一、國外干熄焦最新技術(shù)及發(fā)展趨勢 ( T: B- n, x9 t$ Y3 H3 S/ U. @
(一)干熄焦工藝發(fā)展概況
, X% d% j$ n2 n% Z0 N9 S) Y8 t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(zhì)量,減輕熄焦操作對環(huán)境的污染。 + u$ Q4 ~8 C4 k: q
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(jì)30年代起,前蘇聯(lián)、德國、日本、法國、比利時等許多國家也相繼采用了構(gòu)造各異的干熄焦裝置。干熄焦裝置經(jīng)歷了罐室式、多室式、地下槽式、地上槽式的發(fā)展過程,由于處理能力都比較小,發(fā)生蒸汽不穩(wěn)定、投資大等因素,這一技術(shù)長期未得到發(fā)展。到了20世紀(jì)60年代,前蘇聯(lián)在干熄焦技術(shù)工業(yè)化方面取得了突破性進(jìn)展,在切列波維茨鋼鐵廠建造了帶預(yù)存室的地上槽式干熄焦裝置,處理能力達(dá)到52-56t/h。這種帶預(yù)存室地上槽式干熄焦工業(yè)裝置解決了過去干熄焦裝置發(fā)生蒸汽不穩(wěn)定等問題,實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定的熱交換操作。20世紀(jì)70年代,全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)進(jìn)一步推動了干熄焦技術(shù)的發(fā)展。日本首當(dāng)其沖,在能源短缺、節(jié)能呼聲高漲的背景下,從前蘇聯(lián)引進(jìn)干熄技術(shù)和專利實施許可,經(jīng)過消化移植,在大型化、自動化和環(huán)境保護(hù)措施等方面有所發(fā)展。到了20世紀(jì)90年代,日本建成投產(chǎn)了單槽處理能力為56-200t/h的多種規(guī)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(yīng)用最多的國家之一。
4 J" Y! d0 D D' a( p e' L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(shù)上處于領(lǐng)先水平。這些公司在擴(kuò)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(huán)保等方面實現(xiàn)了最佳化設(shè)計,其處理能力和裝置的先進(jìn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前蘇聯(lián),并形成了各自的特點,見表1。 , M( c' \( b! A! {: A4 h) O' u
表1 烏克蘭、日本、德國干熄焦技術(shù)對比表
- V* e m" ?0 M
4 z* Y& [8 y, R* J
& s, h! i) ?+ y4 U- X% T# x( ], {$ C) c8 r
# F& @7 ~0 n; ~2 R% c+ |9 V: P4 J5 e& l! @3 j
& u1 S: X) v4 _* p+ ~' m 項目 |
! ^+ p% _$ n( ?1 o" G' T- z
; G) Z7 N, e8 V4 l# \/ X* h 烏克蘭 | # Q4 ?2 j- h% I: Y! a
; \7 V: B# C3 v. h4 f& } 日本 | " G9 p8 Z7 i- |4 ^: ]6 W: {
( n, D9 o: J1 W' E& U( e+ @
德國 |
" b/ [6 ~0 @- e7 A7 X
5 W( w, h: T0 \0 A( R/ m: G7 c9 V: i' w6 V
處理能力(t/h) | * N1 p% o) S4 \1 |3 S( Q5 D, h
0 x& B; Q* U/ i5 l V( V3 g/ W
50、70 | % O+ ^) |" @$ |4 N
( M7 T, \2 B8 c( u% o2 h9 w% m; e2 Z
56-250 | # @& P& V" C+ l, J% Y. k! `
) a7 D0 r0 i- v 75-170 | 3 J9 m! @0 k! w: e' U& Z* Y
: V4 f6 ^# @4 f9 J2 J( B! c2 k& g! @8 ^4 D
控制方式 |
0 Z+ P0 j9 G8 x
9 `8 Z6 H2 d# p 三型儀表 |
' N. r* }0 @7 s) d6 c+ l: T, k+ v# _9 H
三電一體化 |
1 s' d" v& U$ |; C% d# q4 f: D$ V, X Y& p
三電一體化 |
f- A! d$ c( F9 r% k2 `- }8 a! i* B, N
! ~7 @/ ^- q! r1 R; D0 Q1 U/ Y1 H6 M
+ j* s: a2 l- ]# d8 J 氣料化(m3/t) |
2 o, d% d Q& D, e& O0 P) w/ g7 l6 b: ]( T" C! o, ?
