Microsoft Word - 干熄焦节能技术规范

中华人民共和国黑色金属行业标准干熄焦节能技术规范编制说明2一、工作简况1任务来源根据国家节能减排精神和钢铁行业结构调研的要求，2008年底由中国钢铁工业协会提出有关干熄焦节能技术推广和干熄焦节能技术规范的标准项目并提交上级主管部门立项。工信部于2009年以工信厅科[2009]104号“关于印发2009年第一批行业标准制修订计划的通知”中规定，由冶金工业信息标准研究院负责组织制定《干熄焦节能技术规范（计划号2009-1796T-YB）》行业标准。2主要工作过程接到本标准的制订通知后，由起草单位共同组成标准起草小组，负责《干熄焦节能技术规范》的标准制订工作。通过到企业考察、市场调研、查阅相关的国内外资料，于2009年7月召开了项目论证会，确定标准规范编写方向和编写提纲，2009年11月发文80余个单位调查了干熄焦使用情况和存在问题，经过对比分析，提出了标准草案初稿，在上述工作基础上2010年5月起草小组对初稿进行了认真讨论修改，提出本标准的征求意见稿。3标准编写原则本标准的起草按国家标准GB/T1.1-2009《标准化工作导则第一部分：标准的结构和编写》进行。在标准编写中要考虑有关国家标准、文件对焦化生产和节能的要求和规定，使干熄焦技术在炼焦行业的推广和使用更加合理、有序。4标准制订的必要性近几年我国钢铁行业迅速发展，钢铁生产规模的扩大导致对焦炭的需求快速增长。具有节能降耗，减少环境污染，提高焦炭质量的干熄焦技术符合国家产业政策，是国家鼓励发展的新技术项目、“十五”科技攻关重点项目。与传统的湿法熄焦相比，采用干熄焦技术既可以回收大量的红焦炭显热，用于供热或发电，还改善了焦炭质量，降低了炼铁成本，提高了生铁产量，同时又可避免大量酚、氧化物、硫化物及带粉尘的蒸汽对周围环境的污染。3干熄焦技术对炼焦工序可实现吨焦节能40千克标煤，按目前我国重点大中型钢铁企业高炉入炉焦比平均390千克/吨铁计算，干熄焦技术的采用可使吨钢能耗降低15千克标准煤。随着我国能源价格的调整和国家对环保要求的不断提高，干法熄焦正在逐步实现和推广。干熄焦技术发展到至今，虽然出现了不同的设备形式，但基本工艺流程大同小异，只是装焦、排焦、热量回收方式、循环气体除尘等方面有所不同。目前具有代表性的有德国TSOA公司设计的干熄焦工艺和日本新日铁设计的干熄焦工艺。中国现有的干熄焦工艺多数是引进国外技术和设备，目前冶金设计院已具备了干熄焦工艺设计能力，部分干熄焦装置国内也具备了加工能力,干熄焦装置设计和制造正在全部实现国产化。干熄焦大型化应形成系列，以降低干熄焦装置的建设投资和运行成本。干熄焦可以提高焦炭强度和回收红焦的热量，有利于环境保护，但对一些具体的工况要求，节能要求、环保要求还不全面。因此制定本标准非常有必要。二、干熄焦工艺及优缺点1干熄焦CDQ（CokeDryQuenching）技术是国内外钢铁企业回收产品显热普遍采用的成熟技术，是相对于常规的应用水熄灭炙热红焦的湿熄焦而言的，即采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法。干熄焦能回收利用红焦的显热，改善焦炭质量，减轻熄焦操作对环境的污染。2干熄焦的工作原理是利用冷惰性气体(主要成分为氮气，温度170~190℃)在干熄炉中与炼焦炉推出的大约为1050℃的赤热焦炭逆向流动（惰性气体被加热到700~850℃)直接换热，从而冷却焦炭（200℃）。吸收焦炭热量的惰性气体（850℃）经除尘后将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽。最后将产生的余热蒸汽再送往汽轮机发电。3干熄焦工艺流程44干熄焦的优点和缺点4.1优点干熄焦与湿法熄焦相比能提高焦炭强度和降低焦炭反应性，对高炉操作有利，尤其对质量要求严的大型高炉用焦炭，干熄焦更有优势（降低高炉燃料比、增加出铁比，提高炉顶温度，增加煤粉喷吹量），同时减少对大气造成污然。（见表1）干熄焦回收红焦废热产生蒸汽，可用于发电，避免了生产等量气燃煤而对大气的污染（5-6t蒸汽需要1吨动力煤）。