鋼鐵廠焦化紅焦直接氣化技術(shù)的探討與研究

李 明

（承德中灤煤化工有限公司，河北 承德 067002）

焦化廠紅焦直接氣化技術(shù)的氣體品質(zhì)高，出爐氣中CO+H2含量大于95%。節(jié)能效果明顯，氣化過程中有效利用焦炭顯熱。更環(huán)保，可將焦化產(chǎn)生的污水全部利用，做到焦化污水零排放。常壓固定床紅焦氣化的應用推廣將影響現(xiàn)有焦化的大格局，為焦化企業(yè)帶來可觀的利潤。

1 氣化焦氣化技術(shù)的發(fā)展

氣化焦簡單來說就是一種工業(yè)生產(chǎn)物品，其中工廠在原有的焦碳煉制基礎(chǔ)上加入其他的成分，所使得炭衍生出新的產(chǎn)品。一般工人會依據(jù)當?shù)氐淖匀画h(huán)境和人口需求選擇不同的材料進行加入，大部分企業(yè)都會將無煙碳和石油焦等材料作為主要媒介，并其中放入一定的化學藥劑，將這些原碳材料進行充分粘合，從而形成新的焦炭產(chǎn)品。這種宣傳方式并沒有在國家內(nèi)部取得明確的標準，許許多多的企業(yè)都是胡亂任意的進行投放，導致制造的焦炭產(chǎn)品呈現(xiàn)出不同的生產(chǎn)特點，國家對焦炭產(chǎn)品也沒有明確的規(guī)定，多數(shù)企業(yè)都是加入一定的灰份，硫份，揮發(fā)份等，這些材料會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的破壞，特別是大部分化學材料都蘊含一定的氣化性，伴隨著炭的化學作用在不斷深化，氣化焦會呈現(xiàn)出不同的反應強度。由于焦炭比其他的燃燒產(chǎn)品更具使用優(yōu)勢，特別是其內(nèi)部的揮發(fā)份產(chǎn)量較低，出現(xiàn)氣化廢水后，內(nèi)部的含酚量也相對較小，在處理焦油和水的過程之中也更加方便快捷，因此焦炭產(chǎn)品在化工業(yè)發(fā)展的初級階段就已經(jīng)被作為原料深度應用。焦炭化工業(yè)發(fā)展之初，焦炭呈現(xiàn)出了無可比擬的材料優(yōu)勢，即使國家內(nèi)部沒有明確規(guī)定實際的添加規(guī)格，但是氣化原料早已被應用在空氣發(fā)生爐之中，并對我國的焦炭化工業(yè)發(fā)展做出了巨大的貢獻。其操作過程如下:將焦炭加入到鍋爐之中之后，國有企業(yè)可以將干空氣作為其中的氣化藥劑，并將焦炭進行氣化。產(chǎn)生氣體的主要構(gòu)成是氫氣和一氧化碳，但是工業(yè)企業(yè)在操作過程之中很容易出現(xiàn)問題，特別是把空氣作為氣化劑后爐內(nèi)的溫度控制便會出現(xiàn)困難，當溫度過高時，爐內(nèi)的灰渣會出現(xiàn)燒結(jié)，嚴重情況下會損壞生產(chǎn)設(shè)備，甚至造成嚴重的質(zhì)量問題。為了控制出口的溫度，研究人員做出了一系列的變革。

2 紅焦顯熱回收

當將焦炭推出焦爐時，焦炭的溫度通常很高。由于它的數(shù)量大和溫度高，散發(fā)出大量的顯熱。焦爐熱平衡的計算表明：紅焦炭產(chǎn)生的顯熱約占焦爐提供熱量的36%～40%。在正常情況下，一噸焦炭的顯熱約為14.65 億焦耳。對于年產(chǎn)1 萬噸焦炭的焦化廠，焦炭每年帶走的熱量為879×106百萬焦耳，相當于3 萬噸標準 煤釋放的熱量。當然，由于各種不可避免的熱量損失，紅焦炭的顯熱無法不可能全部回收。新的工業(yè)化焦炭熄焦方法一般可回收70%～78%的顯熱。即使以低限計算，它每年也可以收集615.3×106百萬焦耳的熱量。近年來，我國每年生產(chǎn)約3400 萬噸焦炭。如果采用新的熄焦方法回收熱量，則節(jié)能效果可觀。

