关于当前干熄焦技术推广难的症结问题及改进措施的探讨

1关于当前干熄焦技术推广难的症结问题及改进措施的探讨黑龙江宝泰隆煤化工集团公司副总经理孙明君一、干熄焦工艺的优点与不足所谓干熄焦工艺是与湿法熄焦工艺相对应的。湿法熄焦简单的说就是对离开炭化室的红焦直接喷水冷却，而干熄焦则是将离开炭化室的红焦置于一个流动的相对密闭的系统中，通过系统中的惰性气体与红焦的接触和相对运动进行冷却。在干熄焦技术发明之前，炼焦行业普遍采用湿法熄焦工艺。现今阶段，国际国内多数焦化厂仍然采用湿法熄焦工艺,尤其是发展中国家湿法熄焦更为普遍。理论研究和实践证明，干熄焦工艺与传统的湿法熄焦工艺对比具有以下显著优点和不足：优点：1、焦碳质量明显提高⑴转鼓强度提高，真密度增大；⑵大块焦减少，中块焦增多，焦碳粒度的均匀度提高；⑶反应性降低，提高高炉的利用系数，增加高炉允许喷煤量；有关资料介绍和应用经验表明，干熄焦比湿熄焦焦碳强度M40可提高3%—5%，M10可降低0.2%—0.5%；高炉炼铁焦比可下降2%—5%，高炉生产能力可提高约1%。2、充分利用红焦显热，节约能源湿法熄焦对红焦直接喷水，产生的蒸汽直接排入大气，红焦的显2热被全部浪费；在干熄焦工艺中配套装备热量回收装置，可以回收红焦显热的83%，每干熄1吨焦碳可回收热量约1.35GJ。3、降低有害物质的排放，保护环境有效避免湿法熄焦过程中产生的大量的酚、氰化物、硫化物等有害物质的直接排放，对附近设备设施的腐蚀和对周围环境及大气的污染。不足：干熄焦工艺的不足之处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，焦碳损失率会逐渐降低。二、目前干熄焦工艺存在的主要问题㈠目前干熄焦装置的基本情况干熄焦工艺起源于瑞士，20世纪40年代许多发达国家开始研究开发干熄焦技术，60年代前苏联取得突破性进展，多数焦化厂采用干熄焦技术。70年代全球能源危机，干熄焦技术得到了较快发展，多数发达国家都提倡和鼓励应用干熄焦技术，到90年代日本就建成30多套干熄焦装置。2005年初世界各国正在用于生产的干熄焦装置约130套。我国自20世纪80年代初宝钢一期工程首次引进应用干熄焦技术至今，先后有十几个厂投产了44套干熄焦装置。干熄焦技术发展到至今，虽然出现了不同的形式，但基本工艺流程大同小异，只是装焦、排焦、热量回收方式、循环气体除尘等方面有所不同。目前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3的干熄焦工艺。中国现有的干熄焦工艺多数是引进国外技术和设备，首钢设计院、鞍山焦耐设计院等冶金设计院已具备了干熄焦工艺设计能力，部分干熄焦装置国内也具备了加工能力,干熄焦装置设计和制造有望全部实现国产化。图一宝钢一期工程引进日本干熄焦工艺示意图目前的干熄焦工艺装置，基本上都是采用冷却循环气体加热水体产生蒸汽的方式回收红焦显热的。应用较多的是蒸汽带动发电机发电的回收利用方式。这种方式的干熄焦装置组成如图一所示，该图为宝钢一期工程干熄焦装置系统示意图，该装置由焦炉1、拦焦车2、焦罐3.15、横向移动车4、接焦运载车5、横向移动驱动装置6、提升架7、熄焦炉8.9、氮气补充管10、排焦装置11、运焦皮带12、提升台车13、提升平台14、装焦装置16、熄焦炉盖17、一次除尘器18、循环气道19、废气排空管20、循环风机21、二次除尘器22.24、4废热锅炉23、锅炉水处理装置25、高温气道26组成。该装置的基本工作原理是：装入焦罐的红焦通过水平运输、垂直提升、再水平运输、下放的红焦运输方式将红焦装入熄焦炉内。红焦在熄焦内靠自重及底部排焦装置控制匀速下移，低温循环冷却气体在风机的作用下，从熄焦炉下部进入熄焦炉并向上运动与下行的红焦均匀接触吸收焦碳热量，下行焦碳温度逐渐降低，上行循环气体温度逐渐升高。当焦碳运行到底部排焦口时温度降到200度以下由排焦口排出，经运焦皮带机运到焦场存放（或用焦点待用）。