天鐵焦化廠節(jié)能降耗潛力分析與實踐

張亮亮（天津天鐵冶金集團有限公司環(huán)保能源處，河北涉縣 056404）

天鐵焦化廠節(jié)能降耗潛力分析與實踐

張亮亮（天津天鐵冶金集團有限公司環(huán)保能源處，河北涉縣 056404）

從焦爐物料、熱量平衡兩個方面分析了焦化廠節(jié)能降耗的潛力，結合企業(yè)實際，采取了10項節(jié)能措施。通過措施的落實，使工序能耗比2004年降低了19%，接近同行業(yè)平均水平。同時對“十二五”期間節(jié)能工作和相關的技術措施進行了簡要介紹。

焦爐 物料 熱量 廢水 節(jié)能 措施 規(guī)劃

1 前言

鋼鐵工業(yè)是我國的耗能大戶，能耗約占全國工業(yè)總耗能的12%，而鐵前系統(tǒng)能耗占鋼鐵工業(yè)總能耗的70%左右，其中，焦化工序占15%，因此作為能源轉換、生產的焦化廠承擔著鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗的重任。我們結合本企業(yè)節(jié)能現(xiàn)狀，通過分析采取了相應的節(jié)能措施，取得了較好的節(jié)能效果。

2 節(jié)能潛力分析

天鐵焦化廠現(xiàn)有焦爐四座，其中1#、2#為58-Ⅱ型，3#為80型，4#為58-Ⅰ型，每座焦爐42孔炭化室，設計年焦炭產量112萬t。焦爐是焦化廠物料及熱量轉化設施，通過物料及熱量分析，可以更清楚地反映出其流動及分布情況，找出節(jié)能降耗的有效途徑。

2.1 焦爐物料平衡分析

2.1.1 焦爐物料入方

配合煤（約含10%水分）是焦爐加工轉換唯一的物料入方，配合煤消耗直接關系到工序能耗的高低，通過加強管理，減少損耗可以降低其消耗。另外，穩(wěn)定和降低配合煤水分也是降低煉焦耗熱量的重要措施，配合煤水分每增加1%，濕煤耗熱量將增加60～80 kJ/ kg，見圖1。

2.1.2 焦爐物料出方

（1）全焦、化產品分別約占入爐干煤量的80%和20%，是干基配合煤的全部轉換出方，提高這部分物料收率是降低工序能耗的有效途徑。

（2）水分、配煤水及化合水約為干煤量的14%，占焦化產生廢水總量一半以上，提高焦化廢水處理能力，實現(xiàn)廢水零排放，也能起到節(jié)能降耗效果。

2.2 焦爐熱量平衡分析

2.2.1 焦爐熱量入方

（1）加熱煤氣燃燒帶入熱量約占總熱量入方的93%，由于焦爐煤氣熱利用率比高爐煤氣高，因此采用焦爐煤氣加熱時耗熱量較低。另外，適當降低空氣過剩系數(shù)、立火道溫度、焦餅中心溫度，采用焦爐自動加熱技術等也可降低煉焦耗熱量。

（2）爐體漏入加入系統(tǒng)煤氣燃燒熱約占總熱量入方的5%，加強爐體嚴密性，減少這部分漏失，可有效地提高化產品產量，降低工序能耗。

2.2.2 焦爐熱量出方

（1）焦炭顯熱約占總熱量出方的40%，這是焦爐可利用余熱最大的部分，約占可回收余熱的一半，水熄焦時這部分熱量都被浪費掉，采用干熄焦技術可充分回收這部分熱量。

（2）荒煤氣顯熱約占總熱量出方的35%，僅比焦炭顯熱稍低，粗煤氣在上升管部位溫度為650～750℃，在初冷器處溫度為80～100℃，利用好這部分熱量，可使工序能耗大幅降低。

（3）廢氣顯熱約占總熱量出方的15%，溫度在250～450℃，通過煙道和煙囪排入大氣，可用換熱器回收這部分熱量，也可將高溫廢氣直接用于煤調濕工藝。

（4）爐體散熱約占總熱量出方的10%，采用硅酸鋁隔熱板，減少這部分散熱，可節(jié)約煉焦耗熱量約3.5 kJ/kg。

2.3 主要節(jié)能潛力

通過以上分析可知，焦化廠節(jié)能降耗主要潛力在于穩(wěn)定降低煉焦耗煤量，提高焦化產品回收能力，降低煤氣消耗及漏損，減少爐體散熱以及充分回收利用生產中的余熱余能資源。