例如在氣化劑中加入一定的水蒸汽，使得原有的溫度降至1100℃～1200℃。在整體的鋼鐵廠焦化生產(chǎn)之中許許多多的企業(yè)都廣泛的應用了干熄焦技術(shù)，它能有效的控制生產(chǎn)過程之中的水氣排放，從而減少一些化學污染物的出現(xiàn)，氫化物、焦炭份塵都會造成空氣質(zhì)量的大幅下降，工人為了進一步改善生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)質(zhì)量，可以有效的在焦炭生產(chǎn)之中運用干熄焦技術(shù)替代原有的水熄焦技術(shù)，以上技術(shù)的更新拓展能夠有效的降低電力能耗，幫助化工企業(yè)實現(xiàn)較大的能源運用，除此之外，干熄焦技術(shù)有效的貫徹了節(jié)能減排政策，在我國的鋼鐵焦化廠內(nèi)部實現(xiàn)了廣泛的拓展，進一步對我國的環(huán)境保護做出了巨大貢獻。

3 排焦溫度高帶來的不良影響

工廠施工過程之中會因為操作不當引發(fā)嚴重的生產(chǎn)問題，舉例來說，在實際生產(chǎn)應用之中，如果不能有效的執(zhí)行干熄焦系統(tǒng)利用就會造成嚴重的設(shè)備損壞。工人在產(chǎn)品生產(chǎn)過程之中會使用較長時間的干熄焦系統(tǒng)，伴隨著惰性氣體與焦炭的不正常接觸以及一些工作人員的不恰當處理，就會讓排焦溫度產(chǎn)生失控現(xiàn)象，國家對焦化廠的生產(chǎn)排料溫度具有明確的標準，有關(guān)文件指出，設(shè)計要求的最高排焦溫度不能超過205℃，溫度過高會產(chǎn)生以下惡劣現(xiàn)象:第一，當溫度過高時，會使得運輸過程的皮帶產(chǎn)生嚴重損壞，特別是焦炭在運輸過程之中需要借助一定的輔助工具，大多焦炭被放置在傳送帶上，如果溫度過高，就會使得傳送帶的溫度也會逐漸上升，高溫的焦炭會讓皮帶產(chǎn)生一定的毀損，伴隨著運輸時間的加長，這些毀損會逐步的擴大，嚴重情況下還會發(fā)生皮帶斷裂現(xiàn)象，造成嚴重的后果。第二，溫度過高時會使得紅焦熱回收功能不健全。簡單來說，排焦溫度過高會使得大量熱量堆積在焦炭上，而伴隨著焦炭的運輸，焦炭內(nèi)部存儲的熱量也會被帶出生產(chǎn)系統(tǒng)，降低設(shè)備的工作效率和工作質(zhì)量。第三，溫度過高還會影響干熄爐的使用壽命和使用效果。焦炭的溫度過高也會毀損干熄爐的內(nèi)壁，甚至嚴重情況下還會導致干熄爐內(nèi)部的焦炭紅焦層下移，進一步降低生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，干熄爐內(nèi)部因為熱量不均勻會使得焦炭的生產(chǎn)率大大下降，受熱不均也會影響焦炭的成功率。排焦溫度的影響因素主要包括以下幾點：第一，干熄爐內(nèi)部紅焦會自上而下的進行循環(huán)，冷卻氣體也是從下往上蔓延，紅焦與冷空氣在干熄爐內(nèi)部實現(xiàn)密切接觸，進而實現(xiàn)溫度的轉(zhuǎn)換，但是在實際中的具體應用卻不能有效推進。第二，由于焦炭本身的原因，造成內(nèi)部受熱不均。特別是一些焦炭的堆積密度相對較大，那么其溫度變化情況也會受到影響。第三，焦炭與循環(huán)冷卻風接觸的時間在爐內(nèi)也會具有明顯的差距，接觸時間不同，所造成的排焦溫度變化也會出現(xiàn)巨大差距。

4 紅焦氣化爐的特點及優(yōu)勢

紅焦汽化爐的結(jié)構(gòu)特點使得其在化工業(yè)生產(chǎn)之中更具優(yōu)勢，他的出現(xiàn)是結(jié)合干熄爐、BGL 爐等優(yōu)勢具體研究出的新型焦化生產(chǎn)設(shè)備，該項設(shè)備沒有明顯的缺點，同時也不存在任何的技術(shù)風險，在生產(chǎn)過程之中更加可靠安全。其主要原理是應用其中的常壓氣化在生產(chǎn)過程之中有機結(jié)合，但是由于在爐中的物料溫度具有顯著差別，使得當前企業(yè)生產(chǎn)過程之中與過去相比具有明顯的碳轉(zhuǎn)化率和氣化強度。舉例來說，紅焦氣化爐更加先進科學，首先，紅焦氣化爐內(nèi)部具有更高的高溫氣體還原層，這一裝置的主要作用是幫助出爐器提高有效成分，從而加大CO 與氫氣的含量。其次，碳氣化過程之中，該爐可以有效地加強焦炭顯熱，從而大幅度的降低氣化之中的原料消耗，節(jié)約能耗資源，幫助企業(yè)實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率。再而，這種氣化爐的造氣方式與傳統(tǒng)的氣化爐具有很大差別，連續(xù)常壓汽化是紅焦氣化爐的突出特點，還能有效的改善廢物排放狀況，降低空氣中的污染物含量，進而有效地提高空氣質(zhì)量。紅焦氣化爐能夠有效的控制內(nèi)部材料之間的耦合程度，使得氫氣生產(chǎn)更加科學低耗。最后，該生產(chǎn)爐能夠有效地幫助工業(yè)生產(chǎn)降低廢氣廢水產(chǎn)生，特別是傳統(tǒng)生產(chǎn)模式之下，工業(yè)企業(yè)會產(chǎn)生大量的廢棄物，這些廢棄物會對環(huán)境造成嚴重破壞，紅焦氣化爐能夠有效地實現(xiàn)廢物利用，節(jié)約污水處理成本，幫助企業(yè)降低生產(chǎn)價格，實現(xiàn)更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 紅焦烘爐方案

