捣固炼焦中干燥煤炼焦技术的开发

燃气气源与加工利用

捣固炼焦中干燥煤炼焦技术的开发王育红(河南天宏焦化公司,河南平顶山467021) 摘　要:　阐述了捣固炼焦中装入干燥煤炼焦技术的工艺流程、主要设备选型和运行效果,分析了所取得的效益。 关键词:　捣固炼焦;　干燥煤炼焦;　工艺流程中图分类号:TU996 文献标识码:B 文章编号:1000-4416(2006)05-0015-03DevelopmentofCokingTechnologywithDryCoalinTampingCokingWANGYu2hong(HenanTianhongCokingCo.,Ltd.,Pingdingshan467021,China) Abstract:　Thetechnologicalprocessofcokingtechnologywithdrycoalintampingcoking,these2lectionofmainequipmentsandtheoperationresultaredescribed,andtheobtainedbenefitisanalyzed. Keywords:　tampingcoking;　cokingwithdrycoal;　technologicalprocess 河南天宏焦化公司(以下简称公司)自2×30孔HN38-96型捣固焦炉投产以来,一直在探索提高焦炭质量的新途径。现有的炼焦和备煤工艺因入炉煤的水分较高,直接影响焦炭的质量、产量、焦炉炉体的使用寿命等。干燥煤炼焦技术,是将炼焦煤料装炉前除掉一部分水分,保持装炉煤水分恒定的一项技术,可提高焦炭质量、稳定焦炉操作、减少污水排放。近年来,为了降低炼焦能耗和提高焦炭质量,日本、德国、美国和俄罗斯等国竞相开展干燥煤炼焦技术的研究。1983年9月,日本第一套利用上升管荒煤气与烟道废气的显热,在多管回转干燥机内,通过间接热交换对煤进行调湿,并在新日铁大阪分厂投产;此后中山制钢厂利用烟道废气在多层圆盘式干燥机内,与煤进行直接热交换;千叶厂、福山厂、君津厂采用干熄焦发电机背压蒸汽在多管回转干燥机内与煤进行间接热交换的煤调湿装置相继投入运行,均取得了良好的效果。德国利用焦炉烟气余热加热瓷球,以瓷球为热载体对湿煤进行直接加热调湿。俄罗斯利用炽热焦炭对湿煤进行间接加热调湿。但是,国外的技术都存在造价高的问题。公司研究的干燥煤炼焦技术与国外相比,具有成本低、运行稳定、操作安全等优点,居国内领先水平[1～3]。1　技术方案公司下属的平顶山市城市煤气气源厂,随着生产规模的扩大,城市用气不能完全消化焦炉煤气。公司利用富余的焦炉煤气为燃料,采用以燃气式热风炉为热动力装置的节能型滚筒作为干燥设备。根据公司捣固焦炉的实际情况,在保证入炉煤水分的体积分数控制在9%～11%的前提下,布置紧凑,尽量减少占地面积,保证技术安全,降低劳动强度,节约成本,保护环境。1.1　工艺流程煤干燥车间由胶带运输机送料,犁式卸料器由胶带运输机截取煤后经溜槽给入密封式刮板输送机,通过溜槽进入干燥机内。煤在干燥机内完成质热交换过程后,由排料箱排入密封式排料刮板输送机,经溜槽送入皮带机,再经过2条皮带机转载,返・51・第26卷　第5期2006年5月 煤气与热力GAS&HEAT Vol.26No.5May2006回原输送系统。干燥煤所用的热介质在热风炉内制备,由鼓风机经风管送入的空气和煤气管送入的煤气经燃烧器混合后进行燃烧。产生的热烟气到节能转筒干燥机内加热湿煤饼并蒸发吸收水分,废气经排料箱、风管进入一次旋风除尘器进行煤粉回收,初步净化后的烟气由引风机通过风管送至湿式除尘器进一步净化,最后由烟囱排放。