煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)及其聯(lián)合工藝

李光輝

摘 要：本文闡述了煤預(yù)熱技術(shù)、煤調(diào)濕技術(shù)、搗固煉焦技術(shù)、干法熄焦技術(shù)等煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)的發(fā)展歷程及特點(diǎn)，探討了集成創(chuàng)新各煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)的煉焦新技術(shù)聯(lián)合工藝。

關(guān)鍵詞：煉焦；節(jié)能；環(huán)保；聯(lián)合工藝

焦化產(chǎn)業(yè)既是大量消耗煤炭、電力等的高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，又是為下游行業(yè)提供轉(zhuǎn)換能源，同時(shí)生產(chǎn)高價(jià)值化工產(chǎn)品的技術(shù)型產(chǎn)業(yè)，肩負(fù)著節(jié)能減排的重要使命。隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源短缺及節(jié)能環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，焦化節(jié)能環(huán)保新技術(shù)如煤預(yù)熱技術(shù)、煤調(diào)濕技術(shù)、搗固煉焦技術(shù)、干熄焦技術(shù)等煉焦新技術(shù)及其聯(lián)合工藝正在加快推廣，在焦化產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排中扮演著及其重要的角色。

1 煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)

1.1 煤預(yù)熱技術(shù)

煤預(yù)熱技術(shù)是煉焦前對(duì)煤料進(jìn)行預(yù)處理的有效措施，可以脫除煤表面的水分，降低煉焦耗熱量，還可增加裝爐煤堆密度，提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力。

20世紀(jì)20年代，煤預(yù)熱煉焦技術(shù)在美國(guó)實(shí)驗(yàn)室開始研究，20世紀(jì)50年代末，法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家相繼進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)研究。20世紀(jì)70年代，該技術(shù)迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了考泰克法、普列卡邦法和西姆卡法等煤預(yù)熱技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，相繼在歐美及日本多個(gè)焦化廠建成投產(chǎn)。20世紀(jì)80年代末，煤預(yù)熱技術(shù)發(fā)展遇到了瓶頸，由于存在煉焦過程膨脹壓力大而易使炭化室墻面變形縮短焦?fàn)t的一代爐齡等缺點(diǎn)，世界上煤預(yù)熱裝置大部分已停產(chǎn)。

1.2 煤調(diào)濕技術(shù)

煤調(diào)濕技術(shù)是將煉焦煤料在裝爐前除掉一部分水分，并保持裝爐煤水分穩(wěn)定的一種工藝。煤調(diào)濕技術(shù)以其顯著的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益受到普遍的重視，并得到迅速發(fā)展。

煤調(diào)濕技術(shù)起源于日本并得到了長(zhǎng)足發(fā)展，日本先后開發(fā)應(yīng)用了三代煤調(diào)濕技術(shù)，即熱煤油干燥技術(shù)、蒸汽干燥技術(shù)和采用焦?fàn)t煙道廢氣的流化床干燥技術(shù)。美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也進(jìn)行了煤調(diào)濕裝置的試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，均取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。1996年，我國(guó)第一套煤調(diào)濕裝置在重鋼焦化廠投產(chǎn)，采用的是熱煤油干燥方式，但該裝置已停產(chǎn)。2008年l2月，太鋼采用蒸汽干燥技術(shù)的煤調(diào)濕裝置投產(chǎn)。山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)了“調(diào)破一體化煤調(diào)濕技術(shù)”，采用干燥粉碎一體化工藝，流程短，投資及運(yùn)行費(fèi)用低，占地面積小，且適合于老廠區(qū)改造，以其獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì)具有廣闊的推廣前景。

（1）節(jié)能效益

采用煤調(diào)濕技術(shù)后，煤料含水量每降低1%，煉焦耗熱量降低62.0MJ/t（干煤）。當(dāng)煤料水分從11%下降至5%時(shí)，煉焦耗熱量相當(dāng)于節(jié)省372 MJ/t（干煤）。太鋼煤調(diào)濕項(xiàng)目裝爐煤水分可由10%降為6.5%，結(jié)焦時(shí)間縮短4%，焦?fàn)t生產(chǎn)能力提高7%，每年可節(jié)能9226t標(biāo)準(zhǔn)煤。

