鞍钢、宝钢、武钢、本钢、攀钢、涟钢、包钢、济钢、莱钢、沙钢、酒钢、湘钢、鄂钢、宣钢、通钢、宝钢梅山、柳钢和新疆八钢及太原煤气化、唐山佳华、营口嘉晨、唐山中润、贵阳煤气、淮北临涣、 介休安泰及迁安中化等一批炭化 第一章 文献综述 12 室高6米焦炉的加快建设投产,目前此类焦炉总计有140余座在生产。产能近7000万吨。2008年新版的《焦化行业准入条件》中被规定为基础炉型。 1.3.1.3 焦炉炭化室向宽向发展 2001年1月山西美锦焦化公司炭化室高4.3m宽500mm的JNK43-50D焦炉投产,拉开宽体焦炉发展的序幕。 2002年8月山西临汾同世达公司炭化室高4.3m宽500mm的TJL4350捣固焦炉投产,拉开捣固焦炉发展的新篇章;目前全国捣固焦炉400余座、产能达1亿吨以上。 1.3.1.4 进入21世纪中国第三次大型焦炉的引进与建设 2006年6月山东兖矿国际焦化公司引进了德国炭化室高7.63m焦炉投产,拉开了中国焦炉向超大型化发展的序幕,焦炉大型化发生了质的变化。之后在太钢、马钢、武钢、首钢京唐钢和沙钢等一批7.63m大型焦炉的建成投产。至目前为止已有15座焦炉在产,大大推进中国焦炉大型发展步伐。 2008年4月中国新版大型焦炉应运而生,邯钢新区邯宝焦化我国具有独立知识产权的炭化室高7m(6980mm)的焦炉投产,为中国焦炉更大型化发展夯实了基础。随后鞍钢鲅鱼圈、本钢新区、天铁金牛焦化和梅山新焦炉的投产的良好表现,把选择此类焦炉作为中国新的大型焦炉建设新宠;目前在建与投产的焦炉20余座。 1.3.1.5 捣固焦炉发展的新突破 2007年12月在云南曲靖大维第一座炭化室高5.5m捣固焦炉投产,把我国捣固炼焦技术又推进了一步,进而在河南、山东、河北、山西、内蒙、宁夏建设一大批此类焦炉,目前投产有70余座座、产能 3800余万吨。炭化室高5.5m的炉型已成为捣固炼焦首选,并纳入到新版《焦化行业准入条件》基本炉型中。 2009年3月3日河北唐山佳华焦化的世界上炭化室最高的炭化室高6.25米JND625的焦炉投产,使中国真正跻身世界焦炉超大型化发展的行列。标志中国由产焦大国转而成为炼焦技术强国[44] 。 此外,从为高炉炼铁服务而生产冶金焦的常规焦炉发展看,在上世纪80年代在鞍钢化工总产还曾进行过炭化室高8m的焦炉加热与生产实验。在最近一段时间我国还在一些地方建设投产了炭化室高4.4m、炭化室高5.1m以及为南非建设的炭化室高6.2m的常规顶装焦炉;炭化室高5.6m和炭化室高6m等炉型的投产。以及炭化室高6.35m、6.7m等捣固焦炉的开发。还有积煤干燥(或煤预热)、干熄焦或煤气热解等不同功能直立式连续炼焦炉的实验等,中国炼焦技术得到了空前的发展。 第一章 文献综述 13 1.3.2 焦炉大型化对焦炭质量的影响 多年来的生产实践表明,6m焦炉与 4.3m 焦炉相比,显示了无可比拟的技术优势。以包钢焦炉为例,在同种配煤比及焦炉生产均正常的情况下,JN60 型焦炉与 ПВР型焦炉相比,焦炭的机械强度 M 40 提高了 2% ~ 4%,M 10 降低了 0.2% ~ 0.4%,焦炭 CSR 改善了 2% ~ 4%,吨焦的炼焦能耗降低了 13.6kgCE[45] 。另外,焦炭质量提高后在高炉炼铁生产中产生的延伸效益更是巨大的。 2008 年,马钢 7.63m焦炉和 5m 焦炉在采用同一配煤比的情况下,焦炭质量比较见表 1-2。 表 1-2 马钢焦炭质量比较表 Table 1-2 Comparative coke quality data from Ma Iron 焦炭质量指标 5m 焦炉 7.63m 焦炉 7.63m-5m M 40 (%) 86.2 89.1 +2.9 M 10 (%) 6.5 5.9 -0.6 CRI(%) 21.9 21.2 -0.7 CSR(%) 70.6 72.3 +1.7 可以看出,7.63m焦炉生产的焦炭明显优于 5m焦炉。 据调查了解,就目前我国建成投产的 7.63m焦炉和对应的煤源状况而言,其焦炭质量的改善有着不可替代的技术优势,具体情况见表 1-3。 表 1-3 我国建成投产的 7.63m 焦炉配煤及焦炭质量指标 Table 1-3 Data of coal blending and coke quality of 7.63m coke oven built in China 企业 配合煤质量指标 焦炭质量指标 A d V daf S,t G X Y M 40 M 10 CRI CSR % % % mm mm % % % % 武钢 9.66 28.17 0.74 82.94 26.50 18.13 90.90 5.95 26.72 65.66 马钢 9.67 28.52 0.82 81.60 50.0 17.8 89.1 5.9 21.2 72.3 太钢 9.62 24.71 0.73 82.70 29.20 21.59 89.35 5.15 22.8 71.4 第一章 文献综述 14 因此,焦炉大型化增加了炭化室的高度和宽度,提高了装炉煤的堆密度,降低了焦炉的结焦速率,焦炭成熟均匀,以改善焦炭质量,节省了稀缺的优质炼焦煤。 