5.1 干熄焦烘爐應具備的條件

（1）紅焦運輸設(shè)備，上料裝置和卸料裝置的所有單體均符合試運行條件，系統(tǒng)聯(lián)動裝置也符合試運行條件。焦炭冷負荷聯(lián)動試驗合格，對準控制和調(diào)試完成，動作可靠，輔助系統(tǒng)正常工作。

（2）干熄焦主體的測量，檢測和控制系統(tǒng)（溫度，壓力，流速，相關(guān)文件級別，限制等）已投入使用并可以正常工作。

（3）氣體循環(huán)系統(tǒng)風扇及輔助設(shè)施已通過試運行。風扇的轉(zhuǎn)數(shù)和風量可以正常調(diào)節(jié)，并且測量，檢測和控制系統(tǒng)（溫度，壓力，流量，振動等）已經(jīng)投入使用并且可以正常工作。

（4）干熄焦鍋爐清潔工作已完成，并由鍋爐檢查協(xié)會（Boiler Inspection Institute）認證。鍋爐系統(tǒng)煉焦爐的每個單元都通過了測試。所有調(diào)節(jié)閥，截止閥和溢流閥均經(jīng)過安裝和調(diào)試，并且可以投入使用。測量，檢測和控制系統(tǒng)（溫度，壓力，流量等）已投入使用，并與中央控制室中的顯示保持一致。

（5）冷焦運輸皮帶機系統(tǒng)、環(huán)境除塵、除鹽水站都應試車合格，投入運行。

5.2 紅焦烘爐實施方案

進行紅焦烘爐過程之中，相應工作人員需要遵循以下分配方案：第一，工人在開始生產(chǎn)之前，首先要檢查各項裝備的實際運行狀況，確保內(nèi)部的各項工作設(shè)備符合正常的工作狀態(tài)，在開始工作之前，負責人員要檢修內(nèi)部的機械、電氣，保障生產(chǎn)安全。第二，工人在進行烘爐之前要完成相映的準備工作，例如將原有的干熄爐進行堆砌，安裝相應的堵板，并關(guān)閉鍋爐的人孔門，查看鍋爐的密封狀況，確保內(nèi)部的循環(huán)系統(tǒng)具有良好的氣密性。第三，再次檢驗裝置循環(huán)系統(tǒng)的相應功能，關(guān)閉爐內(nèi)的空氣導入孔，并將鍋爐底部的放水閥以及循環(huán)風機底部的放水閥進行打開，完成打開任務(wù)之后，有關(guān)人員要查看預存段的壓力調(diào)節(jié)狀況，確保爐蓋的閉合程度，進而明確循環(huán)氣體管道上的工作問題?？刂棋仩t的具體水位，確保其水位在-50mm 處。第四，裝入紅焦，并聯(lián)系主控室，通知相應的工作人員控制設(shè)備，在鍋爐開始工作之后，負責人員要確保各項信息符合生產(chǎn)要求，一旦操作過程中出現(xiàn)問題，有關(guān)人員要及時的手動調(diào)整，避免因為不正?，F(xiàn)象導致安全事故。

6 結(jié)語

節(jié)約能源，降低能源的消耗量是當前國家和企業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。目前從鋼鐵企業(yè)著手改革，實現(xiàn)鋼鐵焦化廠節(jié)能降耗的目標。鑒于此，我們可以采取紅焦顯熱回收、減少焦爐散熱、降低蒸汽消耗、實現(xiàn)節(jié)能化管理等措施，增強鋼鐵焦化廠員工的節(jié)能降耗意識，在實際工作中根據(jù)企業(yè)的特點，運用先進的技能技術(shù)和科學的管理經(jīng)驗，促進冶金焦化的可持續(xù)發(fā)展。