焦化企業(yè)施行全部干法熄焦的可行性分析

袁 超

(山西焦煤集團(tuán) 焦化產(chǎn)業(yè)局，山西 太原 030024)

干法熄焦是國家政策鼓勵的節(jié)能環(huán)保、資源綜合利用項目，具有減少污染、節(jié)約能源、提高焦炭質(zhì)量等優(yōu)點[1].從1985年我國引進(jìn)第一套干法熄焦裝置后，干法熄焦技術(shù)的應(yīng)用在國內(nèi)得到了快速發(fā)展，目前我國已經(jīng)成為世界上系列最為齊全、處理焦炭能力最強(qiáng)、高中壓蒸汽均可生產(chǎn)的干法熄焦生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用大國[2].隨著國家環(huán)境治理力度的不斷加強(qiáng)、節(jié)能降碳技術(shù)的推廣和鋼鐵工業(yè)大容積高爐對焦炭質(zhì)量要求的提高，是否配套干熄焦裝置將成為限制焦化企業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵。

1 干法熄焦與濕法熄焦對比情況

1.1 技術(shù)與投資方面

1)濕法熄焦是在熄焦塔用水噴淋冷卻熄滅焦炭，熄焦產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)熄焦塔頂而排入大氣。濕法熄焦工藝有低水分熄焦、二次熄焦、穩(wěn)定熄焦等，技術(shù)簡單，容易操作，且投資較省。

2)干法熄焦是采用惰性循環(huán)氣體在密閉的干熄爐內(nèi)對紅焦進(jìn)行冷卻，并中壓(或高壓)蒸汽。干法熄焦裝置的裝焦、排焦及風(fēng)機(jī)后放散等處產(chǎn)生的煙塵均進(jìn)入干法熄焦地面站除塵系統(tǒng)除塵后排放。干法熄焦自動化水平較高，技術(shù)復(fù)雜，操作困難，且投資較高(100萬噸/年焦化建設(shè)干法熄焦裝置需1.5～2億元)。

1.2 環(huán)保方面

1)濕法熄焦產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)熄焦塔頂而排入大氣，其中含有氨、酚等有害或有毒物質(zhì)，少量粉焦也被帶入大氣，污染周圍環(huán)境。濕法熄焦噸焦約排放酚0.12 g、氨4 g、粉塵2.15～7.1 g.

2)干法熄焦采用惰性循環(huán)氣體在密閉的干熄爐內(nèi)對紅焦進(jìn)行冷卻，可以避免對周圍設(shè)備的腐蝕和對大氣的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦?fàn)t出焦的粉塵污染也更易于控制。干熄爐爐頂裝焦及爐底排焦產(chǎn)生的粉塵以及循環(huán)風(fēng)機(jī)后放散的氣體、干熄爐預(yù)存段放散的少量氣體經(jīng)脫硫裝置(或煙氣脫硫脫硝裝置)、除塵地面站凈化后再排入大氣[2].干法熄焦噸焦約排放粉塵7.5 g、二氧化硫22.5 g[3].

1.3 能耗方面

從焦?fàn)t推出的紅焦溫度在900～1 100 ℃，紅焦的顯熱占煉焦能耗的35%～40%.干法熄焦可回收利用紅焦約83%的顯熱，噸焦綜合能耗較濕法熄焦降低約20千克標(biāo)準(zhǔn)煤，濕法熄焦存在一定的能源浪費問題，同時干法熄焦存在0.9%～1.5%的焦炭燒損率[4].

1.4 焦炭質(zhì)量方面

干法熄焦比濕法熄焦焦炭顯微強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度以及熱性能均有明顯改善，M40可提高2%～5%，M10可降低0.2%～0.5%，反應(yīng)性有一定程度的降低[5].

