焦煤氣流分級調(diào)濕設備及工藝技術(shù)分析

摘 要：重點介紹了以焦爐煙道廢氣為熱源、采用流化床干燥機設備的煤調(diào)濕工藝和焦煤分級工藝，煤調(diào)濕及焦煤分級工藝利用焦煤粒度分布的自有特性，將調(diào)濕技術(shù)與原料煤粒度分級相結(jié)合，可有效提高生產(chǎn)效率、降低能耗，符合當下節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)業(yè)升級的政策要求。

關(guān)鍵詞：分級調(diào)濕；流化床；節(jié)能減排

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.004

煤焦化行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，我國是焦炭生產(chǎn)和消費大國， 援引工信部公布的數(shù)據(jù)，2018年1-10月份焦炭產(chǎn)量累計3.6億噸，同比下降1.0%，其中，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)焦化廠焦炭產(chǎn)9100萬噸，同比下降4.9%，獨立焦化企業(yè)焦炭產(chǎn)量2.68萬噸，同比下降0.2%。2018年全年產(chǎn)量將超過4.3億噸。同時，焦化行業(yè)產(chǎn)能嚴重過剩，預計2018-2020年之間，國內(nèi)仍有約4000多萬噸的焦化產(chǎn)能陸續(xù)釋放，而行業(yè)集中度低、生產(chǎn)粗放、環(huán)保不達標等矛盾仍較為突出，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化。

焦爐生產(chǎn)需消耗大量能源，同時產(chǎn)生較多氣體、固體和液體等污染物，污染環(huán)境。目前，在國家供給側(cè)改革及產(chǎn)業(yè)升級、節(jié)能減排的政策導向下，煉焦行業(yè)的降耗、節(jié)能、減排已刻不容緩。焦化企業(yè)只有通過一系列新技術(shù)、新工藝的應用才能實現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

煤調(diào)濕技術(shù)作為煉焦用煤預處理技術(shù)，是焦化行業(yè)節(jié)能減排的重要技術(shù)之一。通過采用該技術(shù)，可有效提高焦爐生產(chǎn)能力和焦炭產(chǎn)品質(zhì)量，降低煉焦能耗，有利于保護環(huán)境，是國家鼓勵的重點節(jié)能環(huán)保項目。

1 煤調(diào)濕技術(shù)設備及工藝的發(fā)展及應用現(xiàn)狀

煤調(diào)濕技術(shù)是焦煤入爐前的預處理工藝，主要是指利用焦化廠余熱，如煙道廢氣、干熄焦蒸汽或其它低壓蒸汽等，對裝爐煤進行加熱，使其水分降低到6%左右，然后再裝入焦爐的技術(shù)。從上世紀80年代日本新日鐵研發(fā)該技術(shù)至今，已逐步發(fā)展了三代技術(shù)工藝，并得到大規(guī)模工業(yè)化應用。

目前煤調(diào)濕技術(shù)采用的熱源主要有導熱油、煙道廢氣、蒸汽。

（1）第一代導熱油煤調(diào)濕技術(shù)：該技術(shù)利用導熱油吸收上升管荒煤氣顯熱，并在回轉(zhuǎn)式的干燥機內(nèi)完成間接加熱，調(diào)節(jié)煤料的水分含量。該技術(shù)工藝流程復雜、設備多且投資大，目前已基本淘汰。

（2）蒸汽煤調(diào)濕技術(shù)：該技術(shù)屬于第二代煤調(diào)濕技術(shù)，其原理是合理利用焦化廠區(qū)內(nèi)工藝線內(nèi)的低壓蒸汽，包括干熄焦發(fā)電的背壓及其他低壓氣源作為導熱源，利用多管回轉(zhuǎn)式干燥機內(nèi)完成間接加熱，達到調(diào)濕目的。該技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊、流程簡單，但設備較為復雜，成本及投資較高。其工藝流程見圖1。

（3）利用煙道氣進行煤調(diào)濕技術(shù)：焦化生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的高溫廢氣，第三代煤調(diào)濕技術(shù)是利用焦爐煙道廢氣的余熱，并使用較為先進的流化床干燥機進行煤料調(diào)濕的技術(shù)。利用煙道廢氣余熱進行流化床直接加熱的煤調(diào)濕技術(shù)具有工藝流程短、設備投資少、操作成本低等特點，同時余熱利用效率高、節(jié)能環(huán)保。

2 流化床設備技術(shù)的應用分析

近年來，焦化企業(yè)和科研院所積極研究和改進煤的氣流分級分離與調(diào)濕工藝方法，將煤調(diào)濕與風選破碎工藝集于一體，能夠集中上述兩項先進工藝的特點和優(yōu)勢，不但能夠提高焦爐產(chǎn)量、降低焦爐能耗及減少焦爐剩余氨水量等，實現(xiàn)煙道廢氣的合理有效利用。