3 節(jié)能降耗實踐

近年焦化廠在不斷提高管理水平的基礎上，依靠技術進步,實施了一系列節(jié)能降耗措施，工序能耗保持了逐年下降趨勢，見表1。

表1 近年焦化工序能耗情況

3.1 加強焦爐爐體維護

焦化廠1#、2#焦爐屬超齡服役，爐體老化嚴重。在充分利用火焰焊補、邊火道改道加熱、磚煤氣道插管等護爐技術的基礎上，加強對損壞炭化室墻面的修復，對堵塞不通和死眼磚煤氣道、斜道的疏通工作，保證了焦爐爐體嚴密性及正常加熱制度。自主開發(fā)了新型敲打爐門技術，改良了自封式爐門調節(jié)技術，保證了焦爐設備嚴密性，減少了荒煤氣泄漏，降低了煉焦耗熱量。

3.2 提高化產品收率

我廠近年來對化產回收系統(tǒng)進行了一系列改造，采用3臺橫管冷卻器代替了原豎管初冷器和小橫管冷卻器；增加了溴化鋰制冷站、射流氣浮凈化機、電捕焦油器；移地新建了新型垂直篩板蒸苯塔。經(jīng)過一系列的改造提升了回收系統(tǒng)技術裝備水平，改善了生產指標，生產順行。焦爐煤氣保持了零放散，焦油、粗苯收率大幅度提高，年節(jié)能1.8萬t標準煤。

3.3 橫管余熱采暖

2007年8 月實施了橫管采暖工程改造，利用橫管上段與高溫煤氣換熱后的熱水取代采暖蒸汽，用于居民區(qū)及辦公區(qū)采暖，工程一期于同年11月投用，2008年對采暖用戶進行了擴容，并于同年11月投用。設計采暖溫度65℃，回水溫度50℃，流量1 100 t/h，橫管冷卻后煤氣平均溫度21℃。項目實施后既滿足了用戶采暖需求，又改善了橫管運行質量，年節(jié)能6 789 t標準煤。

3.4 循環(huán)氨水余熱采暖

焦化廠循環(huán)氨水溫度在72℃以上，為利用好這部分預熱，實施了循環(huán)氨水采暖工程，2005年經(jīng)過試驗改造，最終采用8臺螺旋板換熱器替換原4臺板式換熱器，將高溫循環(huán)氨水與采暖軟水充分換熱，換熱后采暖水溫達到68℃，達到采暖要求，用于居民生活區(qū)及辦公采暖，年節(jié)能5 400 t標準煤。

3.5 高爐煤氣富化加熱

焦化廠3#、4#焦爐采用高爐煤氣加熱，立火道內火焰長，上部溫度偏高，爐頂空間溫度偏高，造成炭化室內煤氣裂解加劇，降低了化產回收率。2004年實施了高爐煤氣富化加熱技術改造，在高爐煤氣中摻入一定比例的焦爐煤氣，實現(xiàn)煤氣混合加熱，有效地提高了煤氣熱值，降低了火道內燃燒火焰的高度及爐頂空間溫度。項目實施后爐頂空間溫度保持在830℃以下，降低30℃以上，既提高了化產品產量，又降低了煉焦耗熱量60 kJ/kg左右。

3.6 焦爐機側尾焦回收

針對焦化廠尾焦二次回爐現(xiàn)象，在3#推焦車南增設了尾焦回收裝置，采用刮板機及尾焦斗裝置回收焦炭，焦炭用水熄滅。項目于2009年3月投入使用，既減輕了工人勞動強度，減少了推焦阻力，又避免了尾焦回爐，提高了焦炭產量及質量，年可節(jié)能700余噸標準煤。

3.7 焦化廢水回收

2004年焦化廢水經(jīng)蒸氨工藝、AAO生化廢水處理工藝后，基本達標排放。為實現(xiàn)焦化廢水回收利用，2006年與上海ITT水處理有限公司合作采用電化學+MBR處理工藝對東系生化系統(tǒng)進行了改造，并建成回用系統(tǒng)用于化產循環(huán)水補水，由于技術不成熟，未達到設計指標。后經(jīng)多方考察學習，2010年公司決定新建一套AOHO焦化廢水處理回收工藝，該技術已用于韶鋼6 m焦爐廢水處理系統(tǒng)，處理后指標優(yōu)于國家一級排放標準，項目成功投運后，年可節(jié)水80萬t以上。

