焦化厂干熄焦技术的发展

焦化厂干熄焦技术的发展1焦化厂干熄焦技术的发展摘要：干熄焦技术是一项有助于改善炼焦环境、提高焦炭质量、降低生产工序能耗的先进技术。本文介绍了干熄焦技术工作原理和优缺点及其发展。关键词：干熄焦技术,工作原理,优缺点,发展Abstract:CokeDryQuenching(CDQ)isanadvancedtechnologywhichcanhelptoimprovethecokemakingenvironment,increasethecokequalityandlowerthetotalenergyconsumptionincokemakingprocess.ThispaperintroducestheprincipleofoperationandadvantagesanddisadvantagesofCokeDryQuenchingtechnologyanditsdevelopment.Keywords:CDQtechnology,theprincipleofoperation,development前言：干熄焦工艺是减排二氧化碳的关键措施，有利于全面提升炼焦行业技术与管理素质，加速钢铁产业结构调整，使炼焦行业在效益，环保，创新方面有所突破，实现节能减排，具有极其重要而深远的意义。1干熄焦技术概况1．1技术原理干法熄焦简称干熄焦，是相对于湿熄焦而言的采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环鼓风机入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦碳从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。1.2干熄焦优点干熄焦与湿法熄焦相比能提高焦炭强度和降低焦炭反应性，对高炉操作有利，尤其对质量要求严的大型高炉用焦炭，干熄焦更有优势（降低高炉燃料比、增加出铁比，提高炉顶温度，增加煤粉喷吹量），同时减少对大气造成污然。（见表1）干熄焦回收红焦废热产生蒸汽，可用于发电，避免了生产等量气燃煤而对大气的污染（5-6t蒸汽需要1吨动力煤）。采用干熄焦可以节水，宝钢平均每吨焦炭节水大于0.44吨。采用干熄焦技术降低炼焦能耗50-60kgce/t焦。1.2.1提高焦炭质量同湿法熄焦相比，避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响，其机械强度、耐磨性、真比重都有所提高。在保持原焦炭质量不变的情况下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10-20%，有利于保护资源，降低炼焦成本。焦化厂干熄焦技术的发展2表1干熄焦与湿式熄火对比对环境影响提高焦炭强度排出粉尘（g/t焦炭）气体（Nm3/t焦炭）冷状态强度高温反应后强度湿式熄火200-400蒸汽大约700，CO和CO2约284.558.1CDQ3无CO2排放8660.61.2.2回收显热、节能降耗同湿熄焦相比，干熄焦可回收利用红焦约83％的显热，每干熄1t焦炭回收的热量约为3.9-4.0MPa、450℃蒸汽0.45-0.55t。而湿熄焦没有任何能源回收利用。1.2.3降低有害物质的排放，保护环境湿熄焦产生大量酌酚、氰化合物和硫化合物等有害物质自由排放，严重腐蚀周围设备并污染大气，这些污染物占炼焦过程对外排放水污染物的三分之一。干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，并配备良好有效的除尘设施，可以免除对周围设备的腐蚀和对大气的污染。干熄炉炉顶装焦及炉底排、运焦产生的粉尘以及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经除尘地面站净化后，以含尘量小于100mg/m3的高净化气体排气。见表2.