1500-1750 |
; _+ v* F* h& K0 N! x& C( D! L! {9 B* c# v* U5 \3 S
1200 |
: K" }" b! l7 D9 o: v q4 y* g& x" }% T2 C5 U3 r* Z: Y
1000 |
4 ` m2 a' b% A5 k
) [" [7 b- x# j6 B! Q8 }3 q# }6 h: e" Y# n9 k
干熄焦槽形狀 | 5 D$ p7 U- y" X: B9 K) v
$ d! l; f) ~, c( \/ V# L5 z
圓形 | 7 I5 C1 j& D7 }! ~
# o- {6 N. I" ^0 `
圓形 | ; y. F$ }9 b2 v8 r
4 f* F7 g) Y2 v) l/ f 方形、帶水冷機(jī)柵和水冷壁 |
* } O7 l# D) n3 |2 F) m
- g" B6 s+ x5 y& d0 \
8 o& Q+ G/ r' V 一次除塵器 |
, E: t2 p# r. s( A- f6 r1 r% u( I: U& x$ H: a
有 | * g" N5 v6 c* F1 o" O
9 y" B3 I" |2 O
有 |
- J3 x; r- h/ x. r( G# p$ R# B5 B, A2 O: q/ ^4 q. [( [$ H. g
無 | - J S/ d: `1 P: H# [5 S; Q# U
+ ~# A5 x; C. P; u; m
8 Q' v. D$ B6 @( E# L9 q& g
裝料料種 |
7 z; }2 r: u5 }% E0 U
, \# c! ^0 ^' u3 F4 ` 無 | " x- J7 m. D0 R9 Q; A! n+ p' @' N
0 x2 _8 M! @+ _ S1 ~2 e: ^6 Z: b
有 |
; x$ H( T. r3 r" e, d/ G0 B( T' O( T0 I) D8 V8 Q6 Y
無 |
6 [$ x9 }( s# b
& J" Z2 o! T* ~; m
" z; W: m% G$ p8 J8 l 噸焦能耗(kWh) |
: Z F& m8 O* z# m1 H) F# [! W" U- n8 i, R; Q: h* Y B
22 | . N9 \& `7 ]" u- j' U3 G
6 \) V+ t4 S+ S4 g
17 | & o9 z) b/ m% v
/ G4 h% K* q4 n6 i: d$ F/ Q3 q5 N
13 |
; x6 o( O8 o: ~0 X/ Y8 q
9 J6 d. K$ o5 r( a0 h* s- z; w1 c
* M$ C) ^" F2 Z3 B/ [. _ 開發(fā)時間(20世紀(jì)) | - [+ r5 _" X. e
7 m" f8 ?% K" _ 60年代 | $ [5 \! V/ L @1 n& q
2 M4 K8 B7 O. B2 K! g. ] 70年代 | [/ ]7 @/ \& L2 H9 O$ h D3 _# Y
1 h6 p# v7 P) p8 o1 j A! u. m" e
80年代 |
9 O# F: Y; `' S. G5 w除前蘇聯(lián)、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。
% W* [7 I3 R2 n6 t' R(二)工藝技術(shù)特點
' c, Z0 T- W j+ Z5 P, x與常規(guī)濕法熄焦相比,干熄焦主要有以下三方面特點。
9 I% n/ X& E/ B3 R( ?; t1、回收紅焦顯熱 9 D5 e) R& u, q. Z+ v- E
出爐紅焦顯熱約占焦?fàn)t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(jù)日本新日鐵對其企業(yè)內(nèi)部包括干熄焦、高爐爐頂余壓發(fā)電等所有節(jié)能項目效果分析,結(jié)果表明干熄焦裝置節(jié)能占總節(jié)能的50%。可以說,干熄焦在鋼鐵企業(yè)節(jié)能項目中占有舉足輕重的地位。
+ B' E0 f/ N$ n; `) Y2、改善焦炭質(zhì)量 1 f4 B2 u: t) l& M, @1 n
干熄焦與濕熄焦相比,避免了濕熄焦急劇冷卻對焦炭結(jié)構(gòu)的不利影響,其機(jī)械強(qiáng)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(yīng)性指數(shù)CRI明顯降低。冶金焦炭質(zhì)量的改善,對降低煉鐵成本、提高生鐵產(chǎn)量、高爐操作順行極為有利,尤其對采用噴煤技術(shù)的大型高爐效果更加明顯。前蘇聯(lián)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(chǎn)能力提高1%-1.5%。 0 q6 f* L" p& g+ o: C
