簡(jiǎn)述清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)

杜佳龍

摘要：本文根據(jù)近幾年煉焦技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)煉焦工藝的理論基礎(chǔ)和原理進(jìn)行了相應(yīng)的分析，并根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外煉焦技術(shù)的發(fā)展，對(duì)一些新的清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)進(jìn)行介紹，并總結(jié)了這些新技術(shù)在實(shí)際工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞：煉焦;清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù);實(shí)際應(yīng)用;發(fā)展

一、引言

煉焦是指煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到1000℃左右，通過熱分解和結(jié)焦產(chǎn)生焦炭、焦?fàn)t煤氣和其他煉焦化學(xué)產(chǎn)品的工藝過程。冶金焦炭含碳量高，氣孔率高，強(qiáng)度大，是高爐煉鐵的重要燃料和還原劑，也是整個(gè)高爐料柱的支撐劑和疏松劑。煉焦副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣發(fā)熱值高，是平爐和加熱爐的優(yōu)良?xì)怏w燃料，在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中是重要的能源組分。煉焦化學(xué)產(chǎn)品是重要的化工原料。因此煉焦生產(chǎn)是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

二、清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

（一）我國(guó)的熱回收煉焦技術(shù)

我國(guó)的熱回收煉焦技術(shù)主要分為冷裝冷出熱回收煉焦技術(shù)和熱裝熱出熱回收煉焦技術(shù)。兩者的根本區(qū)別主要在于焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)、裝煤出焦方式、余熱利用率以及配套機(jī)械自動(dòng)化等方面。

1996年以來，山西三佳煤化有限公司在總結(jié)聯(lián)體改良焦?fàn)t的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了SJ-96型煉焦?fàn)t，該焦?fàn)t屬于清潔型熱回收焦?fàn)t。該焦?fàn)t炭化室長(zhǎng)22.6m，寬3m，裝煤高度2m，結(jié)焦時(shí)間240h。1999年，太原迎憲焦化集團(tuán)又開發(fā)出了YX--21QJL-1型清潔型煉焦?fàn)t，該焦?fàn)t炭化室長(zhǎng)20m，寬3m，裝煤高度1.8m，生產(chǎn)鑄造焦結(jié)焦時(shí)間430h。這兩種熱回收煉焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)和煉焦工藝基本相同：炭化室冷態(tài)頂裝煤，炭化室內(nèi)人工搗固，炭化室內(nèi)濕法熄焦，冷態(tài)出焦。熱裝熱出熱回收煉焦技術(shù)是國(guó)際上普遍采用的熱回收煉焦技術(shù)。該技術(shù)在我國(guó)開發(fā)時(shí)間較晚， 但卻發(fā)展很快， 取得了顯著的效果。

（二）國(guó)外熱回收煉焦技術(shù)

國(guó)外熱回收煉焦技術(shù)最早是從19世紀(jì)早期的蜂窩式煉焦?fàn)t演變而來的。熱回收是指不回收煉焦副產(chǎn)的化學(xué)產(chǎn)品和凈化焦?fàn)t煤氣，回收煉焦副產(chǎn)的所有揮發(fā)物質(zhì)在焦?fàn)t內(nèi)充分燃燒后的余熱。熱回收煉焦技術(shù)開發(fā)應(yīng)用較好的國(guó)家有美國(guó)、德國(guó)、印度、中國(guó)。通過近幾年的開發(fā)和應(yīng)用，中國(guó)的熱回收煉焦技術(shù)及其焦炭生產(chǎn)規(guī)模在國(guó)際上已處于領(lǐng)先水平，并產(chǎn)生了較大的影響。

三、清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)的原理及其特點(diǎn)