表2干熄焦工艺与湿熄焦工艺污染对比（kg/h）酚氰化物硫化物氨焦尘一氧化碳干熄焦无无无无7.022.3湿熄焦334.277.014.013.421.01.3干熄焦的缺点干熄焦工艺的不足在于熄焦过程中红焦与循环气体发生少量的化学反应，要损失部分焦炭。现阶段一般约损失0.3-0.8%，随着干熄焦工艺的不断完善和改进，焦碳损失率正在逐渐降低。再就是这种工艺方式存在着投资大、设备机型大制造难、运行时间长、运行费用高、故障多生产保证差、安全保证难度大、除尘系统要求高等问题。2干熄焦技术发展2．1发展历程干熄焦起源于瑞士，20世纪40年代许多发达国家开始研究开发干熄焦技术，采取的方式各异，而且一般规模较小，生产不稳定。进入60年代，前苏联在干熄焦技术方面取得了突破性进展，实现了连续稳定生产，获得专利发明权，并陆续在国内多数大型焦化厂建成干熄焦装置。到目前为止，前苏联有40%的焦化厂采用了干熄焦技术，单套处理量在50~70t/h。但前苏联干熄焦装置在自动控制和环境措施方面起点并不高。焦化厂干熄焦技术的发展320世纪70年代的全球能源危机促使干熄焦技术得到了长足发展，资源相对贫乏的日本，率先从苏联引进了干熄焦技术，并在装置的大型化、自动控制和环境保护方面进行了有效地改进。到90年代中期，日本已建成干熄焦装置31套，其中单套处理能力100t/h以上的装置有17套，日本新日铁和NKK等公司建成的干熄焦单套处理量可达到200t/h以上；装置方式采用了料钟布料，排焦采用了旋转密封阀连续排焦，接焦采用了旋转焦罐接焦等技术，使气料比大大降低，极大地降低了干熄焦装置的建成投资和装置的运行费用；在控制方面实现了计算机控制，做到了全自动无人操作；在除尘方面，采用了除尘地面站方式，避免了干熄焦装置可能带来的二次污染。日本的干熄焦技术不仅在其国内被普遍采用，同时它将干熄焦技术输出到德国、中国、韩国等国家，其干熄焦技术已达到国际领先地。20世纪80年代，德国又发明了水冷壁式干熄焦装置，使气体循环系统更加优化，并降低了运行成本。德国帝森尔奥托（TSOA）公司成功地将水冷栅和水冷壁置入干熄炉，并将干熄炉断面由圆形改成方形，同时在排焦和干熄炉供气方式上进行了较大改进，干熄炉内焦炭下降及气流上升，实现了均匀分布，大大提高了换热效率，使气料比降到1000m3/t焦一下,进一步降低了干熄焦装置的运行费用。TSOA干熄焦技术在德国得到推广，同时该技术还输出到韩国和中国的台北。干熄焦技术发展至今，虽然出现了不同形式，但基本工艺流程大同小异，只是在装焦、排焦、循环气体除尘等方面有所区别。具有代表性的有德国TSOA公司设计的干熄焦工艺和日本新日铁设计的干熄焦工艺，这两种典型的干熄焦工艺在消化吸收前苏联干熄焦成熟技术的基础上都有所创新，形成各自的特点，并使干熄焦技术及其应用达到了较先进的水平。2.2发展前景2.2.1国内干熄焦技术发展我国干熄焦技术发展起步较晚，虽然80年代初宝钢一期全套引进日本干熄焦装置至今已有20年，但20年来干熄焦技术推广应用非常缓慢。国内干熄焦技术发展可按2000年前后分为两个阶段。2000年前拥有干熄焦技术企业3家，共有l6套干熄焦装置，年生产能力约600多万吨焦。这三家企业的干熄焦技术分别来自乌克兰、日本，技术上差别较大。装置建设的数量不算少，但规格单处理能力小，无法按照焦炉的生产规模经济合理地配置干熄焦装置。设备国产化率不高，关键设备仍需进口。济钢大部分设备为国产化，但国产设备的设计水平及制造质量都有待进一步提高。2001年首钢焦化厂1×65t／h干熄焦装置建成，该装置是日本政府对中国进行绿色援助计划的部分，全套装置都是日本进口的。技术水平也比2000年前l6套装置进步一些，相当于日本90年代初水平。在装入装置设置了料钟装料，实现连续排焦，增设给水预热器及采用水冷壁式锅炉。2003年l2月武钢焦化厂1×140t／h干熄焦装置投产。虽然它也是转化日本设焦化厂干熄焦技术的发展4计，引进部分设备及部设备转化国内制造，但它却是我国第一座大型化装置，改写了2000年前规格单一、处理能力小的历史。