同時在保持原焦炭質(zhì)量不變的條件下,采用干熄焦可擴(kuò)大弱粘結(jié)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(zhì)量指標(biāo)對比見表2。
$ q; ?- ?! D6 \+ F& |$ _( B表2 干熄焦工藝和濕熄焦工藝焦炭質(zhì)量對比
9 b( G- o6 h& h2 i% |( U+ U. Q" b2 o# ~
. t# w( j; m* u+ I. e$ F( |$ M% v% r; e8 y7 k. @9 |6 b) }
5 ]6 R! T2 s' Q Q+ U& G4 q
* z5 g1 e/ N' e! p; f
6 w% [4 z" ]& C2 {' J- c3 K 焦炭質(zhì)量指標(biāo) |
5 r3 `1 H; w# D `% \8 P7 e+ `* [2 N4 ?, u/ _6 N O) o' z
濕熄焦 | 6 i" U5 n- K- K/ ~- o, E
$ f2 n4 h" C! x" {) @. E
干熄焦 | ) y7 V5 Q# E# N; X
, y3 B$ Q X4 t' G% m g3 a2 S
* c& T- Y1 |9 V6 }, ?1 |4 h! d 水分(%) |
3 Z/ _9 x# ^7 P! S7 n
) x% D2 q! Z. O0 e, Q9 `: g' Q0 l 2-5 | & R5 N& Q% d) r! L
5 C) }: K- K0 h; K
0.1-0.3 |
- x8 }* B! J- P+ ?9 T% v7 {
( p+ Z1 E. z# o- ~, X/ J. Q" @' p/ M$ L
灰分(干基)(%) | 1 Y5 d6 ?. \4 t3 _' T; T
, \2 c: f+ v+ e) W, F, I 10.5 | 5 D) e) _- Y$ s4 Z$ U8 n
3 b2 W$ N& Q9 L( e7 H8 w1 m
10.4 | 8 N) c3 u% x, ^
5 Q3 |1 ?: ?9 |; X1 B! M. b% n9 V5 L' Y
揮發(fā)分(%) | R. ^5 s, f( Q& t! V: X
" Z5 ?/ y' P5 s: F+ f1 ~
0.5 |
$ Q$ \' K. Q7 ]+ e# ?% X; s# @2 ?8 g
0.41 | 3 u9 z: A5 b* w2 P
+ a" Q, ]# {$ P. K9 r% k0 b& [3 C
M40(%) | 5 x ~& \: ^" L: |- C6 K! v
+ G( [% I, n3 \! m/ | 干熄焦比濕熄焦提高3%-6% | 5 r* R3 O2 O; D j3 _/ C k
' ^- X8 q& J# s+ i' s& r* N! y& J5 p5 E2 _- ? i' l& U
M10(%) | . \9 q3 B- \0 }9 S/ A6 J% x
7 E! R. \2 f; {6 o: Q6 Y1 c 干熄焦比濕熄焦改善0.3%-0.8% |
; a5 o- L* n0 {: r. {' r4 r2 S8 g% y* I1 `8 d* ` ?! v5 q
" i5 z7 h& j' I0 l7 Q( s4 w/ V
篩分組成:>80mm(%) | 1 Y. d* `5 I2 X; v! w3 s
7 A# n9 {: B- Q5 U) c
11.8 | $ z7 L- n: q1 q# O, ^, X
$ z. o, K' Z( K) b, k0 o v 8.5 |
8 \7 h& a) c# I0 e" P& P9 p* S8 h4 u3 ?2 c/ @& O2 \# b
. F; V P. J* T, q. N 80-60mm(%) |
; j6 S" g' a6 {
1 V# I( O& S& a& | 36 | ) e- e6 q5 u4 y% D! @6 r- W+ G- T
0 n8 h& o7 U8 }; b, N4 b+ Q" o# d 34.9 | @& ]0 d; z, H! g) E) P) a+ p
# k+ x) k0 u/ X. _3 t- B) [
6 F' a% |+ K% F8 h( U
60-40mm(%) |
% K; h1 e5 b( O$ L5 c8 J- P2 Q
. ?$ [) b3 V2 N 41.1 | ( y5 S! g& f) T9 S* p* ?$ \. ]
H9 D1 J* D) w+ M/ E