1.3.3 我国焦炉大型化发展需解决的问题 焦炉是炼焦化学工厂的核心设备,正确地进行焦炉的各项操作,可以充分发挥焦炉作用,生产出优质的焦炭、煤气、煤焦油、焦化粗轻苯和氨类等各种炼焦产品;降低消耗、减少对环境的污染、延长焦炉寿命。为企业、为社会创造出最大经济效益![46] 1.3.3.1 大型焦炉设计的精品化 需要对炉型结构的进一步观察考验:如加热水平的选择、低氮氧化物排放、自动化水平提高;更为注意的是如何实现精品化设计,依据业主要求,在焦炉炭化室高度、宽度及长度等进行综合创新,任意组合,并相应改进配套的转型结构、加热方式、自动化控制以及焦炉机械装备、配套的煤气净化和环保设施等。这才是中国炼焦技术走在世界先进行业的标志。 1.3.3.2 大型焦炉装备水平的提高 从目前大型焦炉的实际运行,有些还需要优化,特别是在四大机车的功能提高和除尘环保设施的完善。 如捣固炼焦捣固机械,装煤推焦的烟尘治理; 1.3.3.3 大型焦炉的技术指标的探索 努力达到焦炉设计的预期目标;对煤资源的利用更趋合理性并实现可持续发展;焦炭质量指标稳定并具较好的经济效益;配套设施的运行不断优化。 1.3.3.4 对大型焦炉的管理与技术提高 焦炉的基本操作制度和管理的优化,炉温的调节,炉体护炉设施的管理,最优结焦时间的确立等,还有探讨改进的空间。 因此,新建或者改扩建焦化项目,合理选择焦炉是一切工作的中心。必须从企业的根本利益出发,符合产业政策,充分权衡投资效益,兼顾煤源、占地、环保等多种制约因素,满足产量和质量需求,确保技术先进、生产可靠、效益最好。 第一章 文献综述 15 1.4 干熄焦工艺技术 1.4.1 干熄焦生产工艺简述 绿色经济和循环经济是生产企业管理的发展方向,而焦炭干法熄焦(Coke Dry Quenching简称CDQ)是一种利用炽热的焦炭和惰性气体直接接触换热的新型的熄焦工艺。它具有能源回收利用、环境保护以及改善焦炭质量等多项优点被焦化行业推广。干熄焦起源于瑞士,进入60年代前苏联在干熄焦技术方面取得突破性进展,到90年代中期,日本已建成干熄焦装置31套,干熄焦工艺得到长足发展。20世纪80年代,我国宝钢首次从日本成功引进干熄焦技术,至今国内宝钢、武钢、首钢、马钢、包钢等大型钢铁公司都采用了干熄焦工艺技术熄焦[47] 。 试验基地现有 3 套干熄焦,与 6 座产焦炭 6×50 万 t/a 的 6m大容积焦炉相配套的。面对干熄焦生产工艺下 6 座大容积焦炉,在煤炭资源匮乏的年代,煤炭供应严峻紧张的市场,来煤质量不稳定的情况下,如何进行配煤炼焦,改善和稳定焦炭质量,满足高炉大型化生产,是摆在焦化厂工作者面前重要课题之一。 1.4.1.1 干熄焦工作原理 [48] 干熄焦是指将焦炉生产的红焦显热通过惰性循环气体(主要为氮气)在干熄炉内进行熄灭回收热量。惰性循环气体将回收的热量带到余热锅炉与水进行换热产生中压蒸汽,送往干熄焦汽轮机发电站,由汽轮机带动发电机发电。高温循环气体与水进行换热后成为低温循环气体,低温循环气体进入干熄炉再与红焦进行换热,如此不断的循环换热,焦炭最终被冷却到200℃以下。 1.4.1.2 干熄焦工艺流程 干熄焦工艺流程图如图1-1所示。装满红焦的焦罐车由电机车牵引至提升井架底部。提升机将焦罐提升并横移至干熄炉炉顶,通过料钟式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,焦炭被冷却至180℃以下,经排焦装置卸到带式输送机上,然后送往筛贮焦系统。 循环风机将冷却焦炭的惰性气体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的温度约为900~980℃,经一次除尘器除尘后进入干熄焦锅炉换热,温度降至160~180℃。由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,再经副省煤器冷却至130℃后进入干熄炉循环使用。锅炉产生的中温中压蒸汽送往汽轮机发电站进行发电。 第一章 文献综述 16 干熄炉焦罐车装入装置排焦装置皮带 皮带GX-1 皮带 皮带GX-2焦炭 一次除尘器 一次除尘器粉焦贮槽 粉焦贮槽余热锅炉蒸汽汽轮发电机副省煤器板式换热器 板式换热器循环风机 二次除尘器 二次除尘器除氧器给水泵 除氧器给水泵 除盐水罐 除盐水罐除氧器 除氧器水锅 锅炉 炉给 给水 水泵 泵地面除尘站 地面除尘站循环氮气循环氮气提升下降空焦罐提升机 提升机走行空气循环氮气循环氮气中间仓 中间仓焦粉焦粉焦粉氮气水公司电网水水水水蒸汽水汽机停蒸汽并网 图 1-1 干熄焦工艺流程总图 Fig. 1-1 Schematic diagram of coke-dry-quen...