄焦率約占日本高爐焦用量的80%,是干熄焦裝置應用最多的國家之一。 ' @& s! B' d4 I
目前,日本新日鐵、NKK、德國蒂森·斯梯爾·奧托公司在干熄焦技術上處于領先水平。這些公司在擴大干熄焦裝置能力、改善冷卻室特性、熱平衡、物料平衡、自動化、環保等方面實現了最佳化設計,其處理能力和裝置的先進性遠遠超過前蘇聯,并形成了各自的特點,見表1。 . K8 _, _8 u3 n6 v# y7 Z2 {. |' H
表1 烏克蘭、日本、德國干熄焦技術對比表 1 i9 e4 P' y; o6 k# @
& s5 s1 B1 C& V
$ ?0 V; S4 V! c& ^/ [4 [
5 m9 {. A7 R% E4 z# G0 i" o- r% n$ @4 @+ P9 H
, a3 j* i# e5 N; k1 o
* l# L/ L: n# L; ^
項目 | 6 f6 V2 O, E8 M$ x2 D6 x
" s. H0 w& H* U1 ^1 _ 烏克蘭 | / o! }2 H0 M: ~; H+ E: S+ u! ^, }7 v
) s. Z1 N. @; Z6 d6 t- d) h: [
日本 | 2 Y* T" S( L2 T& O
4 D, V) |/ d$ ~+ X0 a
德國 | 8 Z+ }/ W0 {' k/ A) j1 `0 A* W
) b. f/ f1 |- o' `1 Z1 D% s, Q F! E5 w2 a; E
處理能力(t/h) |
4 ~2 a) V! o, Z# X7 ^) B% Z; E; D1 f2 c/ o9 Y+ Y: Z3 g5 Q2 H" W0 G
50、70 |
) \0 H, N: F* G% a8 `: H/ c5 a* U; f* u8 X7 x/ E" j4 {
56-250 |
2 P4 \/ C- I; j1 E
* }! W* `5 d$ f; ^! s) W/ Y 75-170 |
; H2 o }& K; q9 J( o, j* C4 Y8 P6 p7 @9 x3 k
4 M6 T3 r7 f+ q
控制方式 | , q9 P9 n- Q0 H8 B( }# V+ Y
) J: W" I p5 E2 m) [
三型儀表 | : i8 x' Z, R0 B
2 P6 x' G q4 P T$ @; f 三電一體化 | ) C, q8 o" s7 \; _1 y! L
$ c# X/ g/ e* R; c: E$ H
三電一體化 |
+ O% K3 x5 `5 Y' R
7 s0 Q- [) \9 I U9 t# Y# s. `
, K& C o1 h( ?) k1 D* y- r 氣料化(m3/t) |
$ Q4 t& y' t" h" Q0 t; V' E H
+ p+ `; E7 @2 s& j. q 1500-1750 |
/ M5 `1 L% M% L, o
3 [) `+ U+ L3 L& y$ r7 `, v 1200 | - u! |6 ?2 { ?# ]0 ?
" F: a2 F- R/ k9 {1 o k7 m4 O1 w 1000 | 6 n# r' x- ]* o3 h
/ \# i1 _0 D6 I! v1 ^4 `/ w+ Q& x- E b: R- I; p1 d9 S, v+ r
干熄焦槽形狀 | 3 u$ w6 g. ?; G6 `
- U! S' J! P! D8 f# h0 g4 P
圓形 |
) |: K% [/ T+ X/ x. e6 ~6 a9 p$ E/ o" P" F6 w" J+ \
圓形 |
9 [7 G1 x1 e- E4 t& ^1 V, _5 d X5 \) j! T" I+ m) K
方形、帶水冷機柵和水冷壁 | $ E ^* J4 C& y5 u
; V/ T' `; m: w; S, p& R/ l( B
+ D5 Q- ]7 S1 e) b% v7 ^5 W R 一次除塵器 | + c* `3 y! P" d* T9 l- u6 k: N
/ _6 O/ U0 X+ d& q- Y3 g4 d8 i
有 |
* A3 `2 v Y$ D( K$ o% r# V3 g% h& i/ G% l
有 | * t( V2 S: m5 ^- z0 }
* T. [0 |# P' Y+ G1 \% e7 c- {
無 | % H' W2 _: v: r# ~/ y
; P* a- u# Z$ `: G1 T$ Y/ W7 {& k; W. ~
' G2 y; A9 ?/ p3 A; P5 E 裝料料種 |
( g8 w0 \$ c+ d Q' S
4 x7 ]; | b: a 無 | 0 M$ o$ {. X/ A E* c( E# d3 V* i; }
1 n+ A h/ ?# u1 p" M 有 |
+ x% B. B. ]( x
1 i' a7 o" e& U% j; m- X$ g 無 |
2 N. W3 W: y7 \& K
3 \4 ~* k- F: F9 Y" k) q$ ?8 B1 x
, d9 Z1 K( A- q# t/ N 噸焦能耗(kWh) |
8 e: [# ^5 w9 R3 t8 s: H% [
1 C. J7 ~% A0 g5 B: [; b: @& y 22 |
# \2 u! X" m8 ]1 {" e- p/ T3 H: c' H, W" _1 d, v. d
17 |
7 \! d7 j) V s
m( U5 z7 A( z 13 |
% m" V7 a" i) S) G/ E
) {" G6 F; b& G+ f) C! _1 y& G; A& e) a. f
開發時間(20世紀) |
0 \- X! W1 U6 l/ K. O9 R7 a! C) I( m+ X% y9 \2 R) O, O$ ?