44.8 |
- Z1 E* G! @8 H. L) q1 i4 W+ r; V9 Z( a& h2 g5 j# h, L* U
; ]9 Y q4 C# a8 {0 y. U8 _ 40-25mm(%) | 1 n; f' @( B- L2 W
/ X3 r- Y$ }! e5 i4 P1 p7 P
8.7 | 5 L, l5 Q3 z* P; Z h% o
! Z; h9 f8 N0 e b; R 9.5 | * L( |5 W2 F* Y/ k1 [ m( ]
0 t! N/ ?4 P5 M% m; X/ d! @& [& y G& k$ r$ }: Q4 K/ ~3 A4 i& B3 G
<25mm(%) | + ^; ^, r: R$ n8 b4 U
4 j/ A% t. X" J. i- X9 V( D! |9 l+ j 2.4 |
3 z* e9 ~. i7 O f. u- m$ b1 X2 z- E0 u' x" o( ]# ~4 U/ g
2.3 |
$ |& e: l: ^* M6 ^- b9 p! A
2 V0 w/ y6 b4 C& a- O: ~; J! r! z0 G5 y
平均粒度(mm) |
* R8 X- E9 Z. v; p0 w* ^( O* ]0 u0 ~$ [( I; Q% G! o; `& Y
65 |
3 S& l3 ^7 r% C; P+ u$ J, z5 Q) F! q C
55 | $ B7 p/ B3 W( o
) x9 D1 R! E4 x* c; Y; H% |
% U) Y0 E5 j$ _' \7 V3 G CSR(%) | " x& O7 b" H) R6 n6 }2 n9 v& d
m5 a9 }' K8 y. G# { 干熄焦比濕熄焦提高4%左右 | . A3 q- o& H) F9 d" s& h! Z; p7 L
7 x6 }& h' W9 C# Y- Y! t3 @
" o7 X% x. W0 p3 V( `
真密度(g/cm3) | ) N9 w! ?! s. a! y. r/ V. i/ F$ U
5 z! t l1 J" l# c: T( }4 o 1.897 | / `* X. J5 u. T% x; Y8 r
# W3 g: R# X: I! Z# M+ Q
1.908 | 5 }9 S) L% H: b) o
3、減少環(huán)境污染
5 ?6 [5 I5 f) F常規(guī)的濕熄焦,以規(guī)模為年產(chǎn)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(yán)重污染大氣和周邊環(huán)境。干熄焦則由于采用惰性氣體在密閉的干熄槽內(nèi)冷卻紅焦,并配備良好有效的除塵設(shè)施,基本上不污染環(huán)境。 5 ]# I! ?( f3 ?& x
另一方面,干熄焦產(chǎn)生的生產(chǎn)用汽,可避免生產(chǎn)相同數(shù)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。 2 }: {. m8 I O9 N4 \ ^% G
表3 干熄焦工藝與濕熄焦工藝污染對比 單位:kg/h
7 \$ z S5 A @3 Z
+ ?' h5 J' v0 |5 }, h9 |6 f4 k7 ~& j' ?$ q* v" O0 o; j
: ]+ N* ]. n& V; r
! p. x: x$ u+ D; {1 m; M
( \" V. p8 G* o, P( [ V# h# f2 _2 Q% z
生產(chǎn)方式 |
, H" U) Y/ D6 E4 y
" I1 U* a9 p1 i8 X6 U" B# M' x ^ 酚 |
4 C& h4 Z& {3 T8 c' \ e" @ Y% v+ M
9 W9 O3 [/ |6 ?4 K& ~; z 氰化物 | 1 R! |1 H' e, @ C* i
9 w/ i) R& g& n- R1 W/ k5 V' ?- D 硫化物 | : R/ l( F& _2 I5 P: r4 T. Q
6 E Q( o0 N6 C! U" @4 g. V) f' x; k 氨 |
- H2 V! g! V+ ^+ m4 h9 i0 R7 g6 ^* v2 _* f* W
焦塵 | ' \9 [$ d1 c: B; d- P- |) [0 a( U
3 W! I% i" f# @5 i
一氧化碳 |
5 z. }2 H- v R4 a4 u/ q, o3 ^. n ^0 c9 q+ |
7 k$ s' W: s0 O6 y0 _/ c/ R* ~ 濕熄焦 |
, e# g% p0 e$ L! N# J, y
& y9 M& t( v* Q N1 u/ ]) w 33 | ! Z1 j. l& q. |, l6 _