对规模为100万t/a焦化厂而言，采用干熄焦技术，每年可以减少8-10万吨动力煤燃烧对大气的污染。相当于少向大气排放144吨-180吨烟尘、1280吨-1600吨SO2,尤其是每年可以减排10万吨-17.5万吨CO2。采用干熄焦可以节水，宝钢平均每吨焦炭节水大于0.44吨。采用干熄焦技术降低炼焦能耗50-60kgce/t焦。表1干熄焦与湿式熄火对比对环境影响提高焦炭强度排出粉尘（g/t焦炭）气体（Nm3/t焦炭）冷状态强度高温反应后强度湿式熄火200-400蒸汽大约700，CO和CO2约284.558.1CDQ3无CO2排放8660.654.1.1提高焦炭质量同湿法熄焦相比，避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响，其机械强度、耐磨性、真比重都有所提高。焦炭M40提高3％-8％，Ml0降低0.3％-0.8％，且焦炭的热反应性(CSR、CIR)均有所改善，焦炭M40提高1％，这对降低炼铁成本，提高生铁产量极为有利，尤其对采用喷煤粉技术的大型高炉效果更加明显。炼铁焦比下降5千克/吨，产量则提高4％。在保持原焦炭质量不变的情况下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10-20%，有利于保护资源，降低炼焦成本。4.1.2回收显热、节能降耗同湿熄焦相比，干熄焦可回收利用红焦约83％的显热，每干熄1t焦炭回收的热量约为3.9-4.0MPa、450℃蒸汽0.45-0.55t。而湿熄焦没有任何能源回收利用。4.1.3降低有害物质的排放，保护环境湿熄焦产生大量酌酚、氰化合物和硫化合物等有害物质（每熄一吨红焦炭就要将0.5t含有大量酚、氰化物、硫化物及粉尘的蒸汽）自由排放，严重腐蚀周围设备并污染大气，这些污染物占炼焦过程对外排放水污染物的三分之一。干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，并配备良好有效的除尘设施，可以免除对周围设备的腐蚀和对大气的污染。干熄炉炉顶装焦及炉底排、运焦产生的粉尘以及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经除尘地面站净化后，以含尘量小于100mg/m3的高净化气体排气。见表2。表2干熄焦工艺与湿熄焦工艺污染对比（kg/h）生产方式酚氰化物硫化物氨焦尘一氧化碳湿熄焦334.27.014.013.421.0干熄焦无无无无7.022.34.2缺点4.2.1干熄焦工艺的不足在于熄焦过程中红焦与循环气体发生少量的化学反应，要损失部分焦炭。现阶段一般约损失0.3-0.8%，随着干熄焦工艺的不断完善和改进，焦碳损失率正在逐渐降低。4.2.2再就是这种工艺方式存在着投资大、设备机型大制造难、运行时间长、运行费用高、故障多生产保证差、安全保证难度大、除尘系统要求高等问题。6三、国内外干熄焦使用概况1干熄焦（CDQ）起源干熄焦（CDQ）起源于瑞士，最早的干熄焦装置是1917年瑞士舒尔查公司在丘里赫市炼焦制气厂采用的。20世纪40年代，前苏联、德国、日本、法国、比利时等许多国家，相继研究干熄焦技术，采用了构造各异的干熄焦装置，干熄焦装置经历了罐室式、多室式、地下槽式、地上槽式的发展过程，由于处理能力都比较小，发生蒸汽不稳定、投资大等因素，这一技术长期未得到发展；到了20世纪60年代，前苏联在干熄焦技术工业化方面取得了突破性进展，在切列波维茨钢铁厂建造了带预存室的地上槽式干熄焦装置，处理能力达到52-56t/h。这种带预存室的地上槽式干熄焦工业装置解决了过去干熄焦装置发生蒸汽不稳定等问题，实现了连续稳定的热交换操作。70年代由于能源危机，促使了干熄焦技术得到长足发展。目前，CDQ在向大型化方向发展，日本福山厂处理红焦能力已达到200t/h，产生的蒸汽量为116.5t/h，小时发电量为34200kW。德国单槽处理能力最大的250t/h超大型干法熄焦装置也正在运行。2国际上有代表性的装置国际上以日本新日铁、JFE、德国蒂森·斯梯尔·奥托公司干熄焦（开发了带冷却栅和冷却壁的干熄焦装置）为代表技术较为先进。