上行的循环气体运行到排气口时温度上升到800—900度，经除尘器有效除尘后进入废热锅炉加热水体，出锅炉的循环气体再经过与锅炉给水进行热交再换利用后进入风机入口实现循环冷却。锅炉产生的中压蒸汽输出作为发电动力或作为其他用热热源利用。武钢干熄焦装置的组成及工作原理与宝钢基本相同，只是没有地面横向水平运输装置。㈡现有干熄焦装置存在的问题纵观国内现有干熄焦工艺装置，包括多数国外干熄焦工艺装置，无一例外的都是干熄炉设在地面，如图二、图三所示。装焦工艺设有高大的提升运输井架。装入焦罐的红焦通过水平运输、垂直提升、再水平移动、垂直下放的运输方式装入熄焦炉内。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、安全保证难度大等问题，这些问题的存在严重制约该技术的广泛推广。具体分析如下：1、投资大5图二武钢2#干熄焦熄焦炉及提升架布置图三马钢干熄焦干熄炉及提升井架布置6由图一可以看出，红焦运输系统由焦罐3、焦罐台车（横向移动车）4、横向移动驱动装置6、提升塔架7、提升机（提升台车）13、上部提升机运行平台14、提升连接装置、塔架底部台车定位装置等组成。以武钢焦化公司7号、8号焦炉从日本引进的140吨/小时干熄焦装置为例，分析说明红焦运输提升运输装置的投资大问题，该干熄焦红焦提升运输装置主要参数及预计额如下：⑴焦罐：容积58立方米，自重34吨。投资约70万元。⑵焦罐台车：自重32吨，电机功率18.5千瓦。投资约50万元。⑶提升塔架及轨道等：高度约40米，重量约500吨。投资约400万元。⑷提升机：自重约40吨，提升电机功率400千瓦，事故提升电机功率75千瓦，行走电机功率75千瓦，事故行走电机功率7.5千瓦，提升高度34米，最大提升速度20米/分钟。提升滑轮直径1340毫米，重约1.5吨，整套提升机投资约900万元。⑸塔架底部台车定位装置：自重约3吨，电机功率33千瓦，投资约50万元。⑹提升系统计算机控制装置：投资约20万元。武钢单套干熄焦装置运输提升装置总投资约1400万元。红焦运输提升投资占总投资约15—20%。2、设备制造难度大由于提升机机型较大、工作负荷较大、提升下放运行平稳可靠性、对位准确性要求高，选材和加工精度要求较高，自动化控制系统较为7复杂，所以，国内一般加工企业制造较为困难，多数依靠进口。3、运行时间长理论设计和实际验证，焦罐台车从地面开始横向移动到焦运行到装焦装置需要时间约4分钟，一个装焦循环运输往返需8分钟，约占整个单孔出焦熄焦总时间的30%以上，相当于湿法熄焦的全部时间，时间过长占用焦炉检修时间过多，影响焦炉产能发挥。4、运行费用高高投入带来高折旧费，大装机容量带来高电费，复杂系统带来高维修费和人工费。几项费用合计每年约250万元。5、故障多生产保证差由于提升运输系统复杂、设备设施多、机型大、负荷重、安全装置多、又是生产常用设备动作频繁，加之工作环境较差，因此提升运输系统运行故障较多。而一旦出现故障就将对生产造成影响。因此目前我国多数应用干熄焦装置的焦化厂都保留了湿法熄焦装置作为备用。6、安全保证难度大由于提升距离较高、提升负荷较大，焦罐内装有1000多度高温的焦碳、提升运输系统运行故障又较多，因此提升运输安全保证难度很大。7、对运行管理人员素质要求高由于系统复杂、设备设施多、自动化程度高、故障多、安全保证难度大就需要有与之相适应的管理人员、和高素质的员工队伍。8三、拟采取的改进措施及改进后的效果预计㈠拟采取的改进措施本人考虑的改进措施比较简单，就是降低现有的干熄炉装焦口的标高，将干熄炉置于地平面以下，取消现有工艺装置的地面横向运输、垂直提升和高空水平移动装置。利用出焦电机车将接焦罐连同焦罐台车一起，沿着接焦轨道直接牵引到置于地下的干熄炉装焦装置上方，完成装焦准备工作。本措施的具体实施方案如图四所示，由焦炉1、拦焦车2、焦罐3、装焦装置4、熄焦炉盖5、接焦运载车（焦罐台图四改进后干熄焦工艺布置示意图9图五车）6运焦皮带机7熄焦炉地下室混凝土墙体8熄焦炉9运焦皮带机道10氮气补充管11排焦装置12排焦溜槽13一次除尘器14高温气道15二次除尘器16.17废气排空管18循环气道19循环风机20废热锅炉21锅炉水处理装置22等组成。