" m2 M* j9 H3 H 4.2 | " I4 Q1 t) d, O/ d
3 ?( z( q: {- \0 [, B1 T2 L
7.0 |
- H: G( R6 k7 ?( V( O# c$ ^4 ~- R. u
14.0 |
& O- y# g: g& g' W# {) \1 g# h# @
% N, H9 p2 q. T* y; @) _# h& r4 L 13.4 |
' A# c, r- B9 \+ n* n7 i, j6 h8 W2 k
21.0 | 2 N! v( ~/ u3 d! R+ |' X
- k" M. b* B# _4 \# |: ]- y' k4 I
3 _/ q8 P5 O+ J" ^% o1 i7 [
干熄焦 | 6 F: e% z2 K. Q# M! z1 @ B
3 Q: D) X; F, g+ ~& B7 E( R3 b4 u0 n 無 | 9 ~ ~4 y7 W7 g* m4 H
) P7 O: b/ U5 x: D- b- C, f 無 |
) \. V( s& ]& E9 j
2 s, o9 @( d# V7 a( } 無 |
4 x5 S0 X1 F8 E/ q. l) Z( m9 I/ C% a
無 | ! D) y( m+ g, e: H: z7 O. y- C# b9 E
8 f; D: U+ h* C+ |) _* y 7.0 | % Z6 n' y4 n* k% f1 M& p
7 _# w' k1 f. t* l t' }3 L' \ 22.3 |
G+ R' K2 T0 S! b8 ^8 K" R(三)國外干熄焦工藝的最新技術(shù)及發(fā)展趨勢 ; q0 _* [* B! f& i) l
隨著干熄焦技術(shù)的推廣應(yīng)用,干熄焦設(shè)備的高效化、大型化成為20世紀(jì)80年代中期以來的發(fā)展趨勢。建設(shè)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(chǎn)操作、自動控制、維修與管理簡便、勞動生產(chǎn)率高等優(yōu)點。20世紀(jì)80年代中期以來,日本相繼開發(fā)設(shè)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?fàn)t組生產(chǎn)規(guī)模確定,以一套配置,不配備備用干熄焦裝置,當(dāng)干熄焦裝置檢修時,啟用濕法熄焦。 1 N; _' w7 S1 R' S; [. I: b/ R
干熄焦大型化帶來了工藝技術(shù)和裝備的一系列改進(jìn),使干熄焦技術(shù)發(fā)展到一個新的水平。主要的改進(jìn)措施如下: 6 Z/ D" g% E5 b4 \# Y6 @7 R; |
1、裝料裝置的改進(jìn) " C2 A3 J( E7 Y! o0 `& a& C' b
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(jīng)濟(jì)一些,結(jié)構(gòu)要緊湊一些。但隨著干熄槽直徑的加大,槽內(nèi)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(shè)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(huán)量下降200-300m3/t,從而降低了循環(huán)系統(tǒng)的動力消耗。 & R) ]/ m0 Z: A/ r$ b, Q* b' Z, {" ~
2、實現(xiàn)連續(xù)排焦 m1 u q% V+ O, \6 U5 ?
前蘇聯(lián)和日本以前的設(shè)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(jié)構(gòu)和程度控制較復(fù)雜,且還造成干熄焦槽內(nèi)溫度壓力頻繁波動。 8 o9 E! B6 d: t
日本新日鐵對此進(jìn)行了改進(jìn),采用電磁振動給料器和旋轉(zhuǎn)密閥組合成連續(xù)排焦裝置。實現(xiàn)了連續(xù)不間斷排焦,克服了間歇排焦之不足。這種裝置結(jié)構(gòu)緊湊,降低排焦設(shè)備高度5m左右。 2 n3 ?1 I1 y- U6 c2 n7 f/ D! I; |7 U
德國TOSA公司采用的是方形干熄槽,冷卻室下部設(shè)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(xù)排焦,也解決了間歇排焦溫度壓力不穩(wěn)定的問題。 9 U6 @& Q# t6 t! k) i# ?