这些公司在扩大干熄焦装置能力、改善冷却室特性、热平衡、物料平衡、自动化、环保等方面实现了最佳化设计，并形成了各自的特点（见表3），表3乌克兰、日本、德国干熄焦技术对比表项目乌克兰日本德国处理能力，t/h50、7056~25075~170控制方式三型仪表三电一体化三电一体化气料比，m3/t1500~175012001000干熄焦槽形状圆形圆形方形、带水冷栅和水冷壁一次除尘器有有无装料料钟无有无吨焦能耗，kWh221713开发时间20世纪60年代20世纪70年代20世纪80年代73发展方向随着干熄焦技术的推广应用，干熄焦设备的高效化、大型化成为二十一世纪的发展趋势。日本相继开发设计并建成了单槽处理能力分别为110t/h、150t/h、180t/h、200t/h以上的大型干熄焦。干熄焦大型化，带来了工艺技术和装备的一系列改进，使干熄焦技术发展到一个新的水平。4我国干熄焦发展概况4.1干熄焦技术的应用我国干熄焦技术的应用始于1985年，上海宝钢一期工程引进日本4×75t/h干熄焦装置并投产。同年，上海浦东煤气厂引进前苏联2×70t/h干熄焦装置，并于1994年投产。1991年和1997年宝钢二期、三期采用日本技术的两组4×75t/h干熄焦，1999年济钢采用乌克兰技术的2×70t/h干熄焦，2001年首钢采用日本技术的1×65t/h干熄焦装置，2003年马钢的干熄焦工程被列入“九五”国家重大引进技术消化吸收项目—干熄焦消化吸收创新“一条龙”项目工程，是国内第一条自行设计制造，国产化率达90%以上的干熄焦装置。此外，近几年武钢、鞍钢、昆钢、南钢、杭钢、涟钢、通钢等企业也都新建了干熄焦工艺。4.2我国干熄焦技术应用的发展近几年我国干熄焦正向大型化和系列化发展，且干熄焦能力已居世界第一。最新资料显示，目前我国在建和已投产的干熄焦装置共125套，占我国机焦产能的33.6%，相当于我国2007年钢铁工业耗焦总量的42%。表4我国投产的干熄焦装置企业名称干熄焦能力，t/h投产时间技术来源宝钢一期75t×41985新日铁宝钢二期75t×41991新日铁宝钢三期75t×41997新日铁宝钢浦东70t×21994乌克兰济钢70t×21999乌克兰首钢65t×12001新日铁首钢首钢迁安2007.128武钢1号干熄焦140t×22003.12新日铁马钢125t×12004华泰鄂钢125t×1水钢150t×1沙钢140t×3鞍钢140t×2昆钢120t×1通钢100t×1湘钢75t×1攀钢煤化厂145×12006.1.26南钢焦化厂140×12006.4.26杭钢焦化厂75×12006.5.19上海焦化有限公司75×12006.6.5涟钢焦化厂1501×2006.6.18唐钢炼焦制气厂150×12006.6.26合计735×64.2.1鞍钢1号干熄焦装置是鞍钢1号、2号焦炉的配套项目，采用目前国内新型干熄焦技术，是世界上工艺及设备最先进的干熄焦工程之一。鞍钢干熄焦最大处理能力和排焦能力分别为140t/h和155t/h，年处理焦炭达100万t，设备国产化率达到90％以上。按现有干熄焦处理规模，鞍钢每年可以减少8～10万t动力煤燃烧带来的大气污染。4.2.2济钢6、7号焦炉150t/h干熄焦工程引进了新日铁的最新技术，国内首家采用高温高压自然循环锅炉，采用多项国内先进技术，配备世界最先进的焦炉节能环保工艺。工程由新日铁、首钢设计院联合设计，每小时可处理焦炭150t，产蒸汽86.3t，年干熄焦炭112万t，发电17600多万kW·h，是目前国内规模最大的干熄焦装置之一。4.2.3沙钢干熄焦工程有1号、2号两座干熄焦工程，采用了高压余热锅炉技术；焦罐提升卷扬机地面化，减少了主体钢结构；大悬臂结构直接吊装焦罐等先进技术。每座装置熄焦能力达140t/h，锅炉蒸汽量为91t/h，蒸汽压力高达12.8kPa，蒸汽温度为450℃，是目前国内自动化程度最高、锅炉压力最高的一种新型干熄焦技术，也是世界上工艺及设备最先进的干熄焦工程之一。五、我国干熄焦的装置情况及问题纵观国内现有干熄焦工艺装置，包括多数国外干熄焦工艺装置，无一例外的9都是干熄炉设在