60年代 |
( S } l- y) H; t/ _! `5 ~! _7 f1 D8 \7 V& g
70年代 |
1 F8 c* @3 B% S$ [: }$ y
6 N, n( e0 S! \) z* J+ e3 D 80年代 | $ ?1 G$ j! d& G# c
除前蘇聯、日本、德國擁有干熄焦裝置外,印度、韓國、波蘭、羅馬尼亞、巴西、土耳其、尼日利亞和我國都相繼建成了干熄焦裝置。 9 R6 Z* e' L6 N0 o# V8 N
(二)工藝技術特點 , x& [2 m t! `1 L# Z [! P# q
與常規濕法熄焦相比,干熄焦主要有以下三方面特點。 ( d7 G' X9 \8 X
1、回收紅焦顯熱
* {2 v9 k) a+ n2 k3 b出爐紅焦顯熱約占焦爐能耗的35%-40%,干熄焦可回收80%的紅焦顯熱,平均每熄1t焦炭可回收3.9-4.0MPa、450℃蒸汽0.45-0.55t。據日本新日鐵對其企業內部包括干熄焦、高爐爐頂余壓發電等所有節能項目效果分析,結果表明干熄焦裝置節能占總節能的50%。可以說,干熄焦在鋼鐵企業節能項目中占有舉足輕重的地位。
) c. A$ M5 j4 @7 I& l8 n, {/ j! c2、改善焦炭質量
) J5 W: I+ M0 N. m. @: i, g干熄焦與濕熄焦相比,避免了濕熄焦急劇冷卻對焦炭結構的不利影響,其機械強度、耐磨性、真比重都有所提高。M40提高3%-6%,M10降低0.3%-0.8%,反應性指數CRI明顯降低。冶金焦炭質量的改善,對降低煉鐵成本、提高生鐵產量、高爐操作順行極為有利,尤其對采用噴煤技術的大型高爐效果更加明顯。前蘇聯大高爐冶煉表明,采用干熄焦炭可使焦比降低2.3%,高爐生產能力提高1%-1.5%。 5 i. p; [" ^. }5 M3 x# M7 b
同時在保持原焦炭質量不變的條件下,采用干熄焦可擴大弱粘結性煤在煉焦用煤中的用量,降低煉焦成本。兩種熄焦方法焦炭質量指標對比見表2。
4 E. Q+ e# V4 O( F+ w: {. }' _% c表2 干熄焦工藝和濕熄焦工藝焦炭質量對比 # t5 }2 |& P* k! t7 Y+ H+ ]
' C+ \6 o6 k7 F) g# I
1 O/ T3 d- U) i8 Q1 @4 Q; u
- y3 ^$ r1 A* o$ m3 V. t- P, e2 o% W: T( |! d
/ Y* t2 l9 ]8 I/ b; I) { A$ y5 r( h z6 A. |
焦炭質量指標 |
# m4 r" W& B# z" q* P. p
9 ^. X# H) x8 J0 M- g; m 濕熄焦 |
2 S- m, A3 h9 s+ y: G5 U0 ?$ p5 G: B9 k g
干熄焦 |
5 u$ ^! q, s! V% C$ ]. F" ?8 a0 K) ?/ i. i U0 V3 z$ G
# u: \9 J0 c' @% o
水分(%) |
, m2 V3 o! h7 F- y; a$ f8 T' }
! b' w+ j( i, J9 D% N& ^0 @2 Q6 E+ x 2-5 |
* a( |5 \8 L7 D/ d5 V: l. c# C V& B
0.1-0.3 | ( M+ M) c8 `. M! B9 ?7 `' A
/ f+ k( `0 q! \! d' u0 e# N. q
' u C1 ]( W) Q+ ] 灰分(干基)(%) | 3 b6 t7 L9 M4 l
% F0 A5 O: X- z. R- M 10.5 | & m3 I& y* G8 M% P
. c9 `, U3 X8 ]8 t 10.4 |
1 W* q v4 U, M; o; y. A+ g0 l k! ?+ F8 r' N( {
) h( ` C" H# b/ W3 h1 _ 揮發分(%) | 3 J# o* w( j( k0 w
( \" i0 \+ Z' c* { 0.5 | 0 T* `' ?" H, e1 v: h
