干法熄焦
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1.干熄焦简介所谓干熄焦,是相对湿熄焦而言的,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风机鼓人干熄炉冷却段红焦层内,吸收红焦显热,冷却后的焦炭从干熄炉底部排出,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。
干熄焦在节能、环保和改善焦炭质量等方面优于湿熄焦。
2.干熄焦历史干熄焦起源于瑞士,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。
进人60年代,前苏联在干熄焦技术方面取得了突破进展,实现了连续稳定生产,获得专利发明权,并陆续在其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保措施方面起点并不高。
20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,其中单套处理能力在100 t/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200 t/h以上;装焦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设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水平。
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。
干法熄焦概况干法熄焦简称“干熄焦”,是对水熄灭炽热焦炭的湿熄焦而言的,其基本原理是采用冷的惰性气体在干熄炉中与炽热的焦炭进行热交换从而冷却焦炭,吸收红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦余热锅炉以产生蒸汽,可通过汽轮机发电或满足生产工艺要求,被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉用以冷却红焦。
该技术改变了传统的湿法熄焦技术中的余热资源浪费,以及含有粉尘和有毒、有害物质的雾气对大气环境严重污染的现象,是焦化行业技术装备水平的重要标志。
作为干熄焦技术的鼻祖,乌克兰焦耐院从20世纪50年代起便致力于干熄焦技术的研究。
1960年在原苏联的北方钢厂建设了世界上第一套干熄焦项目,40多年后的今天仍在正常运转。
现在世界上的焦炭产量有三分之一是由乌焦院设计的焦炉中生产出来的。
从1945年至1995年,共建设了大约60座焦炉及副产品设备厂、100余座干熄炉及数十座干熄焦设备,近年来,在工艺流程不变的情况下,对该工干熄焦艺的几个主要结构点进行了较好的完善,如:出焦除尘、装焦除尘、排焦除尘、装焦装臵、卸料装臵及熄焦炉本体均采用了目前世界上最先进的技术。
此外,在焦炉方面对三大车及焦炉炉门等关键设备也进行了改造,采用了先进的技术,经过试验均取得了良好的效果(干熄焦新技术及焦炉新技术应用于俄罗斯阿靳泰钢铁公司、马格尼托格尔斯克钢铁公司及西西伯利来钢铁公司)。
干法熄焦简称干熄焦,是相对于用水熄灭炽热焦炭的湿熄焦而言的,其基本原理是利用冷的惰性气体在干熄焦中与赤热红焦换热,从而冷却红焦。
吸收了红焦热量的惰性气体将热锅炉产生的中压(或高压)蒸汽用于发电。
干熄焦装臵国产化是国家十五期间的重大技术开发项目,为此国家将该项目列入到技术与设备国家重大引进消化一条龙服务。
干熄焦工程与传统湿熄焦相比主要表现在:1、回收红焦显热出炉红焦的显热约占焦炉能耗的35-40%,这部分能量相当于炼焦能量的5%。
如果将这部分能量回收并充分利用,可以大大降低焦显热。
一、干法熄焦的发展干熄焦起源于20世纪40年代的瑞士,在20世纪70年代,由于全球能源危机促使干熄焦得到长足发展,我国自20世纪80年代初,宝钢首先引进了日本的干熄焦技术,随之济钢、首钢、武钢等企业先后引进这项技术,均在节能减排方面取得一定的成果。
目前,山西仅有太原钢铁集团采用了干法熄焦技术。
二、干法熄焦概述(1)装满红焦的焦罐由电机车牵引至提升井架下,通过自动对位装置对准提升位置。
提升机将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉炉顶,通过带料钟的装入装置将焦炭装入干熄炉内。
在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换,焦炭被冷却后经排焦装置卸至胶带输送机上,经胶带输送机送往原筛焦工段。
冷却焦炭的惰性气体由循环风机通过干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉与红焦炭进行换热。
由干熄槽出来的热惰性气体温度随着入炉焦炭温度的不同而变化。
如果入炉焦炭温度稳定在1050℃,该温度约为980℃。