（2）環(huán)境效益

新日鐵認(rèn)為，第三代煤調(diào)濕技術(shù)平均每噸入爐煤可減少CO2排放量35.8kg。另外，煤料水分的降低，可減少1/3的剩余氨水發(fā)生量，每噸煤能減少剩余氨水44kg。

1.3 搗固煉焦技術(shù)

搗固煉焦技術(shù)具有擴(kuò)大煉焦煤資源、提高焦炭質(zhì)量和焦?fàn)t生產(chǎn)率等諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已作為一種成熟的煉焦工藝被國(guó)內(nèi)外廣泛采用。

1882年，德國(guó)最先采用搗固煉焦技術(shù)，并且在德國(guó)Dllingen焦化廠建設(shè)了世界上第一座6.25m搗固焦?fàn)t。20世紀(jì)初，我國(guó)開始建造搗固焦?fàn)t，相繼投產(chǎn)了3.2m搗固焦?fàn)t、4.3m搗固焦?fàn)t、5.5m搗固焦?fàn)t、6.25m搗固焦?fàn)t等爐型。

（1）經(jīng)濟(jì)效益

搗固焦?fàn)t技術(shù)可以擴(kuò)大煉焦煤資源、提高焦炭質(zhì)量，在保證焦炭質(zhì)量不變的情況下，搗固焦?fàn)t技術(shù)可多配20～25%高揮發(fā)份弱粘結(jié)性煤。

（2）環(huán)境問題

裝煤煙塵問題曾一度阻礙搗固煉焦技術(shù)的發(fā)展，由意大利PW公司和山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司推廣的搗固焦?fàn)t無煙裝煤技術(shù)，裝煤時(shí)基本無煙塵外逸，裝煤環(huán)保效果良好，從根本上解決了搗固焦?fàn)t裝煤煙塵問題。

1.4 干法熄焦技術(shù)

干熄焦是當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的技術(shù)之一，屬于原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委推薦的清潔生產(chǎn)技術(shù)項(xiàng)目，是一項(xiàng)改善環(huán)境、提高焦炭質(zhì)量、節(jié)約能源的先進(jìn)技術(shù)。

1917年瑞士的雪澤爾（Sulier）公司率先研究開發(fā)了干法熄焦工藝，并在丘里赫煉焦制氣廠建成了世界上第一套干熄焦裝置。20世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)實(shí)現(xiàn)了干熄焦技術(shù)工業(yè)上的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。20世紀(jì)70年代日本從前蘇聯(lián)引進(jìn)干法熄焦技術(shù)，日本新日鐵公司在干熄焦技術(shù)的大型化、自動(dòng)化和除塵方面進(jìn)行了研究開發(fā)。20世紀(jì)80年代德國(guó)蒂森公司開發(fā)了水冷壁式干熄焦裝置，成功地將水冷柵和水冷壁裝置應(yīng)用于干熄爐，并將干熄爐斷面由圓型改成方形，使紅焦部分顯熱（約30%）直接通過蒸發(fā)管而被吸收，并在漢沙焦化廠建成投產(chǎn)了66t/h工業(yè)化試驗(yàn)裝置。美國(guó)克雷斯公司開發(fā)了世界上第一臺(tái)間接式干熄焦裝置，并在伯利恒鋼鐵公司雀點(diǎn)廠進(jìn)行了試驗(yàn)樣機(jī)的操作示范。我國(guó)干熄焦技術(shù)的應(yīng)用，始于上海寶鋼建設(shè)，1985年、1991年和1997年寶鋼一期、二期和三期工程分別建設(shè)4×75t/h干熄焦裝置，至今國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)200多套干熄焦裝置。干熄焦技術(shù)在各國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，并逐步向大型化、智能化方向發(fā)展。

（1）節(jié)能效益

焦?fàn)t推出的熾熱紅焦其顯熱達(dá)1880MJ/t，約占焦?fàn)t能耗約35%-40%，干熄焦可回收利用紅焦約83%的顯熱，每干熄1t焦炭回收的熱量約為1.35GJ。