; D Q; x$ u* _9 j 0.41 |
/ [& k8 E. w6 ]! [
w3 w; G# B6 Q# {
4 g* J2 v0 u% l' H) ~# o M40(%) |
, b4 v# r' i2 _* z$ M
, G2 `9 ~/ Q# Q" t t' V, H 干熄焦比濕熄焦提高3%-6% | 5 M) A, ` K' b
3 c' _! G { N0 X, ^! u
) T2 Z- d: Q! @- L( _) b. x# } M10(%) |
0 }( m9 f' U/ ^& S8 U; A' [) a: ~- z& z1 h
干熄焦比濕熄焦改善0.3%-0.8% | # |. Z4 L; `1 a5 M4 }
: W0 a5 a5 A- l( ^- I9 f. o; N( |! L2 ?/ r0 L" i( b6 y- I
篩分組成:>80mm(%) | ! Y( E. y( Z5 v2 n& B
. Y5 j! N4 c F+ H) r! b2 k
11.8 |
# v. Z, d! g- A. N5 q9 C3 D5 s. e3 E4 t, t, v7 i2 N1 J
8.5 | " z3 q9 M. m5 a( @ }$ u- w
# n% [1 d8 Y- O, y8 ^9 V9 _. u6 Y
3 q6 R+ ~7 D( j* H 80-60mm(%) | 6 y4 d: S; U% J1 i5 @
4 U! R' e, H# k3 }- O 36 |
# S' l+ j9 {8 {3 r7 E1 z) T
* N5 u$ G$ S/ p- p5 r( H% |; {1 |8 X% m 34.9 | ; k7 \) R. g) p% g) n# B+ ~" T5 c) ?( G
# u: J8 k' e7 u4 V0 Q3 j3 k& r+ E2 N) H
60-40mm(%) |
- y7 M8 ]* w. @4 F- g
2 d; s! j) ]+ b' r r6 f 41.1 |
/ d7 A% H, p8 D4 o, u" I& X* D ~7 N0 A1 A! `
44.8 |
' t0 B% X5 J. M" X" i& n! Y# N- O7 I3 F$ y+ h; X/ l D
* b" o- z9 _0 I- A5 Y/ o
40-25mm(%) |
* S6 U# p D. }4 ~
8 M; T( M+ k& e/ Y+ x+ n 8.7 |
$ s1 U/ p/ A! v) |! |0 `& ^, ]+ X8 A
9.5 | ; z# Y7 q& x) }$ I- y! O
- ~3 R# U% x2 P( ]3 A
. g Z: G, j$ a9 L7 U f
<25mm(%) | , O8 |0 i1 |; z) K5 a
* e6 n6 M5 `& E x
2.4 | 8 q" I# ^+ _8 |# R1 T
: }2 @% F1 i: Q) I
2.3 |
- n& X1 [) [/ ? w, B, R0 r7 l2 [4 r8 N6 }3 V3 v
9 [; S2 ?3 G" r* {
平均粒度(mm) |
; R7 w' n1 D; u+ z/ |4 j/ l7 \) G) V1 V. A. q
65 |
. Q7 l5 w' Q/ L# G5 }. _3 \* }; z# ~: z% U6 c9 r2 g
55 | # i# f! R2 K6 a7 ?4 `
g, ?2 x1 B, o! W% K# l8 s& F. }# z" }
CSR(%) | . p5 N5 m& c6 y8 C- H0 Z2 K
0 H, P" N8 C8 H* ^: b' d, b" g
干熄焦比濕熄焦提高4%左右 |
5 M7 s+ u, `! T$ ^( H$ H$ f
0 g; F+ j W- C0 U/ a8 @# p# \
- t w% o/ \) K5 }' |- E- {! Q G 真密度(g/cm3) |