（一）清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)的原理

煉焦是指煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到1000攝氏度左右（高溫干餾），通過熱分解和結(jié)焦產(chǎn)生焦炭、焦?fàn)t煤氣和其他煉焦化學(xué)產(chǎn)品的工藝過程。熱回收煉焦工藝一般為將煉焦煤配煤、粉碎、搗固后裝入熱回收焦?fàn)t炭化室，利用炭化室主墻、爐底、爐頂儲(chǔ)蓄的熱量和相鄰炭化室傳入的熱量使煉焦煤加熱分解，產(chǎn)生荒煤氣，荒煤氣在自下而上逸出的過程中，覆蓋在煤層表面，形成惰性氣體保護(hù)層。由于干餾階段的荒煤氣不斷產(chǎn)生，在煤層.上覆蓋和向爐頂?shù)臄U(kuò)散不斷進(jìn)行，使煤層在整個(gè)煉焦周期內(nèi)始終覆蓋著完好的惰性氣體保護(hù)層，從而在隔絕空氣的條件下加熱，并經(jīng)干法熄焦、篩分，得到焦炭。熱回收煉焦工藝為微負(fù)壓煉焦，煉焦?fàn)t為拱型結(jié)構(gòu)，煉焦產(chǎn)生的副產(chǎn)品高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐進(jìn)行換熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽直接外供使用或者用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。低溫?zé)煔饨?jīng)過除塵、脫硫，經(jīng)煙囪排出。熱回收煉焦的高溫?zé)煔庀到y(tǒng)包括上升管、集氣支管、集氣總管及集氣外管四部分。高溫?zé)煔庀到y(tǒng)內(nèi)襯采用耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)低、強(qiáng)度高、加熱永久線變化較小的耐火隔熱材料。合理可靠的煉焦高溫?zé)煔庀到y(tǒng)，對(duì)延長(zhǎng)其使用壽命，降低煉焦能耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益起著關(guān)鍵性作用。搗固煉焦其實(shí)是將配合煤經(jīng)搗固機(jī)搗成體積略小于炭化室的煤餅后，將煤餅從焦?fàn)t的機(jī)側(cè)推入炭化室煉焦的非常規(guī)煉焦技術(shù)。

（二）清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)的特點(diǎn)

（1）煉焦煤低燒損。焦?fàn)t爐頂采用拱型結(jié)構(gòu)，并安裝有可調(diào)節(jié)的一次空氣進(jìn)口和布風(fēng)裝置，從爐頂進(jìn)入的一次空氣不和煉焦煤直接接觸，降低了煉焦煤的燒損，達(dá)到煉焦煤隔絕空氣下高溫干餾的目的.煉焦煤燒損由原來的3%左右降低到了1.5%以下。

（2）煉焦煤供應(yīng)更廣、成本更低。裝入煤的揮發(fā)性物質(zhì)從19%～38%都可使用，無煙煤可配入30%～40%，煉焦煤供應(yīng)更方便，成本更低。

（3）焦炭質(zhì)量更高。獨(dú)特的煉焦工藝.能生產(chǎn)出CSR>66%.CRI<23%的高質(zhì)量焦炭，可以根據(jù)用戶要求生產(chǎn)各種品種和質(zhì)量的焦炭。

（4）節(jié)釣?zāi)芎?。通過改變焦?fàn)t爐體局部結(jié)構(gòu)、耐火磚的結(jié)構(gòu)，有利于焦?fàn)t調(diào)火操作，同時(shí)，提高了焦?fàn)t的傳熱效率， 減小了系統(tǒng)阻力，降低了焦?fàn)t散熱.節(jié)約了能源。

（5）高發(fā)電量。新一代熱回收焦?fàn)t主要特征是煉焦余熱高發(fā)電量，噸焦發(fā)電量>750kWh。

（6）嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)設(shè)施。新一代熱回收焦?fàn)t主要特征之一是更嚴(yán)格的裝煤.推焦、煙氣等環(huán)保設(shè)施。

（7）濕熄焦水回收和除塵。新一代熱回收焦?fàn)t主要特征是可以提供濕熄焦回收熄焦塔水蒸氣和除塵的裝置.降低了水的消耗，減少了濕法總焦顆粒物的排放，節(jié)約了水資源，保護(hù)了環(huán)境。