由一级旋风除尘器收集下来的细煤粉经螺旋输送机和星型排料器阀送到出料刮板输送机,汇入原输送系统。二级湿式除尘器所排黑水回选煤厂集中处理。煤调湿系统采用智能控制及监测,产品完全能够达到用户的要求。其技术参数如下:处理能力(煤的湿基)为80t/h,入料粒度为0～50mm,入料(煤的湿基)水分的体积分数≤20%,出料(煤的湿基)水分的体积分数约11%,蒸发水量为7.27～8.00t/h,蒸发强度为65.6～72.2kg/(m3・h),热风炉发热量为6.97MW。1.2　主要设备的选型①　节能型滚筒干燥机滚筒干燥机是应用最早,且目前运行数量最多的一种可靠性较高的干燥设备。其主要缺点是用于干燥细粒级煤时,内壁粘料量大,产生增灰现象影响干燥产品的质量,热效率低,来料不均时易发生反料使入料口处发生着火现象。公司所要干燥的煤是洗选末煤和浮选精煤的混合物,其特点是粒级细、黏性高、水分大。根据物料特点,对筒体内部及外部结构进行改进设计,开发了节能型滚筒干燥机,其特点是筒体外表面温度由42～49℃降低到20～25℃,使其表面散热损失减小,减少或杜绝了筒体内壁粘料的问题,干燥产品无增灰现象,进一步降低了排烟热损失,干燥热效率为80%。改进设计的导料装置使粒度细、水分大和黏度高的物料能够顺利进入滚筒内,运行更安全。滚筒干燥机的技术参数见表1。干燥机的干燥效果取决于物料与热介质的接触和传热形式。干燥机内部主要是带清扫装置的圆弧型扬料板,这种扬料板可在滚筒横截面上形成均匀的料幕,全面提高对流传热效果。圆弧形状的扬料板便于悬挂链条对其进行清扫,防止和减少物料在滚筒壁或扬料板上的粘结。清扫装置(即悬挂链条)在上部时可以吸收热量,在下部时可以放出热量加热物料,提高了传热效果。扬料板的结构还有盲板和孔板之分,使物料得到充分的干燥,尤其适用于干燥细粒级含量高的黏湿物料。表1　滚筒干燥机的技术参数Tab.1　Technicalparametersofrollerdryer滚筒规格󰂊2.8m×18m处理能力/(t・h-1)80～120产品水分/%11蒸发强度/(kg・m-3・h-1)75～115蒸发水量/(t・h-1)8.3～12.7热效率/%>80电动机功率/kW110整机质量/t80 ②　燃气热风炉热风炉是干燥热介质的生产设备,公司利用富余的焦炉煤气为燃料设计了燃气热风炉。公司研发的RQL燃气热风炉,成功地把富余的煤气应用于煤炭干燥领域,既节约能源,又环保。它和目前使用的燃煤热风炉相比,燃烧效率高,干燥热介质(烟气)质量好,对干燥产品无增灰现象;烟气温度控制灵活、方便、准确,可确保干燥产品质量;燃烧环境洁净,无二次污染;设备结构简单,操作方便,热效率高,

自动化程度高。RQL燃气热风炉主要由钢结构框架炉体和燃烧系统组成。炉体内砌耐火砖,外砌保温砖,再包钢板,并用型钢加固。这种结构内壁耐磨损,炉体蓄热量大,有利于稳定燃烧。燃烧器具有熄火保护、点火自动控制和自动调节运行所需的联锁控制系统。燃气热风炉系统见图1。

图1　燃气热风炉系统Fig.1　Gas2firedairheatersystem燃气热风炉系统主要包括燃烧系统、供风系统和安全控制调节系统。燃烧系统为外混扩散式强制混合燃烧头,保证空气与燃气充分混合,使燃烧平稳高效;供风系统由进风口、风机及风门调节阀构成,为燃烧提供所需的空气,并能根据燃烧状况按比例自动调节进风量;安全控制系统由火焰探测器、点火器、可编程序控制器(PLC)、安全电磁阀、调节阀组・61・第5期 煤气与热力 第26卷成,具有自动吹扫、自动点火、熄火安全保护、燃气量与空气量自动调节等功能。