2004年4月马钢焦化厂1×125t／h干熄焦装置投产。它是我国第一套全部自主设计开发的大型化装置、设备国产化率达90％以上。武钢和马钢的装置水平都达到日本90年代末水平。2.2.2国外干熄焦技术发展1917年瑞士的舒尔查(Sulier)公司率先研究了干法熄焦工艺，并在丘里赫炼焦制气厂建成了世界上第一套干熄焦装置。当时干熄焦工艺技术是不完善不成熟的。尽管如此，他们这一大胆实践引起了世界发达国家的浓厚兴趣。20～40年代前苏联、前西德等国不断探索研究，至1945年已发展到54套之多。它们采用了罐室式、多室式、地下槽式、地上槽式等不相同构造形式，但规模一般都较小。1937年前苏联对瑞士干熄焦装置进行研究，随后进入全苏焦化设计院型工业装置的试验阶段，60年代成功的利用惰性气体作热载体及设置预存室而实现了连续稳定生产，获得了专利发明权，使干熄焦技术取得了突破性进展，特别在切列波维茨焦化厂建造了第一套带预存室的地上槽式干熄焦装置，受到世界同行们的认可。60年代前苏联已有8个厂使用干熄焦装置，到80年代末干熄焦装置已有几十套了，但多数为50t／h～70t／h中型装置。20世纪70年代能源危机席卷全球，使干熄焦技术得到进一步发展。1973年日本引进了前苏联专利技术，以八幡厂2焦炉为对象将苏联标准能力56t／h的干熄焦装置作为日本第一台装置于197年2月投人生产。之后13本又不断消化、吸收、改进、创新，在装置大型化、自动化、环境保护和连续排焦等四方面又有新的贡献，是干熄焦装置应用最多的国家之一。其干熄焦技术不仅在国内被广泛应用，在国外也被普遍采用。20世纪80年代德国蒂森公司又发明了水冷壁式干熄焦装置，成功地将水冷栅和水冷壁置人干熄炉，并将干熄炉断面由园型改成方形，使红焦部分显热(约30％)直接通过蒸发管而被吸收。同时在排焦和干熄炉的出气方式上进行了根本改进，干熄炉中焦炭下降及循环气流在干熄炉中上升实现了均匀分布。这些改进大大提高了换热效率，使气料比降至1000m3／t，节约输送循环气体所需的电能，且还可在保持相同的熄焦能力下减小干熄炉，干熄焦锅炉的外型尺寸，进～步降低了装置的运行费用。同时，传统干熄焦工艺中的一次除尘器被省去，整个循环系统大大简化并减小。还将排焦、装焦放散气体与可燃成分较高的风机后放散气体分开，前者由地面除尘站处理，后者燃烧后再放散，又明显减少了CO的排放。目前除俄罗斯、乌克兰、日本、德国拥有干熄焦装置外，1983年巴西国内第一套5×56t／h干焦装置在Tubarao钢铁厂建成。1988年芬兰国内第套2x50t／h干熄焦装置在Rautaruukki钢铁厂投产。罗马尼亚、保加利亚、印度、巴基斯坦、韩国、台湾等国家和地区也相继有干熄焦装置投产，并逐步向大型化、自动化方向发展。当今世界干熄焦技术经过近九十年历程已趋成熟和完善，以日本、德国为代表的干熄焦装置的处理能力和先进性早已超过前苏联，并形成了各自的特点。焦化厂干熄焦技术的发展5尤以日本干熄焦技术发展最快，且领先世界先进水平。3对推广干熄焦技术的几点建议（1）提高设备的国产化率（2）使干熄焦装置大型化、系列化(3)提高热效率(4)环保结论焦化厂干法熄焦技术以其节能、环保和改善焦炭质量等显著优势，在近年来越来越受到焦化行业的关注，使炼焦行业在效益、环保、创新方面有所突破，实现节能减排，具有极其重要而深远的意义。通过不懈的努力,我国干熄焦技术的开发在各个领域取得了令人瞩目的成绩，达到了国际先进水平，并得到迅速推广，成为世界上干熄焦装置建设最多的国家。进一步提升焦化厂的整体运营水平,将使焦化厂真正成为资源节约型、环境友好型的全国一流的煤化工企业。参考文献[1]潘立慧，魏松波等.《干熄焦技术》,冶金工业出版社，2005[2]罗时政等.《干熄焦技术问答》,冶金工业出版社，2010[3]潘立慧.《炼焦技术问答》,冶金工业出版社，2007[4]王晓琴.《炼焦工艺》，化学工业出版社，2005[5]王思薇.《国内外干熄焦技术现状及发展趋势》,冶金管理,2006,(05)