干法熄焦過程中焦炭緩慢冷卻，降低了內(nèi)部熱應(yīng)力，網(wǎng)狀裂紋減少，氣孔率低，因而其轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高，真密度也增大。干法熄焦過程中焦炭在干熄爐內(nèi)從上往下流動時，增加了焦塊之間的相互摩擦和碰撞次數(shù)，大塊焦炭的裂紋提前開裂，強(qiáng)度較低的焦塊提前脫落，焦塊的棱角提前磨蝕，這就能改善治金焦的機(jī)械穩(wěn)定性，并且塊度在70 mm以上的大塊焦減少，而25～65 mm的中塊焦相應(yīng)增多，也就是焦炭塊度的均勻性提高了。

干法熄焦時焦炭在干熄爐的預(yù)存段有保溫作用，相當(dāng)于在焦?fàn)t里燜爐，進(jìn)行溫度的均勻化和殘存揮發(fā)分的析出過程；濕熄焦時焦塊表面和氣孔內(nèi)因水蒸發(fā)后沉積有堿金屬的鹽基物質(zhì)，使焦炭反應(yīng)性提高，而干法熄焦過程不發(fā)生這種沉積，因而其反應(yīng)性較低。

2 全部干法熄焦后存在的問題及解決方案

2.1 廢水系統(tǒng)平衡問題

1)存在的問題。

目前焦化企業(yè)配套污水生化處理系統(tǒng)，通常采用A/O工藝，主要包括A2/O2、A2/O、A/O2工藝。生化系統(tǒng)處理后的廢水COD、氨氮、揮發(fā)酚一般分別可達(dá)到120 mg/L、10 mg/L，0.3 mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級標(biāo)準(zhǔn)要求，符合熄焦用水水質(zhì)要求。大部分焦化企業(yè)將處理后的生化廢水作為熄焦補(bǔ)充水，實現(xiàn)了企業(yè)循環(huán)利用，可做到不外排。

干法熄焦工藝不消耗廢水，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)產(chǎn)生的處理后的生化廢水可用于沖渣，可做到不外排。但獨立焦化企業(yè)產(chǎn)生的生化廢水循環(huán)利用途徑有限，廢水系統(tǒng)無法有效平衡。

2)解決方案。

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)可實現(xiàn)處理后的生化廢水循環(huán)利用，獨立焦化企業(yè)必須建設(shè)廢水深度處理和濃鹽水提鹽裝置，以實現(xiàn)廢水零排放，達(dá)到廢水系統(tǒng)平衡。但目前焦化行業(yè)中建設(shè)濃鹽水提鹽裝置較少，少數(shù)建設(shè)濃鹽水提鹽裝置的企業(yè)主要采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝，濃鹽水提鹽技術(shù)的可靠性還在進(jìn)一步探索，裝置提取鹽類進(jìn)一步綜合利用還存在一定的限制。

2.2 干法熄焦裝置備用問題

1)存在的問題。

a)受常年高負(fù)荷、非均衡性操作及耐材質(zhì)量、生產(chǎn)管理等因素影響，目前國內(nèi)投產(chǎn)的干熄焦，特別是干熄焦砌體的使用壽命并不理想，絕大多數(shù)干熄焦需要1 年小修(需停產(chǎn)20～25天)，3 年中修(需停產(chǎn)45～50天)，5年大修(需停產(chǎn)60～70天)[5].國內(nèi)大部分鋼鐵焦化聯(lián)合型和大規(guī)模獨立型焦化企業(yè)的焦?fàn)t均采用干熄焦為主、濕熄焦備用的熄焦方式。干熄焦裝置停車檢修期間無法進(jìn)行干法熄焦，需采用濕法熄焦。如全部實現(xiàn)干法熄焦，則必須建設(shè)備用干法熄焦裝置?，F(xiàn)有焦化企業(yè)布局固定，由于可利用位置有限，新建備用干法熄焦裝置難度較大。

b)建設(shè)備用干法熄焦裝置后，如果采用一開一備的運行模式，計劃性檢修時，備用干法熄焦裝置可提前升溫，不影響干熄焦率，如突發(fā)異常情況，備用干法熄焦裝置無法使用，為保證生產(chǎn)連續(xù)運行，需采用濕法熄焦；如果采用干法熄焦裝置全開的運行模式，可實現(xiàn)全部干法熄焦，但會造成干法熄焦裝置負(fù)荷率降低，噸焦綜合能耗、運行成本增加。