, |; Y" _/ \3 b5 J) y& C; J& N
- @1 `- n" |7 T1 `, d 1.897 |
: k: Y7 `: c7 ]/ ?& r# D% t, j2 |! O
1 f; I7 ^; R7 f! n 1.908 |
5 a- W# ]4 J' x6 l# a. p9 z* A, N3、減少環境污染 1 }/ D D6 {9 m! ]( t* j( _! w
常規的濕熄焦,以規模為年產焦炭100萬噸焦化廠為例,酚、氰化物、硫化氫、氨等有毒氣體的排放量超過600t,嚴重污染大氣和周邊環境。干熄焦則由于采用惰性氣體在密閉的干熄槽內冷卻紅焦,并配備良好有效的除塵設施,基本上不污染環境。
0 e, M/ b( W# p3 R' g另一方面,干熄焦產生的生產用汽,可避免生產相同數量蒸汽的鍋爐煙氣對大氣的污染,減少SO2、CO2排放,具有良好的社會效益。兩種熄焦污染情況見表3。
% A& C! U7 Z+ L表3 干熄焦工藝與濕熄焦工藝污染對比 單位:kg/h
3 E6 S9 q! u$ N3 F0 a2 A( k: {' O- W: P; d/ b. F
( n4 r4 }+ u3 C! {& k% t# A8 Y5 C4 }& v" b6 V8 J8 U
8 c* ], [$ m1 _8 K7 G' d% @) E7 _7 p( W/ `% s& D0 y
/ N" X7 W' X- B* W! @/ ~ 生產方式 | ! z$ m) U- j: Z" N+ `
, U1 [: f m% h/ G S 酚 | / a) R) F* o: R, ]) Q3 N5 c
- J4 F2 P' A( L4 b& T9 c' a 氰化物 |
7 _: G/ g* \# [. ]4 [8 O* l- [5 R+ w; D( @* N
硫化物 |
2 L4 Z6 F+ ?; C) W' O( ^( Q
. W' P1 t0 E: `& ~ 氨 |
0 @! o* }2 ^& t
8 ], O8 r( U6 \2 a 焦塵 | q% h2 r! y/ G) t
: x; }' i( |9 M 一氧化碳 |
7 L, I' V% o6 O2 Y( S2 I" Q! d# T# d j# T
% S6 u( A* |, u. W4 F5 t 濕熄焦 | 5 \- U. D- G8 B# P! P
, i& V+ G" q$ V& s/ L
33 | $ K+ i( {. J: v5 Q/ X- l! \
1 l" X( Z) S4 i) z5 k, r; J+ W 4.2 | " n+ p ~; i0 b4 f* U: N/ Q$ ]8 b
2 g- ^/ G+ F1 V i8 n& X
7.0 | 9 k& L7 f2 H8 e' f
^3 n# V$ L, [6 j
14.0 |
& n% V8 M( j R8 B
5 {9 g) _6 x/ y: I4 L 13.4 | 7 I# P2 ~' q4 y7 G2 n7 V4 G
( R2 `; k y* }; \8 C
21.0 | * o# ?, a% }: F7 S, e
6 u# q3 \! h. z; b+ G5 ?
1 Y' q; _9 |% P+ [5 G7 G 干熄焦 |
3 \6 m- r' {4 Z1 v3 O3 z& j* v" e: m9 o
無 |
3 {7 L2 t8 k# n, h! t& V4 U& T- @+ g% C5 T) G( e2 l
無 |
& W8 z7 _9 D. S5 m" ~, u: l, t' S/ x, t
9 U7 C4 \ ]) |* n1 Q 無 |
! [+ ` d* l" J8 J5 b: B* O2 w% r6 l6 S+ k& P; s# ?
無 | * ?( B: v1 {# \) D: y8 A6 H7 e
, @ P" Y R" l: X 7.0 | ( o$ D2 L$ O P$ L; {
* x; `) v, a, G; o* f3 u: ?