热的惰性气体经一次除尘器除尘后进入余热锅炉换热,温度降至170℃。
惰性气体由锅炉出来后,再经二次除尘和循环风机加压经水预热器冷却至约130℃进入干熄槽循环使用。
除尘器分离出的焦粉,由专门的输送设备将其收集在贮槽内,以备外运。
干熄焦的装入、排焦、预存室放散等处产生的烟尘均进入干熄焦环境除尘系统进行除尘后达标排放。
干熄焦工艺流程见图1:1--焦炉2--导焦车3--焦罐4--横移台车5--运载车6--横移牵引装置7--吊车8--装炉装置9--预存室10--冷却室11--排焦装置12--皮带机13--一次除尘器14--锅炉15--水除氧器16--二次除尘器17--循环风机图1 干熄焦工艺流程图三、干法熄焦所采用的环保措施:干法熄焦在减排方面取得显着的效果,具体采取的措施如下:(1)红焦运输途中,从提升塔到装焦口焦罐加盖;(2)干熄炉炉顶装焦口设置环形水封座,装焦时接焦漏斗的升降式密封罩插入水封座中形成水封,防止粉尘外溢,同时,接焦漏斗接通活动式抽尘管,斗内被抽成负压,将装焦时瞬间产生的大量烟尘抽入除尘管中,以减少粉尘的扩散污染;(3)排焦装置采用电磁振动给料机加旋转密封阀的方式,胶带机设密封罩,并在焦炭排出口及胶带机受料点均设吸气罩,将烟气导入脉冲袋式除尘器,经除尘净化后排放;(4)干熄槽放散管及循环气体常用放散管的高温放散气体被吸气罩捕集后,首先经过冷却器降低烟气温度,再与排焦口、排焦口胶带机以及新焦转运站的低温尘气混合,再进入脉冲袋式除尘器净化后排入大气;(5)焦炉干熄焦除尘共有两级除尘系统,一级除尘器采用重力沉降槽式除尘装置,用于除去循环气体中所含的粗粒焦粉,以降低对干熄焦锅炉炉管的磨损;二次除尘器采用多管旋风分离式除尘器,以将循环气体中的细粒焦粉进一步分离出来,以降低焦粉对循环风机叶片的磨损;(6)在生产过程钟,焦转运站、筛焦楼、贮焦槽顶部及底部、各转运站等处均会产生粉尘,为了更好的收集这部分粉尘,在各个部位均设置了除尘点,将干熄焦生产过程中产生的烟尘收集后经脉冲布袋式除尘器除尘,烟尘经净化后达标排放。
浅谈干法熄焦的应用【摘要】干熄焦是一种新型的熄焦方法,相比湿法熄焦,它有明显的三大优势:(1)回收利用红焦显热、节能增效;(2)改善焦炭质量;(3)减少环境污染。
本文结合焦化厂生产实践,叙述140t/h干熄焦技术的应用效果。
【关键词】干熄焦;焦炭质量;应用;效益0.序言干法熄焦是一种新型的熄焦方法,起源于20世纪前期的瑞士,前苏联在20世纪60年代取得突破性进展,实现了干熄焦技术工业化应用;20世纪70年代日本从前苏联引进干熄焦技术专利,并进行了大量技术改进,形成了以新日铁为代表的日本干熄焦工艺技术,技术装备水平较高;我国干熄焦的应用始于上世纪80年代,起步较晚,但随着国内钢铁企业迅速发展,焦化行业快速扩展,对环境造成严重污染,干法熄焦逐渐取代湿法熄焦。
与湿法熄焦相比,干法熄焦具有以下三大优势:(1)回收利用红焦显热、节能增效;(2)改善焦炭质量:干熄焦与湿熄焦相比,避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响,其冷热态强度都有所改善,M40提高3%-6%、M10降低0.3%-0.8%,热反应性CRI降低1-2%、反应后强度CSR提高3-4%;炼铁高炉焦比降低1-2%,高炉使用干熄焦炭增产约1~2%。
(3)减少环境污染:年产焦炭100万吨的焦化厂,采用常规的湿熄焦工艺,每年酚、氰化物、硫化氢、氨等有毒气体的排放量超过600t,严重污染大气和周边环境。
干熄焦由于采用惰性气体在密闭的干熄槽内冷却红焦,并配备良好有效的除尘设施,减少环境污染[1-6]。
1.焦化厂140t/h干熄焦系统简述1.1干熄焦系统组成简述干熄焦装置本体系统主要由140t/h处理能力的干熄炉、装入装置、排焦装置、61吨提升机、电机车及焦罐车、焦罐、一次除尘器、二次除尘器、75t/h干熄焦中压余热锅炉、循环风机等主要工艺设备组成。
主要系统配套设施有:焦炭输送系统、除尘地面站、锅炉给用水、电力电信、18MW蒸汽发电等组成。
1.2干熄焦工艺原理(1)焦炭流程:6米焦炉炭化室推出的红焦经拦焦车导焦栅落入干熄焦焦罐内,装满红焦的焦罐车由电机车牵引至提升井底部;提升机将焦罐提升并送至干熄炉炉顶,通过装入装置将1000℃红焦装入干熄炉内;在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换,焦炭被冷却至200℃左右,经干熄炉底部的排焦装置卸到带式输送机上,然后送往焦炭筛分处理系统。
干熄焦技术原理:干法熄焦是目前国外较广泛应用的一项节能技术,其英文名称为Coke Dry Quenching,简称CDQ。
干熄焦技术是利用冷的惰性气体(燃烧后的废气),在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。
吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽,被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。