3、采用旋轉(zhuǎn)接焦方式
& T" R* X1 _/ H; Q8 m: u采用旋轉(zhuǎn)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(yōu)點除此之外有以下四點: % u; }( g# K" A1 p/ L6 f
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%;
5 ^0 q4 B' @# {6 O二是由于重量減輕,提升機(jī)能力可降低,節(jié)省投資和運行費用; / _& P8 _! n$ U
三是圓形焦罐受熱均勻,使用壽命相對延長;
8 M/ ] y) \% N( I$ F; Y+ g6 z+ O四是圓形焦罐接焦均勻,提升機(jī)導(dǎo)軌受力平衡,避免了矩形焦罐載荷不均對一邊提升導(dǎo)軌的過度磨損。 & ` o. K2 h( z# M) v
4、節(jié)能措施 R; E: k V& ^2 D
新日鐵采取在循環(huán)風(fēng)機(jī)后,即入爐前增設(shè)給水預(yù)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(jié)能措施,并使噸焦循環(huán)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(lián)干熄焦噸焦能耗的60%。
0 l5 U6 N6 D! c+ @5、鍋爐設(shè)備
9 `" B- j( `# u: a4 j9 ?防止干熄焦廢熱鍋爐爐管磨損,是一個關(guān)鍵問題。近年來,采取了許多耐磨耐蝕技術(shù)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。 2 M- k: I1 [3 q Z# u
日本電價昂貴,為增加發(fā)電量提高效益,日本的干熄焦噸焦產(chǎn)汽量高達(dá)600-700kg,蒸汽壓力10MPa以上。 : s8 D# S$ { W3 N+ c
6、提高設(shè)備的可靠性 r' }7 a. ]8 n4 m1 Y
采用無備用干熄焦方式,對設(shè)備可靠性、作業(yè)率要求更高。日本干熄焦設(shè)備可以達(dá)到1.5年檢修一次,作業(yè)率達(dá)到98%。干熄焦控制全部采用三電一體化方式,實現(xiàn)了全自動操作。 6 e( W( {# C6 G6 S- P1 S" T
二、國內(nèi)干熄焦工藝應(yīng)用情況 ! `' n: [! N$ ^% g. \
(一)基本概況
1 u% y/ c5 z5 w9 f我國干熄焦技術(shù)的應(yīng)用,始于上海寶鋼。1985年,上海寶鋼一期工程引進(jìn)日本4*75t/h干熄焦裝置并正式投產(chǎn)運行,這是我國最早引進(jìn)投產(chǎn)的干熄焦裝置。同年,上海浦東煤氣廠引進(jìn)前蘇聯(lián)2*70t/h干熄焦裝置,并于1994年投產(chǎn)。1991年和1997年寶鋼二期、三期采用日本技術(shù)的兩組4*75t/h干熄焦,2001年首鋼采用日本技術(shù)的1*65t/h干熄焦裝置相繼建成投產(chǎn),2003年馬鋼的干熄焦工程被列入“九五”國家重大引進(jìn)技術(shù)消化吸引項目——干熄焦消化吸收創(chuàng)新“一條龍”項目工程,是國內(nèi)第一條自行設(shè)計制造,國產(chǎn)化率達(dá)90%以上的干熄焦裝置。此外,武鋼、鞍鋼、昆鋼、通鋼等國內(nèi)鋼鐵企業(yè)也都在進(jìn)行干熄焦工藝的建設(shè)。迄今為止,國內(nèi)已有17套干熄焦裝置投入運行。 + ~& p% y( c* t: d& U; J
(二)國內(nèi)冶金焦化行業(yè)特點和干熄焦發(fā)展趨勢
1 a- e) m, s8 F# N! D! c首先,我國是產(chǎn)焦大國,焦?fàn)t多,且爐組生產(chǎn)能力不一,干熄焦裝置應(yīng)同爐組生產(chǎn)能力匹配,才能充分發(fā)揮資源和技術(shù)優(yōu)勢。起初我國引進(jìn)的干熄焦裝置以70t/h和75t/h兩種規(guī)模為主,不能合理地與爐組生產(chǎn)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(shè)投資,影響干熄焦經(jīng)濟(jì)效益。以年產(chǎn)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(chǎn)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(dá)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(jù)生產(chǎn)能力形成系列,向大型化發(fā)展,開發(fā)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(jìn)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。
8 u. x# ]8 Z9 S! |5 R第二,鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中的能耗大戶,隨著國家能源價格的調(diào)整,能源消耗已占鋼鐵生產(chǎn)成本的30%左右。由于我國鋼鐵工業(yè)能耗較高,嚴(yán)重影響鋼鐵工業(yè)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(yè)參與國際競爭的主要問題之一。因此,節(jié)能降耗成為自“九五”規(guī)劃以來冶金全行業(yè)的工作重點。在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中,煉鐵系統(tǒng)(鐵、煉、焦)占總能耗的50%以上,污染也是最嚴(yán)重的。因此,煉鐵系統(tǒng)節(jié)能一直是冶金企業(yè)節(jié)能和環(huán)保的重點,而在煉鐵系統(tǒng)中,最大的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)措施當(dāng)屬干熄焦,干熄焦具有節(jié)能、環(huán)保、提高質(zhì)量的三重效益。我國機(jī)焦生產(chǎn)能力達(dá)到9000萬噸/a以上,其中冶金系統(tǒng)產(chǎn)焦能力達(dá)到6000萬噸/a,但干熄焦率很低,建設(shè)干熄焦的市場需求很大。
# p6 I' d: B7 ~) V8 t% n, }! }& L4 g針對以上所述情況,近幾年來,在國家冶金技術(shù)發(fā)展政策引導(dǎo)下,干熄焦作為重點節(jié)能推廣項目已經(jīng)得到冶金企業(yè)積極響應(yīng),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(yè)曾計劃在十五期間建設(shè)100t/h以上規(guī)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(chǎn)化是干熄焦發(fā)展的必然趨勢。 ) T/ j1 {: p+ }) o, O
我國自20世紀(jì)80年代引進(jìn)干熄焦技術(shù)以來,在中間近20年緩慢發(fā)展之后,隨著技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能降耗、市場競爭形勢的要求,必將迎來一個新的建設(shè)高潮。
7 n! W; t) C# k2 _! ~- J" ~, v(三)國內(nèi)部分廠家干熄焦設(shè)備運行情況
8 o5 v( w% Q3 R+ a- M& |& a& b1、在寶鋼的應(yīng)用情況
; o; \* t( m/ k( k2 H9 b(1)基本概況
0 [" ], L7 c2 j( ^0 j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(chǎn),隨后又進(jìn)行了二、三期干熄焦工程。現(xiàn)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。
' m2 z* \+ h" `1 S! L(2)運行工藝參數(shù)
U% G3 G* e- Q" f# a: N處理能力: 75t/h
0 |7 V& Q' Z! i/ g干熄槽主要尺寸:
2 {% ] q( x2 Q& x& e8 b儲存室內(nèi)徑: Φ6060mm ; q7 Q- ?7 X0 V$ e; U z+ ]3 ?