22.3 | - J7 |2 ?& G* o/ M; y
(三)國外干熄焦工藝的最新技術及發展趨勢
8 n0 P9 r+ b. x4 x" y! h0 V隨著干熄焦技術的推廣應用,干熄焦設備的高效化、大型化成為20世紀80年代中期以來的發展趨勢。建設大型干熄焦裝置,具有占地面積小、降低投資和運行費用、生產操作、自動控制、維修與管理簡便、勞動生產率高等優點。20世紀80年代中期以來,日本相繼開發設計并建成了單槽處理能力分別為110t/h、150t/h、180t/h、200t/h以上的大型干熄焦。干熄焦單槽處理能力按焦爐組生產規模確定,以一套配置,不配備備用干熄焦裝置,當干熄焦裝置檢修時,啟用濕法熄焦。 7 x0 n5 M5 Z7 i/ I8 d: M: r
干熄焦大型化帶來了工藝技術和裝備的一系列改進,使干熄焦技術發展到一個新的水平。主要的改進措施如下: . b& q0 M- d: D- E
1、裝料裝置的改進
1 d1 h* b. }! e$ w6 W8 p% J提高干熄焦處理能力,不是單純加高干熄槽高度,而是采取加大直徑來增大干熄槽容積,選擇合理的高徑比H/D,使投資要經濟一些,結構要緊湊一些。但隨著干熄槽直徑的加大,槽內面料偏析而更加不均勻。針對這個問題,在裝料裝置溜槽的底口設置一個布料料鐘,不僅解決了裝料偏析,同時由于布料均勻使冷卻氣體分布均勻,通過焦層阻力減小,使焦炭冷卻速度也較為一致。因此,使冷卻氣體循環量下降200-300m3/t,從而降低了循環系統的動力消耗。
0 d! v; y3 @/ m5 r6 _% @2、實現連續排焦 ; g) j3 f2 f2 C/ R9 z
前蘇聯和日本以前的設計,都是采用間歇排焦,即用多道閘門交替開閉或振動給料器與多道閘門組合方式,這種排焦裝置的結構和程度控制較復雜,且還造成干熄焦槽內溫度壓力頻繁波動。 # P1 S9 W, W0 t7 P+ d
日本新日鐵對此進行了改進,采用電磁振動給料器和旋轉密閥組合成連續排焦裝置。實現了連續不間斷排焦,克服了間歇排焦之不足。這種裝置結構緊湊,降低排焦設備高度5m左右。 * `3 j) b) z" Q2 q( O2 F
德國TOSA公司采用的是方形干熄槽,冷卻室下部設計為多格溜槽,每格裝有擺動式排焦裝置,通過擺動閥按順序連續排焦,也解決了間歇排焦溫度壓力不穩定的問題。
8 ?5 I8 r" H O3、采用旋轉接焦方式 8 S( t1 J& Z: Y* g( L
采用旋轉接焦方式是防止接焦裝焦偏析的措施,克服了過去采用矩形焦罐接焦形式的焦粒偏析和裝焦布料的不均勻。其優點除此之外有以下四點: * y3 b" n* i! s
一是圓形焦罐與矩形焦罐相比,在相同有效容積下,重量減輕,圓形焦罐的有效容積比大,為88%,矩形為65%; % u1 Z8 |& l0 o3 a3 O: P
二是由于重量減輕,提升機能力可降低,節省投資和運行費用;
; c4 N: z0 N4 B7 S/ g ]2 P5 Z三是圓形焦罐受熱均勻,使用壽命相對延長; % [ h+ s+ ]: C( f$ c( a
四是圓形焦罐接焦均勻,提升機導軌受力平衡,避免了矩形焦罐載荷不均對一邊提升導軌的過度磨損。 6 s2 G% r% \/ g1 R5 ~" a# M
4、節能措施
; t9 B- e5 J3 R, w6 W新日鐵采取在循環風機后,即入爐前增設給水預熱器,降低入爐氣體溫度。德國TOSA在干熄槽冷卻室安裝水冷壁、水冷柵,都是為了提高冷卻效率的節能措施,并使噸焦循環氣體量下降。采用水冷壁、水冷柵方式,氣料比降至每噸焦1000m3,噸焦能耗13kWh,僅為前蘇聯干熄焦噸焦能耗的60%。
* q& l* @7 A# I& F5 S e5 X5、鍋爐設備
+ J$ I8 h5 m2 A$ m! f! s# e/ c" f6 ^防止干熄焦廢熱鍋爐爐管磨損,是一個關鍵問題。近年來,采取了許多耐磨耐蝕技術措施,使鍋爐故障率大大降低,保證了干熄焦裝置的正常安全運行。