干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。
技术特点:h回收红焦显热:出炉的红焦显热约占焦炉能耗的35-40%,这部分能量相当于炼焦煤能量的5%,如将其回收和利用,可大大降低冶金产品成本,起到节能降耗的作用。
采用干熄焦可回收80%的红焦显热,平均每熄1吨焦炭可回收3.9M PA 450℃的蒸汽0.45吨-0.6吨。
h减少环境污染:由于干熄焦能够产生蒸汽(5-6吨蒸汽需要1吨动力煤),并可用于发电,可以避免生产相同数量蒸汽的锅炉燃煤对大气的污染,尤其减少了SO2、CO2向大气的排放。
对规模为年产100万吨焦炭的焦化厂而言,采用干熄焦每年可以减少8-10万吨动力煤燃烧向大气排放的各种污染物。
h可改善焦炭质量:国际上公认,大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%,使高炉生产能力提高1%。
在保持原焦炭质量不变的条件下,采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10-20%,有利于保护资源和降低焦炭成本。
技术的利用现状和市场潜力目前国内使用干熄焦技术的仅有三家企业,即宝山钢铁集团总公司(引进日本技术和设备)、上海浦东煤气焦化厂(全套引进乌克兰的技术和设备)和济南钢铁集团总公司(改造乌克兰技术,工艺和设备国产化率达90%)。
据不完全统计,中国现有大小焦化厂140余家,400余座焦炉,其中大、中型以上焦炉120余座,年生产焦炭5000多万吨,按产汽率0.45计算,可回收蒸汽2250万吨,若用于发电,年发电量可达58亿kWh,价值26亿元。
其他潜在效益则更大。
可见干熄焦技术在国内现有焦化厂的改造中将有很大的市场潜力。
一、干法熄焦的发展干熄焦起源于20世纪40年代的瑞士,在20世纪70年代,由于全球能源危机促使干熄焦得到长足发展,我国自20世纪80年代初,宝钢首先引进了日本的干熄焦技术,随之济钢、首钢、武钢等企业先后引进这项技术,均在节能减排方面取得一定的成果。
目前,山西仅有太原钢铁集团采用了干法熄焦技术。
二、干法熄焦概述(1)装满红焦的焦罐由电机车牵引至提升井架下,通过自动对位装置对准提升位置。
提升机将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉炉顶,通过带料钟的装入装置将焦炭装入干熄炉内。
在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换,焦炭被冷却后经排焦装置卸至胶带输送机上,经胶带输送机送往原筛焦工段。
冷却焦炭的惰性气体由循环风机通过干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉与红焦炭进行换热。
由干熄槽出来的热惰性气体温度随着入炉焦炭温度的不同而变化。
如果入炉焦炭温度稳定在1050℃,该温度约为980℃。
热的惰性气体经一次除尘器除尘后进入余热锅炉换热,温度降至170℃。
惰性气体由锅炉出来后,再经二次除尘和循环风机加压经水预热器冷却至约130℃进入干熄槽循环使用。
除尘器分离出的焦粉,由专门的输送设备将其收集在贮槽内,以备外运。
干熄焦的装入、排焦、预存室放散等处产生的烟尘均进入干熄焦环境除尘系统进行除尘后达标排放。
干熄焦工艺流程见图1:1--焦炉2--导焦车3--焦罐4--横移台车5--运载车6--横移牵引装置7--吊车8--装炉装置9--预存室10--冷却室11--排焦装置12--皮带机13--一次除尘器14--锅炉15--水除氧器16--二次除尘器17--循环风机图1 干熄焦工艺流程图三、干法熄焦所采用的环保措施:干法熄焦在减排方面取得显着的效果,具体采取的措施如下:(1)红焦运输途中,从提升塔到装焦口焦罐加盖;(2)干熄炉炉顶装焦口设置环形水封座,装焦时接焦漏斗的升降式密封罩插入水封座中形成水封,防止粉尘外溢,同时,接焦漏斗接通活动式抽尘管,斗内被抽成负压,将装焦时瞬间产生的大量烟尘抽入除尘管中,以减少粉尘的扩散污染;(3)排焦装置采用电磁振动给料机加旋转密封阀的方式,胶带机设密封罩,并在焦炭排出口及胶带机受料点均设吸气罩,将烟气导入脉冲袋式除尘器,经除尘净化后排放;(4)干熄槽放散管及循环气体常用放散管的高温放散气体被吸气罩捕集后,首先经过冷却器降低烟气温度,再与排焦口、排焦口胶带机以及新焦转运站的低温尘气混合,再进入脉冲袋式除尘器净化后排入大气;(5)焦炉干熄焦除尘共有两级除尘系统,一级除尘器采用重力沉降槽式除尘装置,用于除去循环气体中所含的粗粒焦粉,以降低对干熄焦锅炉炉管的磨损;二次除尘器采用多管旋风分离式除尘器,以将循环气体中的细粒焦粉进一步分离出来,以降低焦粉对循环风机叶片的磨损;(6)在生产过程钟,焦转运站、筛焦楼、贮焦槽顶部及底部、各转运站等处均会产生粉尘,为了更好的收集这部分粉尘,在各个部位均设置了除尘点,将干熄焦生产过程中产生的烟尘收集后经脉冲布袋式除尘器除尘,烟尘经净化后达标排放。