預(yù)存室容積: 200m3 1 z5 ~- x/ p( P/ M' _" b+ r% z1 X; x
冷卻室內(nèi)徑: Φ6800mm
0 C2 _" h6 l/ R$ H冷卻室容積:300m3
1 r; Z) E( t, D8 g$ l裝入焦炭溫度:1000-1050℃ 8 f5 ^0 ~2 C* \6 b
冷卻后焦炭溫度: 200-250℃
( Q7 K! k1 {' ]" `! H5 F; ~- g循環(huán)氣體量: 1500Nm3/t焦 5 T9 \+ z) H, i6 R
循環(huán)氣體入口溫度: 180-200℃ 5 Y# a9 z$ A* P1 J3 g
循環(huán)氣體出口溫度: 800±50℃
- ]9 d( b! R5 d. z蒸汽產(chǎn)率:420-450kg/t焦
; O- e/ j; t6 w! N. p" ^6 a蒸汽參數(shù):46kgf/cm2,450℃ 0 ^; [% p, X0 _* \( T
循環(huán)氣體組成: / g; _. H2 O0 G
CO:8%-10%;H2:2%-3%;O2:0%-0.2%;CO2:10%-15%;N2:70%-75% 5 V1 ]& } F8 B& _
(3)效益評估 5 ?! q n1 `4 k! E6 [
寶鋼干熄焦自1985年5月23日投產(chǎn)至1998年5月31日,一、二、三期干熄焦共創(chuàng)造了如下經(jīng)濟(jì)實效:處理焦炭量3312萬噸;產(chǎn)生蒸汽量1924萬噸;發(fā)電量139347萬kWH。
/ x3 z$ L8 R6 E7 u在十幾年的生產(chǎn)實踐中,寶鋼干熄焦裝置進(jìn)一步改進(jìn)和完善,體現(xiàn)出如下特點: * h9 c& W1 v! Y
A、只建干熄焦,沒有濕熄焦 ' ?% \3 }1 p6 i& y2 j
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(xù)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(chǎn)。國外一些工廠多是在保留原有濕熄焦裝置的條件下建設(shè)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?fàn)t正常生產(chǎn),即干、濕兩套裝置并存。我國是在沒有任何經(jīng)驗的條件下,在寶鋼一期建設(shè)中就只建干熄焦,不設(shè)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(zhuǎn)換濕熄焦裝置后,焦炭質(zhì)量波動帶給高爐的不利影響,又能減少管理的復(fù)雜性和增加除塵系統(tǒng)操作的難度,為我國干熄焦建設(shè)走出了一條全新的道路。多年生產(chǎn)實踐證明,寶鋼干熄焦運行已進(jìn)入穩(wěn)定成熟階段,寶鋼已積累了一整套運行、維護(hù)、檢修和管理方面的經(jīng)驗。
. B& k: I) D. X5 _B、處理焦炭量之多在世界鋼鐵企業(yè)中名列前茅 - B# p" I; i) o& u, A+ n" h
寶鋼12座干熄焦裝置,總處理焦能力為900t/h,可處理年產(chǎn)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(jī)制焦炭量的8%左右。這兩方面在世界鋼鐵企業(yè)中都是罕見的。 % b/ v- _9 M7 b6 E b- f
C、干熄焦設(shè)計投產(chǎn)由全盤引進(jìn)到立足于國內(nèi) & [3 N9 r0 M- S; |/ `% T S3 {
寶鋼干熄焦裝置一期工程全部由日本新日鐵公司引進(jìn)。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(nèi)”的方針,由國內(nèi)負(fù)責(zé)設(shè)計和組織投產(chǎn)。裝備中除了裝焦、排焦、大吊車、循環(huán)風(fēng)機(jī)以及電控和部分儀表由新日鐵引進(jìn)外,其他均由國內(nèi)供貨,耐火磚、鑄石板、鋼結(jié)構(gòu)等100%由國內(nèi)供應(yīng)。 - D0 o' ]' d. o' w' D% H s( e
2、在濟(jì)鋼的應(yīng)用情況 8 w( |4 d! V2 Z- Q6 r
濟(jì)鋼干熄焦工程是原國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)立項的節(jié)能環(huán)保示范工程,是回收紅焦顯熱和改善操作環(huán)境的一項先進(jìn)工藝技術(shù)。該工程1996年正式開工建設(shè),1999年3月建成投產(chǎn),工程總投資約2.3億元。