濟鋼焦化廠是國內(nèi)較早進行煤調(diào)濕工藝研發(fā)和應用的焦化企業(yè)，并已成功將焦煤分級和調(diào)濕工藝結(jié)合并應用和推廣。該技術(shù)主要的工藝流程為：焦化的原料煤經(jīng)給料裝置進入床體內(nèi)的篩板上，經(jīng)篩板下氣室內(nèi)的一定溫度的焦爐煙道廢氣吹動至流態(tài)化狀態(tài)，移動隔板也以一定的速度推動物料向流化床尾運動，使煉焦用煤得以干燥，同時設定粒度的細顆粒物料首先分離出來，并將細顆粒原煤輸送至上煤皮帶；粗顆粒輸送至破碎室進行破碎，再輸送到上煤皮帶與細顆粒原煤混合后送往煤塔。流程如圖2所示。

煙道廢氣經(jīng)過篩板參與物料流化的同時完成熱交換，溫度降低的廢氣匯集到總管后經(jīng)過除塵器除塵后排入大氣。此工藝將煉焦用煤干燥后水分從8～10%降至6%左右，將原料煤的細顆粒原煤粒度可控制在≤3mm。成功實現(xiàn)煤的分級和調(diào)濕，達到了預期的效果。

該技術(shù)在一套設備內(nèi)以焦爐煙道廢氣為熱源及其為動力源完成煤的干燥、分級及預熱，進而能夠提高焦爐產(chǎn)量、降低能耗、減少污染物排放等，同時利用焦爐煙道廢氣的余熱，實現(xiàn)廢熱能源化利用。

采用該工藝后，處理能力為300噸配合煤/小時，年工作時間340天；裝爐煤水分由8～10%降至6%，焦爐生產(chǎn)能力約提高5%；焦炭強度約提高3%；煉焦耗熱量約降低310kJ/Kg；擴大了巖相不均一氣煤在配合煤中的比例；避免了過細粉碎，控制粒度組成，提高了裝爐煤的堆積密度。

3 分級調(diào)濕工藝設備的改進

煤調(diào)濕技術(shù)和風力分級技術(shù)都是國內(nèi)外煉焦行業(yè)最為先進的煤預處理技術(shù)。煤調(diào)濕技術(shù)可將配合煤水分平均9%干燥到6%左右，達到提高焦爐裝煤量、改善焦炭質(zhì)量、高效合理利用廢氣余熱等效果，具有良好經(jīng)濟與環(huán)保效益。

風力分級技術(shù)是通過風動實現(xiàn)煤不同粒級的分離，改善配合煤的粘結(jié)性，改善焦炭熱態(tài)性能，同時僅粗顆粒煤通過粉碎機破碎，減輕破碎機的負荷、降低能耗。

分級調(diào)濕的綜合優(yōu)勢：

以年產(chǎn)110萬噸2x55孔6米焦爐為例，經(jīng)分級調(diào)濕后入爐煤水分由11%降到6%，計算節(jié)能指標。

（1）焦爐年消耗濕煤量為165萬噸。

（2）焦爐本身可產(chǎn)生的煙道廢氣量約為251996Nm3/h。

（3）流化床運行需要的煙道廢氣量約為197554 Nm3/h。

（4）焦爐加熱可節(jié)省的煤氣量為125025206 Nm3/a。

（5）焦爐加熱可節(jié)能折標煤為15512 t/a。

（6）噸焦可節(jié)能折標煤14.1Kg/t，扣除系統(tǒng)自身能耗約為9.6Kg/t。

（7）可減少的剩余氨水量約為8萬t/a。

（8）可節(jié)省蒸汽量為1.6萬t/a，折標煤1476t/a。

（9）噸焦可節(jié)能折標煤1.34 Kg/t。

（10）總計噸焦可節(jié)能折標煤10.85Kg/t。

（11）可減排二氧化碳量約為76775t/a。

4 結(jié)語

煤調(diào)濕技術(shù)與氣力分級技術(shù)的結(jié)合的新型的煤調(diào)濕工藝，不但實現(xiàn)了煤料的調(diào)濕和分級，更高效利用了焦爐煙道廢氣的余熱，實現(xiàn)廢熱能源化利用。該技術(shù)工藝成熟、設備投資收益期短，作為焦化行業(yè)的節(jié)能降耗技術(shù)，具有很好的推廣價值和應用前景。

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作者簡介：張旺（1983-），男，內(nèi)蒙古人，本科，工程師，研究方向：冶金焦化工藝及設備。