治理炼焦污染的有效⽅法—⼲法熄焦治理炼焦污染的有效⽅法—⼲法熄焦1 前⾔在过去的很长时间内,炼焦⾏业⼀直采⽤湿法熄焦技术,即把炼成出炉的⾼温焦炭在熄焦炉中淋⽔降温。
这种熄焦⽅法的缺陷显⽽易见,上千摄⽒度⾚热焦炭遇冷⽔后,会产⽣携带⼤量含有多种有害物质和粉尘的⽔蒸汽向空中抛洒散落,严重污染周围环境。
⽬前,⼈类对于社会经济的可持续发展⾼度重视,控制环境污染呼声⽇益⾼涨。
在这种背景下,摈弃炼焦⾏业造成严重污染的湿法熄焦⼯艺,代之以⼲法熄焦应是当务之急。
2 ⼲熄焦技术2.1 ⼲法熄焦原理⼲法熄焦(Coke Dry Quenching,简称CDQ)是利⽤温度不⾼的惰性⽓体(⼀般为燃烧废⽓)在⼲熄炉中与⾚热红焦换热,从⽽冷却红焦。
吸收了红焦热量的惰性⽓体的温度⼤⼤升⾼,可⾼达900℃,将其送⼊蒸汽锅炉⽣产蒸汽。
然后,再把经过锅炉被冷却的惰性⽓体由循环风机⿎⼊⼲熄炉冷却红焦。
⼲熄焦锅炉产⽣的蒸汽或并⼊⼚内蒸汽管⽹或送去发电。
如此往复循环,在实现了清洁熄焦的同时,回收利⽤余热。
2.2 ⼲熄焦的⼯艺流程⼲法熄焦的⼯艺流程和主要设备如图1所⽰。
装满红焦的焦罐车由电机车及横移牵引装置输送到提升机井架底部。
提升机将焦罐提升到⼲熄炉炉顶,然后把焦炭装⼊⼲熄炉。
在⼲熄炉冷却室中,焦炭与惰性⽓体直接进⾏热交换。
焦炭冷却⾄230℃以下后,经排焦装置卸到带式输送机上,再转输去筛焦系统。
冷却焦炭的惰性⽓体由循环风机通过⼲熄炉底的供⽓装置⿎⼊⼲熄炉,在冷却室与红焦进⾏换热,当排出⼲熄炉时,⽓体温度约为900℃。
热的惰性⽓体经⼀次除尘器除尘后进⼊⼲熄焦锅炉换热,再经⼆次除尘器除尘后,由循环风机加压通过冷⽔预热器冷却⾄150℃,最后送⼊⼲熄炉循环使⽤。
除尘器分离出的焦粉,由专⽤输送设备将其收集在储槽内,以备外运。
⼲熄焦的装⼊、排焦、预存室放散及风机后放散等处的烟尘均进⼊⼲熄焦地⾯站除尘系统,进⾏除尘后放散。
3 ⼲法熄焦的优越性⼲熄焦⼯艺具有三⼤优点:避免湿熄焦对环境的污染,回收红焦显热和提⾼焦炭质量。
干熄焦简介干熄焦是干法熄灭炽热焦炭的简称,英文缩写为CDQ.干法就是不用水熄红焦,其原理是用冷惰性气体在专有的容器内与炽热的红焦进行热交换.焦炭冷却后,循环的惰性气体将焦炭热量带出并进行回收.此技术是冶金和炼焦行业重点推广的重大节能项目之一,对企业有较大的节能和环保效益.干熄焦技术工艺流程主要是:从焦炉推出的红焦温度为950℃~1050℃,通过运载车送往干熄焦容器内.干熄焦容器上密封的设备,由循环风机鼓人冷惰性气体,与红焦直接进行热交换,可将其冷却到250℃以下.冷却后的焦炭送往焦炭库.从干熄焦容器内出来的惰性气体温度为850℃左右,经过一次除尘(气体含尘量要小于6g/m3)进入余热锅炉换热.换热后的惰性气体温度可降到200℃以下.从余热锅炉出来的惰性气体要进行二次除尘(气体含尘量要小于lg/m3),再由循环风机送人干熄焦容器内进行循环使用.节能、环保、高效是干熄焦的主要优势.能量回收是干熄焦技术的一个主要功能.该技术可回收80%的红焦显热.经统计分析,采用该技术每熄红焦1吨,可回收3.9MPa、450℃的蒸汽0.45吨~0.6吨,比湿法熄焦节水0.5吨.干熄焦的能源.几乎可占钢铁企业可回收的二次能源总量的一半左右.宝钢采用干熄焦技术,可使焦化工序能耗降低68千克标煤/吨.干熄焦技术不仅节能效果明显,还能改善焦化厂生态环境.采用湿法熄焦,熄焦的蒸汽含有大量酚,化物,硫化物和粉尘,会扩散到大气中.这些污染物占炼焦过程对外排放水污染物的三分之一.采用干法熄焦,基本上解决了这个问题,对环境没有污染.此外,动力部门要产生蒸汽和电力,需要通过燃煤锅炉来实现.燃煤1吨可产生5吨~6吨蒸汽,每度电要消耗标煤0.1229千克(理论值),同时要排放co2、SO、NO和粉尘等污染物质.在干熄焦过程中产生的蒸汽和电力,可供动力部门使用,从而减少了燃煤量,产生间接的环保效应.干熄焦还可以改善焦炭质量,同湿法熄焦相比,使焦炭M4o提高了3%一8%,Mlo降低了0.3%~0.8%,且焦炭的热反应性(CSR、CIR)均有所改善.焦炭M40提高1%,炼铁焦比则下降5千克/吨,产量则提高4%.因此,干熄焦技术对节约生产成本、提高生产效率大大有利.。
我国干熄焦技术装备应用与发展干熄焦(CDQ)是相对湿法熄焦而言。
湿法熄焦在我国焦化厂普遍使用,但在湿法熄焦过程中大量含有HCN、H2S、NH3、酚类及粉尘等有害物质的蘑菇云湿蒸汽排入大气。
严重污染环境,不仅浪费大量热能,同时又消耗了大量熄焦水,影响焦炭质量。
干熄焦是以惰性冷气体氮气为载体,通入干熄焦炉内冷却炽热红焦炭,使火红焦炭由1100℃冷却至250℃以下。
氮气循环是在密闭系统内完成熄焦过程,基本消除了湿法熄焦排放的有害物质和湿蒸汽。
循环的惰性热气体热量经回收产生蒸汽并发电。
1、干熄焦装备迅速发展我国干熄焦装备技术始于20世纪80年代宝钢从日本引进75t/h CDQ装置,在宝钢共有12套处理焦炭75t/h CDQ装置,1996年济钢投产了处理焦炭70t/h 2套CDQ装置。