3.8 生活廢水回收

焦化廠原南排生活廢水流量較大，水質較好，2005年通過閘板及節(jié)能水池對其進行節(jié)流，經(jīng)過泵及管道送到熄焦水池，用于濕法熄焦，年節(jié)約新水40萬t以上。

3.9 生化曝氣池廢水噴淋

原生化工序的曝氣池噴淋水使用工業(yè)新水，為節(jié)約能源，2010年增加了泵、管道及相應的控制裝置，將曝氣池噴淋水改用回收的廢水噴淋，年節(jié)約新水20余萬t。

3.10 冷凝水回收

通過增加儲罐、水泵及管道等附屬設施，對原排入地溝的加熱硫銨母液、焦油庫、硫銨干燥床蒸汽冷凝水進行回收利用，年回收軟水約1萬t。

4 進一步節(jié)能規(guī)劃

根據(jù)鋼協(xié)統(tǒng)計，2010年國內焦化工序能耗平均水平為106 kg標準煤，先進水平為67 kg標準煤（鞍鋼）,天鐵為114 kg標準煤。通過比較可知我廠焦化工序能耗稍高于行業(yè)平均水平，距行業(yè)先進水平存在較大差距，目前存在較大能源浪費的主要是焦炭、粗煤氣和廢氣顯熱未能充分回收利用。

“十二五”期間，天鐵將對能耗高、污染大的4.3 m焦爐進行節(jié)能升級改造，規(guī)模為2×60孔6 m焦爐，年產焦炭120萬t，采用先進的干熄焦技術，預留煤調濕位置，改造后焦化工序能耗將得到進一步降低。

4.1 焦爐大型高效化

焦爐的大型化，熱工效率高、環(huán)境污染小、焦炭質量有所改善；在爐體設計上，減薄的炭化室爐墻厚度提高了傳熱效果；采取隔熱措施，提高嚴密性，減少了煤氣漏失和爐體散熱；蓄熱室采用薄壁格子磚，增大蓄熱面積，減少了廢氣帶走的熱量。

4.2 干熄焦

干熄焦技術是利用冷惰性氣體在干熄爐中與紅焦直接換熱，從而冷卻焦炭并回收其余熱。采用干熄焦可回收80%紅焦顯熱，噸焦可產生3.9 MPa的蒸汽0.45 t，節(jié)水0.4 t/t焦，相當于每公斤入爐煤回收余熱950 kJ以上。

4.3 煤調濕

“煤調濕”是將煉焦煤料在裝爐前去除一部分水分，保持裝爐煤水分穩(wěn)定在6%左右，然后裝爐煉焦，煤料含水量每降低1%，煉焦耗熱量將降低62 kJ/kg。煤調濕可采用的余熱資源主要有高于200℃的焦爐煙道廢氣、焦爐上升管的顯熱、干熄焦蒸汽發(fā)電后的背壓汽或工廠內的其它低壓蒸汽熱源。煤調濕可以較大地降低煉焦工序能耗，同時提高焦炭質量和產量。

5 結束語

經(jīng)過多年的努力，我廠節(jié)能工作取得一定成績，2010年同比2004年工序能耗降低了19%，接近行業(yè)平均水平，今后節(jié)能工作的重點應加強能源管理及生產余熱余能的綜合回收利用，積極推進節(jié)能升級改造項目的順利實施。

近年來，世界能源供應日趨緊張，節(jié)能降耗成為企業(yè)生存和發(fā)展的必由之路，焦化廠作為鋼鐵企業(yè)的耗能大戶，節(jié)能工作意義重大，只有不斷發(fā)掘節(jié)能潛力，推進節(jié)能技術進步、創(chuàng)新，才能不斷增強企業(yè)競爭力，實現(xiàn)企業(yè)與社會、環(huán)境的和諧發(fā)展。

[1]姚昭章.煉焦學[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，1995:351-358.

Analysis on Potential of Energy Saving and Consumption Reduction at Tiantie Coking Plant and Practice

Zhang Liangliang

The potential of energy saving and consumption reduction of coking plant is analyzed in aspects of the material and heat balance of coke oven.Ten measures for saving energy were taken in combination with enterprise practice so that the energy consumption of the process was reduced by 19%compared to 2004,close to the average level of same industry.The paper roughly introduces the energy saving works and relevant technical measures that will be done during the period of the twelfth Five Year Plan.

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（收稿 2011－03－07責編趙實鳴）

張亮亮，2001年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學，工程師，現(xiàn)從事焦化工藝管理工作。