（8）干法熄焦。新一代熱回收焦?fàn)t主要特征是可以提供干法熄焦，對(duì)改善焦炭質(zhì)量，保護(hù)環(huán)境，提高高爐的生產(chǎn)效益和節(jié)約能源具有一定作用。

（9）更安全、更衛(wèi)生。新一代回收焦?fàn)t的主要特征是采用了更完善的PLC和DCS控制系統(tǒng)，具有更安全、更衛(wèi)生的生產(chǎn)環(huán)境。

四、清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)的應(yīng)用情況

我國(guó)從1999年開始研發(fā)熱回收焦技術(shù)并取得.成功，從2000年開始規(guī)模建設(shè)。我國(guó)熱回收煉焦技.術(shù)燃燒室開始采用四聯(lián)拱結(jié)構(gòu)，從2008年起燃燒室采用更先進(jìn)的六聯(lián)拱結(jié)構(gòu)。目前，利用清潔型熱回收搗固式煉焦技術(shù)的焦炭產(chǎn)能已超過2 000萬t/a，在國(guó)際焦炭生產(chǎn)總量中占據(jù)相當(dāng)份額。甘肅武威榮華工貿(mào)集團(tuán)有限公司150萬t/a熱回收煉焦項(xiàng)目2011 年開始設(shè)計(jì)，2013年5月1日正式投產(chǎn)運(yùn)行。該項(xiàng)目是熱回收煉焦、煉焦余熱發(fā)電、背壓和抽汽發(fā)電蒸汽供熱的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，是目前中國(guó)焦炭產(chǎn)量最大、設(shè)備水平最高的熱回收煉焦項(xiàng)目，采用裝煤車上除塵、焦?fàn)t六聯(lián)拱燃燒室結(jié)構(gòu)、下降火道口在炭化室拱頂下部、煙氣氨法脫硫、煙氣布袋除塵器除塵等先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)造了我國(guó)熱回收煉焦多項(xiàng)第一。

五、結(jié)論與展望

（一）結(jié)論

清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)，采用獨(dú)特的爐體結(jié)構(gòu)和煉焦工藝，負(fù)壓操作、水平接焦、回收煉焦余熱，在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有害的污染物，生產(chǎn)工藝過程中基本制止和消除了污染物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。同時(shí)，該技術(shù)對(duì)于擴(kuò)大煉焦煤資源和提高焦炭質(zhì)量具.有重要意義。隨著其技術(shù)進(jìn)一步的提升、環(huán)境保護(hù)的日益嚴(yán)格和煉焦煤資源的短缺，將會(huì)得到進(jìn)一步廣泛的應(yīng)用

（二）展望

熱回收煉焦技術(shù)以清潔生產(chǎn)和節(jié)約能源為其顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。熱回收煉焦技術(shù)在煉焦煤資源貧乏、生產(chǎn)高質(zhì)量焦炭、環(huán)境要求更嚴(yán)格、需要焦炭和電力的企業(yè)是一種優(yōu)先選擇的煉焦技術(shù)。目前我國(guó)的清潔型熱回收搗固煉焦技術(shù)及其焦炭生產(chǎn)規(guī)模在國(guó)際上已處于領(lǐng)先水平。搗固焦?fàn)t在我國(guó)發(fā)展很快，但積累并不深厚，很多方面都有較大的改進(jìn)空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘登.搗固煉焦技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展方向[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)，2013（02）：16-18+21.

[2]印文寶，徐列，楊文彪，白金風(fēng)，王篤全，趙楠楠，王福生，賈楠.熱回收焦?fàn)t煉焦技術(shù)的實(shí)踐和研究[J].冶金能源，2020，39（01）：36-40.

[3]秦瑤.清潔型熱回收煉焦技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].山西化工，2018，38（06）：52-54+64.