2000年前我国焦化企业仅有上述两家有CDQ装置。
随着我国钢铁工业迅速发展,导致焦化企业快速扩张和建设。
为严格控制污染加强环境治理,国家发展改革委员会于2004年发布了《焦化行业准入条件》公告76号文,规范了焦化厂的建设条件,使我国焦化厂配套建设CDQ装置得到迅猛发展。
截止2009年6月,仅四年时间,我国投产和在建CDQ装置增至123套。
其中已投产71套(产能达6000多万t),相应干熄焦年产能达11448万t,占焦碳总产能为35%,在钢铁企业干熄焦率高达50%。
就干熄焦的规模而言,我国居世界首位。
首钢京唐钢铁公司260t/h CDQ是目前世界最先进、最大规格的第二套装置。
2004年前我国还不具备干熄焦技术设计能力,马钢和通钢CDQ装置技术和设备国产化示范顺利投运,为我国自行设计CDQ装置技术奠定了基础。
目前我国CDQ装置从50~260t/h有16种规格。
我国部分企业CDQ装置见表1。
表1 我国部分企业CDQ装置分布情况——————————————————————————————————单位 CDQ装置规格投产时间单位 CDQ装置投产时间数量,t/h 规格数量——————————————————————————————————宝钢 12×75 1985 攀钢 1×145 2006.011×145 2008.5始建鞍钢 4×140 2005.10 涟钢 1×150 20072×160 杭钢 1×75 2006.05.19武钢 2×140 2003.12 鄂钢 1×140 2005.072×140 在建通钢 2×90 2004首钢 1×65 2001 昆钢 1×140 2005.06韶钢迁焦 2×95 2009.6.20 南钢 2×140 2006.072×140 2007 三明 2009.02唐钢 1×150 2006.06 柳钢 1×150 2007.11.281×160 2009-7-201×180 2008.7建宁波 1×140 在建济钢 2×70 1996 太钢 2×150 2008.05.282×150 2006 本钢 2×150沙钢 3×140 2005 梅钢 1×140 2008.06莱钢 2×140 2005.12.28 包钢 3×125 2006-2007马钢 3×125 2004.04 新余 2×90 20082×130 2007.6 1×155首钢京 1×260 2009.5.19唐公司 1×260 在建开滦中润 1×140 2009.6.30安阳钢厂 1×75 2009-7-28山东石 1×95 沙钢 2×140 2008建横特钢——————————————————————————————————2、干熄焦技术特点以某厂干熄焦装置处理能力140t/h为例。
干熄焦余热发电技术随着焦炉大型化的发展,高温高压干熄焦将成为未来的发展趋势。
采用干法熄焦,每处理1吨煤炭,可以回收约为1.35GJ的热量,节约40kg标煤。
本文全面总结了干熄焦装置的运行情况,包括生产情况、生产工艺原理、主要技术经济指标、干熄焦的主要设备、干熄焦余热发电技术、分析了干熄焦工艺,不同情况下的节能效果、直接经济效益、延伸效益和环保效益。
一、基本原理和工艺流程1、干熄焦概念:所谓干熄焦是相对于湿熄焦而言的,干熄焦是采用惰性气体将红焦在无氧的环境下降温冷却的一种熄焦方法。
2、干熄焦流程:在干熄焦过程中,红焦从干熄炉的顶部装入,低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内,冷却后的焦炭从干熄炉底部排除;吸收红焦潜热后温度升高的惰性循环气体从干熄炉环形烟道排出后,进入干熄焦余热锅炉进行换热,锅炉产生的蒸汽进入汽轮机带动发电机发电,从干熄焦余热锅炉冷却后的低温惰性气体进入循环风机重新鼓入干熄炉。
二、干熄焦技术优势及与湿熄焦的比较1、干法熄焦能够提高焦炭强度和降低焦炭反应性,与传统湿法熄焦相比,M40可以提高3~5%,入炉焦比降低2~5%,高炉的常能可以提高1%;2、同湿法熄焦相比,干熄焦可回收83%的红焦显热,采用干法熄焦,每处理1t焦炭,可以回收约为1.35GJ的热量,每干熄1t焦炭可以产生压力为3.8MPa,450℃的蒸汽0.54t.而传统的湿法熄焦不论采用低水分熄焦还是压力蒸汽熄焦的方法,都不能把这部分热量回收回来;3、湿法熄焦过程中,红焦和水基础产生大量的酚、氰化合物和硫化物等有害物质,熄焦产生的蒸汽也被自由排放,严重腐蚀周围设备并污染大气,而干法熄焦采用惰性气体在密闭的系统中循环使用,可以有效降低排放污染;4、利用熄焦产生的大量余热可以用来发电,降低企业电耗,发电后的蒸汽还可以作为参与到其它生产工序中;三、干熄焦工艺流程干熄焦技术是利用冷的惰性气体(燃烧后的废气),在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。
冶金干法熄焦干熄焦起源于瑞士,从20世纪20年代到40年代开始研究开发干熄焦技术,进人60年代,实现了连续稳定生产,并逐步向大型化、自动化和低能耗方向发展。