" u! |2 T* n5 y2 ~日本電價昂貴,為增加發電量提高效益,日本的干熄焦噸焦產汽量高達600-700kg,蒸汽壓力10MPa以上。
0 x. p: ^/ M! E$ m3 b* e6、提高設備的可靠性 3 Z$ V- H- r0 \! M
采用無備用干熄焦方式,對設備可靠性、作業率要求更高。日本干熄焦設備可以達到1.5年檢修一次,作業率達到98%。干熄焦控制全部采用三電一體化方式,實現了全自動操作。 : k8 o( Y9 ^( l2 S5 ]
二、國內干熄焦工藝應用情況
z/ x" B. R3 |$ Z# J3 U(一)基本概況
: ^" g+ w3 }* ]/ u/ g; V( _# v我國干熄焦技術的應用,始于上海寶鋼。1985年,上海寶鋼一期工程引進日本4*75t/h干熄焦裝置并正式投產運行,這是我國最早引進投產的干熄焦裝置。同年,上海浦東煤氣廠引進前蘇聯2*70t/h干熄焦裝置,并于1994年投產。1991年和1997年寶鋼二期、三期采用日本技術的兩組4*75t/h干熄焦,2001年首鋼采用日本技術的1*65t/h干熄焦裝置相繼建成投產,2003年馬鋼的干熄焦工程被列入“九五”國家重大引進技術消化吸引項目——干熄焦消化吸收創新“一條龍”項目工程,是國內第一條自行設計制造,國產化率達90%以上的干熄焦裝置。此外,武鋼、鞍鋼、昆鋼、通鋼等國內鋼鐵企業也都在進行干熄焦工藝的建設。迄今為止,國內已有17套干熄焦裝置投入運行。 * {# Y; Y( k) c$ W
(二)國內冶金焦化行業特點和干熄焦發展趨勢 3 ~6 j4 g$ F# ^; Z/ c$ l; z9 S. N
首先,我國是產焦大國,焦爐多,且爐組生產能力不一,干熄焦裝置應同爐組生產能力匹配,才能充分發揮資源和技術優勢。起初我國引進的干熄焦裝置以70t/h和75t/h兩種規模為主,不能合理地與爐組生產能力匹配,且采用備用干熄焦方式,從而增加了不必要的建設投資,影響干熄焦經濟效益。以年產焦量100萬噸焦化廠為例,配置2*75t/h一組干熄焦裝置,以濕熄焦備用,其處理能力富余20%;對年產焦量70-80萬噸焦化廠,仍配置2*75t/h一組干熄焦,處理能力富余高達50%,顯然不合理,以干熄焦備用,能力富余更多,更不合理。因此,我國干熄焦裝置必須根據生產能力形成系列,向大型化發展,開發100t/h以上處理能力的干熄焦成為趨勢。以國外干熄焦大型化進行來看,只有干熄焦裝置大型化、高效化,才能降低投資成本,提高投資效益,干熄焦水平才能上一個新臺階。
! a' X8 V. g: q0 b0 L8 R8 p第二,鋼鐵工業是國民經濟中的能耗大戶,隨著國家能源價格的調整,能源消耗已占鋼鐵生產成本的30%左右。由于我國鋼鐵工業能耗較高,嚴重影響鋼鐵工業的競爭力,隨著鋼鐵、能源價格與國際接軌,成為制約鋼鐵工業參與國際競爭的主要問題之一。因此,節能降耗成為自“九五”規劃以來冶金全行業的工作重點。在鋼鐵聯合企業中,煉鐵系統(鐵、煉、焦)占總能耗的50%以上,污染也是最嚴重的。因此,煉鐵系統節能一直是冶金企業節能和環保的重點,而在煉鐵系統中,最大的節能和環保技術措施當屬干熄焦,干熄焦具有節能、環保、提高質量的三重效益。我國機焦生產能力達到9000萬噸/a以上,其中冶金系統產焦能力達到6000萬噸/a,但干熄焦率很低,建設干熄焦的市場需求很大。
2 M3 S' X9 b! V9 n- ~" |% j針對以上所述情況,近幾年來,在國家冶金技術發展政策引導下,干熄焦作為重點節能推廣項目已經得到冶金企業積極響應,繼武鋼140t/h干熄焦項目之后,馬鋼(125t/h)、漣鋼(100t/h)、本鋼(121t/h)、包鋼(125t/h)等十幾家企業曾計劃在十五期間建設100t/h以上規模干熄焦裝置。從這些在建和擬建項目中可以看出,大型化、高效化、國產化是干熄焦發展的必然趨勢。 " b8 z ]( W" T+ n6 ~