+ g2 f1 y( v( @6 v9 X. H' o8 ^6 d(1)設(shè)備情況
$ \ O+ O, W5 ~1 Y濟(jì)鋼干熄焦工程是引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備,由烏克蘭國家焦耐院和濟(jì)鋼設(shè)計院共同設(shè)計、合作制造,實現(xiàn)了對干熄焦技術(shù)、設(shè)備的消化、吸收,設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到90%,實現(xiàn)了國產(chǎn)化,是我國第一套國產(chǎn)化干熄焦裝置。濟(jì)鋼干熄焦工藝由焦炭熄焦系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、鍋爐發(fā)電系統(tǒng)和環(huán)境除塵系統(tǒng)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(huán)風(fēng)機(jī)、2臺48t提升機(jī)等主要設(shè)備。設(shè)計年冷卻焦炭110萬噸,產(chǎn)蒸汽52萬噸,發(fā)電3919萬kWh。
" p$ O) v" c H2 o" E* c(2)生產(chǎn)運行情況 - u/ }9 G ]9 t3 ?
濟(jì)鋼干熄焦由1999年3月開工以來,經(jīng)過不斷改進(jìn)與完善,使設(shè)備故障率大大降低,生產(chǎn)能力已接近設(shè)計值。現(xiàn)已實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、高效運行,各項工藝參數(shù)基本正常。 0 R' B4 {1 F% C
(3)干熄焦技術(shù)在濟(jì)鋼的發(fā)展 - Q# X/ }1 `4 g& U9 ^7 m- h
干熄爐底錐段將全部鑄石板改為耐磨、耐熱鑄板。在斜風(fēng)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(shù)的大力推廣。 : N( ]! q6 z+ }6 `0 F# q
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(shè)備壽命長。 % z$ G# L) Z% W+ R; b, S
環(huán)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(lián)使用,除塵效果非常好,實現(xiàn)了達(dá)標(biāo)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(xiàn)了降溫的功能。利用二級濕式凝聚式除塵器除去細(xì)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。 # Y7 _5 T4 M2 y" |
采用自然循環(huán)鍋爐技術(shù),效果良好。
. V) j% A( P2 m焦粉氣力輸送在該工程中的成功應(yīng)用,解決了焦粉輸送中的二次污染。 9 [3 p. S9 F7 G. k
(四)干熄焦技術(shù)的展望
5 x; B. |; l& Y8 z4 j! N# T- `4 J(1)加強(qiáng)干熄焦技術(shù)的研究與開發(fā),針對我國焦?fàn)t爐型多的特點,開發(fā)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(shù)。 . }6 h. x3 S$ F* q
(2)進(jìn)一步加強(qiáng)循環(huán)系統(tǒng)能源的綜合利用,給水預(yù)熱器技術(shù)應(yīng)用得到進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展,從而進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù),提高節(jié)能效果,提高干熄焦效果。
i3 z9 p' _( |+ C% e- d. ~* n(3)干熄爐采用料鐘布料和不定形耐火材料技術(shù),將推動干熄爐技術(shù)的發(fā)展,干熄爐的長壽命攻關(guān)研究也將越來越被人們所重視。
- |4 k" U5 c% \; V5 f) M( c/ E! |(4)排焦裝置采用連續(xù)排焦方式,減少循環(huán)氣體的泄露,有利于生產(chǎn)的穩(wěn)定和安全生產(chǎn)。
# m9 ?' J0 d! L3 d(5)干熄焦設(shè)備的檢修將進(jìn)一步規(guī)范,檢修時間將進(jìn)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。 |