2)解決方案。

a)新建企業(yè)配套建設(shè)備用干法熄焦裝置，實現(xiàn)全部干法熄焦；根據(jù)企業(yè)實際運行情況，確定合理的運行模式，確保噸焦綜合能耗、運行成本最優(yōu)。

b)現(xiàn)有企業(yè)實施干法熄焦改造，采用干法熄焦為主、濕法熄焦為輔，干熄和濕熄混用的模式，熄焦塔采用雙層折流板等高效抑塵設(shè)施。

2.3 運輸、裝卸車除塵問題

1)存在的問題。

a)干法熄焦粉塵產(chǎn)生點位較多，主要包括干熄爐爐頂裝焦及爐底排焦產(chǎn)生的粉塵及循環(huán)風(fēng)機(jī)后放散的氣體、干熄爐預(yù)存段放散、輸焦皮帶、焦倉篩焦樓、焦倉放焦口等部位，粉塵治理、人員操作及管理難度較大。

b)目前焦化企業(yè)生產(chǎn)焦炭的用戶主要為鋼廠，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)采用密閉皮帶直接運輸至煉鐵料倉或料場。首鋼遷安鋼鐵公司、燕山鋼鐵公司、廣西盛隆冶金公司、寶鋼德盛不銹鋼公司等少數(shù)鋼廠有干熄焦炭火車卸車裝置，華菱鋼鐵公司、太鋼集團(tuán)、韶關(guān)冶煉廠、凌源鋼鐵公司等多數(shù)鋼廠無干熄焦炭火車卸車裝置，獨立焦化企業(yè)無法采用火車銷售干熄焦炭；首鋼遷安鋼鐵公司、山西高義鋼鐵公司、山西建邦集團(tuán)有限公司等部分企業(yè)可實現(xiàn)干熄焦炭汽車卸車。

2)解決方案。

a)配套建設(shè)完整的集塵和地面除塵站除塵系統(tǒng)，保證各個點位產(chǎn)生的粉塵能夠有效收集、處理，達(dá)標(biāo)排放。

b)干熄焦炭皮帶輸送機(jī)采用密閉方式，落料點設(shè)除塵器。干法熄焦裝置和焦倉配套地面除塵站，并選擇高效覆膜濾袋。

c)開發(fā)大型鋼廠客戶，并根據(jù)不同的客戶選擇不同的運輸方式。有干熄焦炭火車卸車裝置客戶，選擇火車運輸焦炭；有干熄焦炭汽車卸車場所的客戶，采用汽車或者集裝箱運輸焦炭；針對干熄焦炭無法卸車的客戶，采取焦炭加水或者直接銷售濕熄焦炭。

2.4 影響焦化企業(yè)產(chǎn)能釋放問題

1)存在問題。

現(xiàn)有焦化企業(yè)實施干法熄焦裝置改造，受布局影響，建設(shè)干法熄焦裝置位置受限，可能建在焦?fàn)t端臺側(cè)或者更遠(yuǎn)的位置，造成單爐操作時間增加，影響產(chǎn)能釋放。

2)解決方案。

焦化企業(yè)根據(jù)干法熄焦裝置建設(shè)位置，充分分析干法熄焦和濕法熄焦單爐操作時間對產(chǎn)能釋放的影響，在保證干熄焦率的前提下，采用干法熄焦為主、濕法熄焦為輔，干熄和濕熄混用的模式。

3 建 議

1)現(xiàn)有焦化企業(yè)備用干法熄焦裝置難度大且多數(shù)焦炭用戶無干熄焦炭卸車裝置，因此現(xiàn)有焦化企業(yè)實現(xiàn)全部干法熄焦較為困難，建議現(xiàn)有焦化企業(yè)采用干法熄焦為主、濕法熄焦為輔，干熄和濕熄混用的模式，鼓勵采用全部干法熄焦。

2)新建焦化企業(yè)布局靈活，可有效解決備用干法熄焦裝置問題，不會因為干法熄焦裝置年修而影響系統(tǒng)運行，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和獨立焦化企業(yè)都可以采用全部干法熄焦。