我國自20世紀80年代引進干熄焦技術以來,在中間近20年緩慢發展之后,隨著技術進步、節能降耗、市場競爭形勢的要求,必將迎來一個新的建設高潮。 ( W, f& Y7 ]& Q' H5 T. \9 o! K
(三)國內部分廠家干熄焦設備運行情況 N; H* U' _/ s8 L
1、在寶鋼的應用情況
( Y" i& V9 o3 l0 k/ [(1)基本概況 1 |2 Y5 G4 N. q+ c& E
我國第一套干法熄焦裝置即寶鋼干熄焦一期工程于1985年5月23日順利投產,隨后又進行了二、三期干熄焦工程。現共有12座處理能力為75t/h的干熄焦裝置在安全、正常地運行著。
- R/ ?5 E: e# W7 a(2)運行工藝參數
: x6 |, X/ ]4 _1 N% j處理能力: 75t/h : n9 ^' b- I8 J; H3 ^
干熄槽主要尺寸: ) ]$ q* Y$ R: y& M
儲存室內徑: Φ6060mm ' | x$ z6 E+ ^- J8 B- e
預存室容積: 200m3
+ |; w4 ]2 S. W6 i3 k( _. X冷卻室內徑: Φ6800mm
) y/ W |5 @$ O冷卻室容積:300m3
5 ?1 {+ {( r y0 g2 W" q裝入焦炭溫度:1000-1050℃
* W* c- I+ @! x& M4 t- \3 g8 n冷卻后焦炭溫度: 200-250℃
4 R! ~, E6 o3 O5 I |9 H循環氣體量: 1500Nm3/t焦
6 g4 L# [1 [" J1 i循環氣體入口溫度: 180-200℃ + G4 H8 K l% Y9 a, M, t
循環氣體出口溫度: 800±50℃
! X+ M2 V6 p1 y( m# X9 V, i4 y蒸汽產率:420-450kg/t焦 8 l" n J5 _/ G" e
蒸汽參數:46kgf/cm2,450℃
! `: G+ r4 Z& v5 M' |' x, y, W循環氣體組成: 4 K; T0 ~& M( X+ D/ S
CO:8%-10%;H2:2%-3%;O2:0%-0.2%;CO2:10%-15%;N2:70%-75%
2 U% D- w. X7 ^; a7 Q- Z& I(3)效益評估
) Z B) u1 J' x' _4 `, ~寶鋼干熄焦自1985年5月23日投產至1998年5月31日,一、二、三期干熄焦共創造了如下經濟實效:處理焦炭量3312萬噸;產生蒸汽量1924萬噸;發電量139347萬kWH。
- ~+ c6 R3 U1 O+ r- E1 n3 @在十幾年的生產實踐中,寶鋼干熄焦裝置進一步改進和完善,體現出如下特點:
; F/ U" `. l9 P- [6 ]2 UA、只建干熄焦,沒有濕熄焦 7 V% l1 B. W4 X* A' H! [# r% p
寶鋼只建干熄焦,不建濕熄焦,就必須保證它百分之百的成功,并要持續安全運行,否則由于干熄焦的故障就會影響整個寶鋼的正常生產。國外一些工廠多是在保留原有濕熄焦裝置的條件下建設干熄焦的。把原有濕熄焦作為備用,以確保干熄焦在故障時仍能使焦爐正常生產,即干、濕兩套裝置并存。我國是在沒有任何經驗的條件下,在寶鋼一期建設中就只建干熄焦,不設濕熄焦裝置作備用,不能不說是個大膽的決定。這樣既可避免轉換濕熄焦裝置后,焦炭質量波動帶給高爐的不利影響,又能減少管理的復雜性和增加除塵系統操作的難度,為我國干熄焦建設走出了一條全新的道路。多年生產實踐證明,寶鋼干熄焦運行已進入穩定成熟階段,寶鋼已積累了一整套運行、維護、檢修和管理方面的經驗。
$ X; @# {" |+ C2 k; B, D: Y1 f. W$ kB、處理焦炭量之多在世界鋼鐵企業中名列前茅 ( q2 z, g% G4 z2 e7 d- I
寶鋼12座干熄焦裝置,總處理焦能力為900t/h,可處理年產510萬噸焦炭,不僅有效保證寶鋼高爐的用焦量,而且寶鋼干熄焦處理焦炭量約占我國機制焦炭量的8%左右。這兩方面在世界鋼鐵企業中都是罕見的。 , }$ t) y" u3 n9 P# q2 l