在熄焦轨道的端头（如图四所示）或在熄焦轨道外侧曲线处（如图五所示），不影响焦炉基础的位置建一个能够容纳下所选干熄炉和炉下出焦装置的地下空间，深度以干熄炉上方的装焦装置能够与在地面熄焦轨道上运行的焦罐方便装焦为准。该空间采用钢筋混凝土结构，上部采取防雨和防地面水进入结构措施，地下室设有可靠的排水装置和通风装置。同时还要在地下到地面建设一个低温焦碳运至地面的通道（如图四中的10）。将现有的干熄焦工艺装置的干熄炉安装在地下，10其他装置安在地面。干熄炉的高温烟道和循环气体管道引到地面与相应的设备设施相连接。在低温排焦通道内安装一台皮带运输机，将低温焦碳运到地面。这样改进之后,完全省去了现有的焦罐台车地面横向水平运输、垂直提升、高空水平移动和下放的复杂运输环节，利用现有地面电机车直接将载有装满红焦焦罐的焦罐台车运到装焦装置上方进行装焦作业。㈡改进后的效果预计采取上述改进措施后，基本消除了现有干熄焦装置普遍存在的投资大、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、安全保证难度大等问题，与改进前比较在不改变原有干熄焦工艺的既有优点的情况下，预计可体现出如下效果：1、每套装置节省投资约1000万元以上。2、减少单孔出焦作业循环时间7分钟以上，有利于焦炉产能的发挥，同时缩短红焦在焦罐内的停留时间，延长焦罐的使用寿命。3、每年节省运输提升装置运行费用200万元以上，大幅度降低干熄焦生产成本，提高经济效益。4、便于操作，故障少，生产保证程度高，有利于实现高产高效。5、运行可靠程度高，可以减少备用装置比率，由此进一步减少配套干熄焦装置总投资。6、现有企业专业人员和技工队伍基本能够驾驭装置的运行和管理，不需要过高素质的员工队伍。7、消除了现有装置最大的易发事故的不安全环节，有利于安全11生产。四、实施改进方案的重大意义及广泛推广的节能环保效果预计㈠改进方案实施的重大意义由于本改进方案的有效实施会带来上述七个方面的良好效果，基本解决了现有工艺普遍存在的投资大、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、安全保证难度大等严重制约干熄焦工艺广泛推广的症结问题。这些问题的解决，既减轻了投资干熄焦企业的投资压力、又减少了企业的成本压力、还消除了企业对影响生产及安全顾虑，只剩下了干熄焦给企业带来的效益。使企业真正看到应用干熄焦带来的实在可靠的经济效益和社会效益，积极主动的投资建设干熄焦装置，变政府要我应用干熄焦技术为我要应用干熄焦技术。可以说改进方案为干熄焦技术的广泛推广之路移开了拦路高山，填实了沼泽泥潭，铺就了一条金光大道。对促进干熄焦技术的迅速广泛推广具有重大意义。㈡改进方案广泛推广的节能节支环保效果预计据有关统计资料表明，2006年底我国焦碳机焦总产能约30000万吨，其中60万吨及以上焦炉总产能约为19300万吨，干熄焦产量只有3400万吨，不足总能量11%,不足60万吨大型焦炉产能的18%。2006年实际焦碳总产量为29000万吨，干熄焦产量只有3000万吨，仅为总产量的10%，60万吨焦炉产量的17%。如果推广改进工艺方案增加干熄焦年产量10000万吨，建140万吨/年处理能力的干熄焦装置90套（按20%备用能力考虑），可带来如下节能节支环保效果：12节能节支效果1、与利用现有工艺比较可减少投资约12亿元人民币，减少外汇支出约6000千万美元。每年可节约电力约8000万度，折合标准煤3.2万吨，节约运行成本约1.8亿元。2、年可有效回收红焦显热13500万吉焦，相当节约标准原煤约750万吨，节约资金约18.5亿元人民币。3、按降低炼铁焦比3%计算年可节约焦碳500万吨，剔除熄焦损失80万吨，还节余焦碳420万吨，相当节约标准煤407万吨，节约资金约40亿元人民币。4、按熄1吨焦碳少排放焦粉0.2公斤计算，年可节约焦粉2万吨，相当于节约标准煤2.0