干法熄焦是利用冷的惰性气体(燃烧后的废气),在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。
吸收了红焦热最的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽,被冷却的惰性气体再由循环风机鼓人干熄炉冷却红焦。
冶金备件干熄焦锅炉产生的中压(或高压)蒸汽用于发电。
干法熄焦工艺流程比较复杂(见图3-14),从炭化室中推出的950~1050弋的红焦经过拦焦机的导焦栅落人运载车上的焦罐内,运载车由电机车牵引至干熄焦装置提升机井架底部(干熄炉与焦炉炉组平行布置时需通过横移牵引装置将焦罐牵引至干熄焦装置提升机井架底部),由提升机将焦罐提升至井架顶部,再平移到干熄炉炉项。
冶金备件焦罐中的焦炭通过炉顶装人装置装入干熄炉。
在干熄炉中,冶金备件焦炭与惰性气体直接进行热交换,冷却至250℃以下。
冷却后的焦炭经排焦装置卸到胶带输送机上,送筛焦系统。
180℃的冷惰性气体由循环风机通过干熄炉底的供气装置鼓人炉内,与红焦炭进行热交换,出干熄炉的热惰性气体温度约为850 ~980℃。
热惰性气体夹带大量的焦粉经一次除尘器进行沉降,气体含尘量降到lOg/m3以下,进人干熄焦锅炉换热,在这里惰性气体温度降至200℃以下。
冶金备件冷惰性气体由锅炉出来,经二次除尘器,含尘量降到lg/m3以下后由循环风机送人干熄炉循环使用。
锅炉产生的蒸汽或并人厂内蒸汽管网或送去发电。
干熄焦的特点如下:(1)回收红焦显热。
出炉红焦的显热约占焦炉能耗的35%-40%,这部分能量相当于炼焦煤能量的5%。
采用干熄焦可回收约80%的红焦显热,冶金备件平均每熄It焦炭可回收3. 9MPa, 450尤蒸汽0.45t,发达国家可产0.6t左右(中国冶金行业网)。
(2)减少环境污染。
干熄焦的这个优点体现在两个方面:1)炼焦车间采用湿法熄焦,每熄It红焦炭就要将0.5t含有大量酚、氰化物、硫化物及粉尘的蒸汽抛向天空,这部分污染占炼焦对环境污染的三分之一。
气煤焦在干熄焦试生产中存在的问题及解决办法干法熄焦简称“干熄焦”,是相对于用水熄灭炽热焦炭的湿熄焦而言的。
其基本原理是利用冷的惰性气体( 燃烧后的废气) ,在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。
吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽,被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。
随着干熄焦技术及国产设备日渐成熟,干熄焦作为焦化企业的配套项目,对产品延伸及环保有积极作用。
干熄焦装置具有工艺先进、环保、节能效益显著的特点,在钢铁联合企业中应用可提高焦炭质量和高炉生产能力,降低入炉焦比和钢铁生产中的成本;还能从炽热的焦炭中回收热能产生蒸汽从而获得直接经济效益。
从环保角度看,建设干熄焦装置,可减少因湿法熄焦排放大气中的水蒸气夹带酚氰等有害物质和粉尘污染,大大提高周边地区空气质量。
干熄焦具有回收红焦显热、减少环境污染和改善焦炭质量三大优点。
但相对湿法熄焦,其投资较大,工艺复杂,工艺参数控制严格,大型设备多,自动化程度高,存在高温高压介质、可燃气体等,需严格管理维护和操作要求,以保证运行安全。
1 干熄焦装置工艺流程装满红焦的焦罐车由电机车牵引至提升井架底部。
起重机将焦罐提升并送至干熄炉炉顶,通过带布料器的装入装置将焦炭装入干熄炉内。
在干熄炉中,焦炭与惰性气体直接进行热交换,冷却至 200℃以下,经排出装置平板闸门、振动给料器、旋转密封阀、排焦溜槽卸到带式输送机上,送往焦处理系统。
循环风机将冷却焦炭的惰性气体(主要是氮气)从干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉内,与红热焦炭逆流换热。
自干熄炉排出的热循环气体温度为880~960℃,经一次除尘器除尘后进入干熄焦锅炉换热,温度降至 160~180℃。
锅炉出来的冷循环气体经二次除尘器除尘后,由循环风机加压,再经热管换热器冷却至 130℃左右进入干熄炉循环使用。
干熄焦主要包括干熄焦本体和干熄焦锅炉两部分。
其中,干熄焦本体是由红焦输送系统、装入装置、干熄炉、炉顶水密封、供气装置、排焦装置、气体循环系统等组成;干熄焦锅炉是由省煤器、蒸发器、过热器、汽包、吊顶管、上升管、下降管、膜式水冷壁联箱及附属设备等组成。
干法熄焦干法熄焦技术在焦化工业中的应用案例分析概述济南钢铁集团总公司始建于1958 年,干熄焦工程96 年正式开始开工建设,99 年 3 月建成投产。
济钢焦化厂现有42 孔焦炉 4 座,年产焦炭能力可达110 万吨,四座熄焦系统焦炉原配有两组湿熄焦装置。
干熄焦装置干法熄焦技术在焦化工业中的应用案例分析概述济南钢铁集团总公司始建于1958 年,干熄焦工程96 年正式开始开工建设,99 年3 月建成投产。