C、干熄焦設計投產由全盤引進到立足于國內
4 y9 n$ }* q& L. D2 z寶鋼干熄焦裝置一期工程全部由日本新日鐵公司引進。二、三期與一期相同,也是建四組75t/h干熄焦裝置,是采取“立足于國內”的方針,由國內負責設計和組織投產。裝備中除了裝焦、排焦、大吊車、循環風機以及電控和部分儀表由新日鐵引進外,其他均由國內供貨,耐火磚、鑄石板、鋼結構等100%由國內供應。 8 l% r8 h& x9 A; [9 ~6 U4 I
2、在濟鋼的應用情況
% y: m) C8 E; I# x7 p- n# e2 l濟鋼干熄焦工程是原國家經貿委批準立項的節能環保示范工程,是回收紅焦顯熱和改善操作環境的一項先進工藝技術。該工程1996年正式開工建設,1999年3月建成投產,工程總投資約2.3億元。 * @3 L$ p; o7 U, n) ^
(1)設備情況 # a( B2 w0 t3 {6 |2 c/ G
濟鋼干熄焦工程是引進國外先進生產技術與關鍵設備,由烏克蘭國家焦耐院和濟鋼設計院共同設計、合作制造,實現了對干熄焦技術、設備的消化、吸收,設備國產化率達到90%,實現了國產化,是我國第一套國產化干熄焦裝置。濟鋼干熄焦工藝由焦炭熄焦系統、循環系統、鍋爐發電系統和環境除塵系統組成。它包括2座70t/h的干熄爐、2座35t/h的余熱鍋爐、4臺630kWh和800kWh循環風機、2臺48t提升機等主要設備。設計年冷卻焦炭110萬噸,產蒸汽52萬噸,發電3919萬kWh。
; K& ~* t4 r7 N! N* j(2)生產運行情況 5 P. E8 q3 K5 `2 T
濟鋼干熄焦由1999年3月開工以來,經過不斷改進與完善,使設備故障率大大降低,生產能力已接近設計值。現已實現連續、穩定、高效運行,各項工藝參數基本正常。 1 }* x1 f! z g
(3)干熄焦技術在濟鋼的發展
1 U* |' }) Z0 J, _干熄爐底錐段將全部鑄石板改為耐磨、耐熱鑄板。在斜風道、熄焦室頂部、沉降室入口及擋塵墻等部位均采用不定形耐火材料,十分有利于干熄焦技術的大力推廣。
/ a! q6 _: }6 t1 o) h0 {0 ^9 R工藝除塵中的二次除塵器采用陶瓷多管除塵器,除塵效果良好,設備壽命長。 7 Z8 @$ |: U1 p" q- W" n
環境除塵采用陶瓷多管除塵器與濕式凝聚式除塵器兩級除塵器串聯使用,除塵效果非常好,實現了達標排放。采用陶瓷多管除塵器一級除塵器除去大量粒粉塵,同時實現了降溫的功能。利用二級濕式凝聚式除塵器除去細微的粉塵,并通過噴灑廢氨水中和除去氣體中的SO2等酸性氣體。 ' G$ y4 S* V2 L5 w/ r
采用自然循環鍋爐技術,效果良好。 . M" V/ O" d6 i+ s, B7 O
焦粉氣力輸送在該工程中的成功應用,解決了焦粉輸送中的二次污染。
3 f; t+ `5 q; @3 `% o5 Y& [4 m9 Z(四)干熄焦技術的展望 : E+ O8 b9 v6 W2 p7 I" L ]; O
(1)加強干熄焦技術的研究與開發,針對我國焦爐爐型多的特點,開發出一系列的干熄爐型,形成系列。重點研究不同的處理能力,對爐型的要求,形成具有中國特色的專利技術。 9 p% f0 U* g& c4 i% j5 z
(2)進一步加強循環系統能源的綜合利用,給水預熱器技術應用得到進一步應用和發展,從而進一步優化工藝參數,提高節能效果,提高干熄焦效果。 0 r9 Q$ o& {# ?( R' c
(3)干熄爐采用料鐘布料和不定形耐火材料技術,將推動干熄爐技術的發展,干熄爐的長壽命攻關研究也將越來越被人們所重視。 * N: u8 O# y( p" g% S
(4)排焦裝置采用連續排焦方式,減少循環氣體的泄露,有利于生產的穩定和安全生產。 / b9 r! L4 K% B
(5)干熄焦設備的檢修將進一步規范,檢修時間將進一步縮短。許多檢修項目將在定修期間完成。在干熄焦檢修時,選擇濕法熄焦作為備用,更有利于降低成本,增加效益。 |