③　湿式除尘器采用水浴过滤式除尘器,含尘气流在除尘器内经过2道除尘,除尘效率高,用水量少。一级除尘器采用螺旋顶板式旋风器,这种机构的旋风除尘器消除了上灰环,使进入除尘器的含尘气体顺利地向下螺旋推进,其除灰效率为85%。二级除尘系统选用SL-10型湿式除尘器,除尘效率为98.5%。公司有煤泥水系统,所以排出的污水可以通过地沟进入煤泥水系统,使成本大大降低。1.3　运行效果系统调试运行后,对生产的波动适应性强,处理能力可达到100～120t/h,降低了滚筒干燥机筒体表面热损失,减少或杜绝了筒体内壁粘料问题,干燥产品无增灰,降低了排烟热损失,干燥机热效率为80%。改进设计的导料装置使物料能够顺利进入滚筒内,系统运行更为安全可靠。燃气热风炉操作灵活方便,燃烧效率高,干燥产品质量好,除尘器除尘效率为98%,性能稳定,烟气排放达到国家环保要求。2　效益①　节约成本。原设计煤场储煤量应保证捣固焦炉用15d以上的精煤,拟建2个煤场,使用2台装卸桥,精煤场地坪铺设3～4层透水石、矸石和中煤层,另外排水要通畅。采用煤干燥设备后,只需建1个1×104t的煤场,煤场地坪为200mm厚的矸石中煤层,煤场排水设计标准也降低了。少建1个煤场可节约资金约20×104元,公司原有一台闲置的26m装卸桥准备改造后使用,改造及安装节约费用约8×104元。运输系统土建及设备费用节省15×104元,煤场地坪节省7.8×104元,合计共节约50.8×104元。②　提高经济效益。当装炉煤的水分由17%～20%通过煤干燥技术降至9%～11%时,捣固煤饼的堆相对密度增加7%,炉温降低25℃或缩短结焦时间4%,可使焦炭和化产品增产10%,年可创效750×104元/a。③　焦炉加热用燃料减少。入炉煤的水分由17%降为12%,按1kg水消耗的热量为5.05MJ,年产30×104t/a焦炭计算,每年少消耗热量1×108MJ/a。煤气低热值取17.89MJ/m3,热效率取73%,每年可节约煤气用量771×104m3/a,1m3煤气按0.15元计算,可增加效益115.65×104元/a。④　焦炉煤饼倒塌率由0.3%减少到0.1%。按满负荷生产每天70孔,每年25550孔,减少倒塌的煤饼为51.1孔。每孔装煤20t,倒塌后清煤的劳务费为10元/t,每年节省劳务费为1.02×104元/a。⑤　提高了焦炭质量。煤干燥后,由于捣固煤饼堆相对密度增加,焦炭强度增加1%～2%,焦炭成熟均匀;焦炭粒度组成也有较大变化,大于100mm和小于15mm的比例减少,25～40mm和15～25mm的比例增加。⑥　在保证焦炭质量不变的情况下,可多配弱黏结性煤8%～10%。⑦　煤料水分的降低可减少1/4的剩余氨水量,NH3随之减少,大大减少了污水处理量,利于环保。⑧　煤料水分的稳定可保持焦炉操作稳定,有利于延长焦炉炉体寿命。3　结语捣固炼焦中干燥煤炼焦技术的研究与应用,解决了炉前煤饼倒塌率高、消烟除尘设施失效、环境污染严重等问题;扩大了炼焦煤源,减少了炼焦耗热量和污水处理量,缩短了炼焦时间,提高了焦炭产量及质量,经济效益显著。参考文献:[1]　姚昭章,郑明东.炼焦学(第3版)[M].北京:冶金工业出版社,2005.[2]　苏宜春.炼焦工艺学[M].北京:冶金工业出版社,2004.[3]　向英温.煤的综合利用基本知识问答[M].北京:冶金工业出版社,2004.作者简介:王育红(1968-　),　女,　河南平顶山人,工程师,　学士,　主要从事煤化工的技术与管理工作。电话:(0375)2796736E-mail:pdswangyuhong@163.com收稿日期:2005-12-12・71・第5期王育红:捣固炼焦中干燥煤炼焦技术的开发第26卷