济钢焦化厂现有42 孔焦炉4 座,年产焦炭能力可达110 万吨,四座熄焦系统焦炉原配有两组湿熄焦装置。
干熄焦装置由熄焦、循环、锅炉发电和除尘四个系统组成,它是在现有的焦炉及其湿熄焦系统相配置情况下,改湿熄焦系统为干熄焦系统。
该工程是国家经贸委批准立项的节能环保示范工程,其工艺设备国产化率达90% 以上,耐火材料、除尘系统、汽轮发电系统以及干熄焦建筑结构等国产化率达到100% 。
工程投产运行后,不但回收了炼焦余热资源生产蒸气以用于发电,而且提高了焦炭质量,改善了大气环境和职工工作条件;降低了炼焦比,增加炼铁喷煤量,提高了高炉利用系数,从而达到减少能源损失,综合利用能源的目的。
案例研究目的通过对实际项目的研究,着重从理论、应用、市场潜力及经济效益等方面分析改湿法熄焦为干法熄焦的先进性、可行性和必要性。
节能效果干熄焦系统投入运行后,不但可以回收炼焦余热资源,而且提高了焦炭质量,降低了能源消耗,全年总经济收益为9399.36 万元。
◆按年产干熄焦炭量92.3 万吨计,回收蒸汽445635 吨(450 ℃、5.4Mpa ,用于发电) ,经济效益6217.81 万元。
◆与湿熄焦相比多回收焦粉0.99% ,9137.7 吨,节约资金195.55 万元。
◆炼铁产量增加,效益561.23 万元。
◆节约焦炭,效益1554.72 万元。
◆炼铁喷煤量增加,效益139.4 万元。
◆炼铁一级品率提高了11.87% ,增加效益730 万元。
◆每年减少二氧化碳排放31197 吨项目总投资该项目设备总投资22886.47 万元。
投资回收期项目投资回收期为2.7 年适用对象凡冶金行业焦化工业炉上仍采用湿法熄焦的企业均可采用。
案例源单位济南钢铁集团总公司监测单位金陵石化公司能源测试站改造前系统的运行状况济钢焦化厂在没有应用干熄焦工艺技术时,四座焦炉原配有两组湿熄焦装置,布置在焦炉两端。
湿法熄焦在生产过程中产生大量的蒸汽排放到大气中,白白浪费掉宝贵的余热资源,1000 ℃左右的赤热焦炭所含热能,按年产焦炭能力116 万吨计算,约可产蒸汽47 万吨,用于发电,全年可达3920 万kWh 。
另外,在湿法熄焦过程中,大量的有毒、有害物质和粒度较细的焦粉夹在蒸气中挥发飘散,对熄焦设备造成强烈的腐蚀,给工作环境带来严重的污染。
系统改造及方案的选择济钢干熄焦工程是在现有焦炉情况下将改焦系统熄为干熄焦系统,根据现有焦炉生产能力,每小时生产120t ,确定建设70t/h 干熄焦装置--35 t/h 余热锅炉2 套及其配套的发电机组,原湿法熄焦的熄焦塔暂作备用。
考虑到济钢的实际,干熄炉布置在 3 号、 4 号焦炉的中部,打破了干熄焦装置与焦炉垂直排列的传统方式,为不停产改造创造了先决条件。
同时参考上海宝钢干熄焦装置,对乌克兰原设计进行了改进: 1 .发电方案由抽凝式改为背压式发电,余热锅炉由高压锅炉改为次高压锅炉,这样既有利于热能综合利用,更符合焦化厂用蒸汽的需要,又省去了抽凝发电所需的庞大的循环水系统,也解决了高温、高压余热锅炉需要从国外进口的问题,节省了投资。
2 .新建除盐水站,采用先进的反渗透膜处理技术,由济钢自己设计,防止原有软水站设备的处理技术无法保证干熄焦余热锅炉用水的水质要求。
3 .对干熄炉耐火砖衬在消化原有技术的基础上进行全面优化。
4 .氮气循环风机采用变频调速技术调节风机风量,实现了自动调节进锅炉的烟气温度。
干法熄焦技术在焦化工业中的应用案例分析概述济南钢铁集团总公司始建于1958 年,干熄焦工程96 年正式开始开工建设,99 年 3 月建成投产。
济钢焦化厂现有42 孔焦炉 4 座,年产焦炭能力可达110 万吨,四座熄焦系统焦炉原配有两组湿熄焦装置。
干熄焦装置干熄焦生产工艺流程由焦炉生产的温度约为1000 ℃的赤热焦炭排出装入焦罐车中,焦罐经牵引、提升移送至熄槽上部,从加焦口将焦炭放入干熄槽预存室,预存一定时间后下行至熄焦室,并与逆流的惰性循环气体N2 进行热交换,冷却后的焦炭经排焦装置从排焦口排出,再经皮带转运至筛焦楼筛焦、储存,供炼钢(炼铁)用。
被加热后的循环气体出干熄槽后经降尘处理进入余热锅炉,再次进行热交换,其中余热锅炉产生的蒸汽送往发电机组发电,而换热后温度下降的循环惰性气体则由鼓风机再送至干熄槽循环使用。
改造后实际运行状况济钢干熄焦工程于1999 年3 月2 日试生产,投入正常运行至今一年半的时间,其运行情况表明,不仅干熄焦炉、余热锅炉、汽轮机和发电机等主要设备运行可靠,性能达到了设计要求,而且水处理系统、除尘系统、废水排放以及噪声等均符合国家有关标准要求。
投产初期,存在着熄焦不均匀影响生产能力(实际干熄焦炭量占额定干熄焦炭量的百分数)的问题,经过一系列的调整试验,有效地提高了其生产能力。
由于1# 、2# 焦炉的红焦成熟不理想(设备老化,69 年就投用),只能部分干熄,剩余的仍用湿法熄焦。
另外,由于发电并网困难,影响了发电生产。
余热锅炉产生的蒸汽经减温减压成1.0MPa, 300 ℃供其它车间用。
从2000 年7 月28 日开始发电。
据统计每发1kWh 电耗11.4kg 汽。