（2）環(huán)境效益

采用濕法熄焦，每熄1t紅焦將產(chǎn)生0.5t含有大量酚、氰化物、硫化物、CO、氨等的污染性氣體，同時(shí)夾帶大量粉塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，且腐蝕周圍建筑物、金屬管線和設(shè)備。干熄焦采用密閉系統(tǒng)熄焦，并配備良好的除塵設(shè)施，基本上消除了上述污染。

2 煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)聯(lián)合工藝

2.1 干熄焦與煤預(yù)熱聯(lián)合工藝

干熄焦與煤預(yù)熱聯(lián)合工藝是結(jié)合干熄焦與煤預(yù)熱各自優(yōu)點(diǎn)，利用干熄焦蒸汽對(duì)入爐煤預(yù)熱的工藝。

按干熄焦和煤預(yù)熱之間熱傳導(dǎo)類型分為兩種：①間接熱傳導(dǎo)，使用熱交換器。如德國(guó)魯爾煤業(yè)公司設(shè)計(jì)的工藝，CDQ冷卻氣體帶走的熱能被送到蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，然后通過熱交換器把煤預(yù)熱所需能量交換到預(yù)熱器內(nèi)的循環(huán)氣體里。②直接熱傳導(dǎo)，不用熱交換器。如考姆比（Combi）煉焦工藝，采用高爐煤氣作為熱載體，高爐煤氣直接流經(jīng)CDQ裝置與煤預(yù)熱器，將煤中水分生成的水蒸汽冷凝后再回至高爐煤氣主管道。

據(jù)資料報(bào)道，采用CDQ與煤預(yù)熱聯(lián)合工藝比用濕煤裝爐的焦化廠節(jié)能約35%，比采用濕煤裝爐且CDQ產(chǎn)生的蒸汽發(fā)電的焦化廠效率可以提高5O%。根據(jù)日本室蘭廠生產(chǎn)實(shí)踐，二者都有明顯效益，且有相加性，兩者沒有抵消作用。

2.2 搗固煉焦與煤預(yù)熱聯(lián)合工藝

搗固煉焦與煤預(yù)熱聯(lián)合工藝是把煤料預(yù)熱到約170℃，配入4%～5%粘結(jié)劑后搗固煉焦的工藝。1976年，德國(guó)首先進(jìn)行預(yù)熱搗固煉焦試驗(yàn)，取得一定效果。根據(jù)德國(guó)生產(chǎn)實(shí)踐，預(yù)熱搗固煉焦堆密度提高7%～8%，生產(chǎn)能力提高35%，焦炭質(zhì)量也大大改善，且配入10%～15%好的粘結(jié)性煤即可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)焦炭。

2.3 煤調(diào)濕與配型煤優(yōu)化組合工藝

煤調(diào)濕與配型煤聯(lián)合工藝結(jié)合了煤調(diào)濕降低煉焦能耗和配型煤提高焦?fàn)t產(chǎn)能等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)符合“資源、環(huán)保、能源”發(fā)展要求的實(shí)用技術(shù)。此項(xiàng)目作為國(guó)家科技部“十一五”重點(diǎn)科技攻關(guān)課題，首鋼廖洪強(qiáng)等人進(jìn)行了系列研究。

（1）節(jié)能效益

煤調(diào)濕與型煤加工優(yōu)化組合工藝可增加焦?fàn)t產(chǎn)能10%～15%，降低煉焦能耗7.9kgtce/t焦，在保持焦炭質(zhì)量不變前提下，可增加弱黏結(jié)性煤配比10%～20%。

（2）環(huán)境效益

煤調(diào)濕與型煤加工優(yōu)化組合工藝可減少焦化廢水產(chǎn)生量約32%。

3 結(jié)束語

隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源短缺及節(jié)能環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，焦化行業(yè)作為高能耗高污染產(chǎn)業(yè)面臨著極大的挑戰(zhàn)，加快推廣焦炭流程中的節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并且積極研究煉焦節(jié)能集成優(yōu)化工藝，將為焦化行業(yè)節(jié)能環(huán)保作出重要貢獻(xiàn)。