1999 年6~9 月经过不同负荷下的生产标定,证明了包括牵引、提升、装焦、排焦、除尘、气力输送等各个环节的干熄焦焦炭系统以及发电系统不论是单机作业,还是联合运作都基本安全、可靠,两套干熄焦系统运行正常,都达到了设计生产能力。
项目监测情况济钢焦化厂能源管理制度非常完善,为我们监测提供了详尽的数据及相关资料。
在有关人员的配合下,我们对干熄焦系统的运行进行了热工测试,并对一些能耗统计数据进行了校验。
由于1# 、2# 焦炉部分焦炭成熟不好,不能装入干熄炉内(即不能实现全部干熄),对干熄炉生产能力的提高有一定影响,所以我们模拟了实现全部干熄情况下的节能效果,根据焦化厂改湿熄焦系统为干熄焦系统前后28 个月的产焦量、能耗及产汽量(均折算为标煤)等原始数据的统计、监测和计算分析,得出了以下结论: 1 .干熄焦装置投入运行后,每吨焦产汽( 5.4MPa 、450 ℃)约0.45 吨,自1999 年7 月至2000 年7 月其累计节能量如图二、三所示。
2 .回收的余热用于发电,每发1kWh 的电耗蒸汽11.4kg ; 3 .与湿熄焦相比多回收焦粉1% ;另外节省了湿熄焦的运行费用,高了焦炭质量,降低了炼铁焦比等效益。
市场潜力济钢干熄焦工程是在我国炼焦工业发展现状比较落后的情况下提出的。
国外如日本、德国等已普遍推广应用,国内除宝钢(引进日本设备和技术)建有干熄焦并正常运行外,济钢属第二家正常运行。
蒲东煤气厂是全套引进乌克兰的技术和设备,于1994 年开始运行,但运行效果不好。
而济钢干熄焦实现了国产化率90% 以上,又是在现有焦炉情况下改湿熄焦系统为干熄焦系统。
据不完全统计,我国现有大小焦化厂140 余家,400 余座焦炉,其中大中型以上焦炉120 余座,年产焦炭5000 余万吨,按产汽率0.45 计算,拥有可回收蒸汽2250 万吨,若用于发电,年发电量58 亿千瓦时,价值26 亿元。
潜在效益则更大,可见干熄焦技术在国内现有焦化厂的改造中将有很大的市场潜力。
案例源企业评价我公司的干熄焦工程引进国外先进技术与关键设备,采用乌克兰国家焦耐设计院和济钢设计院共同设计、合作制造、技贸结合的方式,达到对干熄焦技术、设备消化、吸收并实现国产化,国产化率达到90% 以上。
通过与乌克兰合作设计,济钢已全面掌握了干法熄焦技术,对干熄焦装置的总体布局、熄焦工艺、关键设备的设计、制造和选型以及电气、仪表的控制,热力、发电、水处理、集尘等配套工程的设计等各专业领域有一整套成熟技术,具备了干熄焦设备制造、安装、调试等一条龙的服务能力。
我公司干熄焦工程国家经贸委批准立项的节能环保示范工程,它是回收炼焦余热和改善操作环境的一项先进工艺技术,也是国家重点支持和推广的一项新技术,它的成功投运提高了焦化工业的装备水平和焦炭质量,大大地改善了大气环境,尤其是将红焦热量全部回收利用,从而达到了杜绝能源损失和能源综合利用的目的。
因此我公司干熄焦的成功投运和显著的经济效益、社会效益无疑将对推广干熄焦技术国产化起到典范作用,也必将对推动我国焦化工业的发展发挥积极作用。
干法熄焦技术在焦化工业中的应用案例分析概述济南钢铁集团总公司始建于1958 年,干熄焦工程96 年正式开始开工建设,99 年 3 月建成投产。
济钢焦化厂现有42 孔焦炉 4 座,年产焦炭能力可达110 万吨,四座熄焦系统焦炉原配有两组湿熄焦装置。
干熄焦装置讨论:讨论:干熄焦技术适用范围:焦化企业主要内容:干法熄焦是用循环惰性气体为热载体,由循环风机将冷的循环气体输入红焦冷却室冷却高温焦炭至250℃以下排出。
吸收焦炭热量后的循环热气导入废热锅炉回收热量,产生蒸汽。
循环气体冷却、除尘后,再经风机返回冷却室,如此循环冷却红焦。
煤在炼焦结束准备出焦时,焦炭的温度在950~1100℃,红焦所含的热量约相当于炼焦时所供热量的45%。
传统的水湿法熄焦,热量全部损失,同时会产生大量含尘和有害物质的蒸汽,污染环境,腐蚀周围的金属构筑物。
干熄焦技术是重大节能项目,适用于大、中型焦化厂。
干法熄焦是在密闭系统内完成熄焦过程,与通常湿熄焦相比,可基本消除酚、HCN、H2S、NH3的排放,减少焦尘排放,且节省熄焦用水。
主要设备有干熄焦冷却室、循环风机、废热锅炉、焦罐车、装料吊车、排焦闸、布袋除尘器等。
讨论:讨论:工艺流程焦炉生产工艺为:经过洗选的炼焦煤运进厂后,在各煤车间进行配煤和粉碎,输送煤焦车间的贮煤塔,然后经装备车装入炼焦炭化室炼制焦炭。
再经过干熄焦和筛分工段分级,即获得各级炭产品。
炭化室荒煤气经冷凝回收其中各种化学产品,煤气净化后供炼钢、轧钢和城市煤气用。
由于干炼焦工程仅是对焦炉系统进行技术改造,为此,只列出干熄焦工艺流程(见图2-7)。
1.焦炭运行工艺由焦炉推出的红焦排入装在焦罐车上的焦罐中,焦罐车接焦后,由电机车牵引运往于炼焦装置,由牵引装置将焦罐牵引到提升机井架中心。
然后,提升机将焦罐模移到干熄槽上部。
焦罐底板自动开启,焦炭即放入干熄槽预存室上部。
加焦完毕,焦罐提起(此时底板自动关闭)运行至提升机井架。
此时,加焦斗自动离开,装料装置将盖关闭。