干熄焦技术的应用

浅论干熄焦技术的应用范伯云(技改部)摘要焦化厂是钢铁企业耗能大户之一。在能源日益严重的今天,炼焦炉应用干熄焦(装置)技术是节能的重要途径和方向。据国内外生产实践表明,炼焦炉应用干熄焦(装置)技术可生产中压蒸汽0.45t/t焦,相当于回收标准煤36.59kg/t焦。同时,可以提高焦炭质量,降低高炉焦比,提高高炉生产能力,有较好经济效益。关键词炼焦炉干熄焦节能1概述在能源问题日益严重的今天,国内外的炼焦工作者在炼焦节能技术方面进行着不懈努力,并取得卓有成效的效果。例如,干熄焦技术应用取代传统的湿法熄焦,就是一个突出的例证。至目前为止,世界上有10多个工业发达国家和地区普遍采用了干熄焦技术与装置。80年代以来,我国宝钢和浦东煤气厂先后上了干熄焦生产装置,普遍都取得了较好经济效益。济钢和鞍钢引进前苏联的2x70t/h干熄装置正在建设中。武钢正在筹建一套1x140t/h较为现代化的干熄焦装置,是经国家计委批准立项的九五重点节能项目。近年来,国家有关部门确定干熄焦技术(装置),是节能的重要措施,极力推广应用。但也有不少人认为该装置投资高,回收期长,虽是改善环境的项目,但其经济效益不佳等等。这种观点在很大程度上阻碍了该技术的推广应用。实际上干熄焦有回收热能,改进焦炭质量,改善环境的综合效益。现就焦炉耗热状况及干熄焦装置(技术)的节能经济效益及环保等方面浅谈一点意见。2炼焦炉的能耗钢铁工业是国民经济耗能大户,约占全国能源耗量的12%～14%［1］。焦化厂是钢铁工业能源重要入口和转化单位,同时,也是耗能大户。国内炼焦工序能耗为170～175kg(标准煤)/t(焦),其中炼焦炉的自身耗热量为10465～10884J/kg湿煤(含水份7%),换算成干基,并且煤的成焦率按75%计算,得到的炼焦炉耗热量为122～127kg(标准煤)/t(焦)。根据焦炉热平衡测量结果,炼焦炉热量大致分布如下:焦炉炉体散热11%;燃烧废气带走热量19%;荒煤气带走热量30%;红焦带走热量40%。要回收炼焦炉余热一般情况下是困难的。如废气带走一部分热量,主要是为了保证烟囱根部应维持在200℃左右的温度,才能使烟囱有一定吸力,以维持焦炉正常加热;荒煤气带走的热量,不少焦化厂曾用上升管水套,生产一部分蒸汽,但由于引起上升管内焦油结疤严重,难以清除,并且水套上升管易串漏,水汽漏至炭化室内,影响焦炉正常生产,故该技术停止了应用;焦炉炉体散热方面采取了不少措施,如对废气盘、蓄热室封墙等部位铺贴隔热材料,估计可减少总散热量10%(占焦炉总耗热量1%);目前,取得较好效果的是利用干熄焦装置(技术)回收红焦显热,用来生产蒸汽,蒸汽又可用来发电,据国内外一些生产厂家范伯云,男,高级工程师的实践,可回收红焦显热的80%。3干熄焦技术的发展最早的干熄焦方法是瑞士开发的。1917年瑞士的舒采尔(sulier)公司首先研究了干法熄焦工艺,并建成了第一套干熄焦装置。当时,由于干熄焦尚存在一系列的工艺技术问题,且在经济上不合算,所以干熄方法没有得到推广应用。20～40年代前苏联、前联邦德国、英国、比利时、瑞士等国家不断地研究干熄焦技术。到60年代前苏联在干熄焦技术方面取得了突破性进展,实现了连续稳定生产,取得了专利发明权,在国内广泛推广应用,至目前为止,约40%的焦炭采用干熄焦,多数为52～70t/h的中型装置。70年代的世界能源危机,使干熄焦技术得到了进一步发展。当时,日本引进了前苏联专利,并在装置的大型化、自动化、环境保护等方面做了大量改进工作,至1994年底日本已建成31套干熄焦装置,并提高了单台套装置处理能力,其中100t/h以上的有17套。80年代前联邦德国又发明了水冷壁式干熄焦装置,有效地减少了循环气体量,减少了循环系统设备,并降低了运行费用。我国宝钢1985年引进了日本70年代技术4x75t/h干熄焦装置。1991年和1997年宝钢二期和三期工程相继建成了4x75t/h装置;1994年浦东煤气厂引进前苏联2x70t/h干熄焦装置建成投产;目前济钢和鞍钢正在建设2x70t/h干熄焦装置;武钢正在筹建具有90年代水平的1x140t/h干熄焦装置。深信,随着环境保护要求的提高,节约能源的重要,干熄焦技术将会得到广泛应用。4干熄焦的节能干熄焦装置的节能应包函二个内容,一是装置生产的蒸汽和用蒸汽发电回收的能源;另一方面是装置运行所必须消耗的能源,如水、电、蒸汽、氮气、空气、煤气等。要想有好的节能效果,必须尽可能多生产蒸汽(或发电)和减少装置的运行能耗。根据武钢7号、8号焦炉的设计指标,干熄焦装置生产的蒸汽(发电)和消耗如下:年产焦炭110万t,干熄焦每年运行345天(检修20天)、蒸汽发生量为0.45t/t焦,相当于56t/h,年产蒸汽46.78万t(压力1.8MPa);发电2850kW/h,年发电23598000kWh。蒸汽和电折合标准煤50013t/a。干熄焦运行总能耗折合标准煤为9534t/a。产出减去消耗,年回收能源40245t标准煤,相当于t焦回收标准煤36.59kg,即就是炼焦耗热量可由122～127kg标准煤/t焦降至85～90kg标准煤/t焦。其焦化厂炼焦工序能耗可由170～175kg标准煤/t焦降至133～138kg标准煤/t焦。由于干熄焦装置可生产56t/h蒸汽,可自行解决焦化厂用汽量的1/4以上,对公司紧缺蒸汽也有缓解。另据宝钢生产操作数据,蒸汽量可达到0.5～0.54t/t焦的水平,当然这与操作条件有关。5经济效益有相当多的人认为干熄焦技术先进,环境效益明显,但工程投资高,偿还期长,经济效益不佳。以武钢焦化厂7号、8号焦炉干熄焦装置的财务计算和评价表明,主要有以下明显效益。(1)回收焦炭的显热80%,用来生产蒸汽和发电,年回收能源40245t标准煤;(2)可获得质量更好的焦炭。干熄焦在煤源不变的条件下可提高焦炭质量。根据日本、前苏联、前联邦德国等国的检测和实践,焦炭的M40可提高2%～8%,M10降0.5%～1.0%,高炉焦比降2%～4%,高炉生产能力提高1%～3%。7号、8号焦炉干熄焦按高炉焦比降2%,高炉能力提高1%计算,每t焦炭可多获利润22元。(3)根据财务计算,该项目全投资内部收益率(税后)可达12.71%,明显高于基准收益率(7%);全投资回收期税前7.46年,税后7.69年(含建设期一年),这在冶金行业的效益是较好的。(4)能防止对空气和水域的污染。由于熄焦过程是用惰性气体在密闭的循环系统中进行,因此不产生焦炭粉尘和含酚氰的烟气及水蒸汽散发到空气中。由于不需熄焦用水,故不对水域产生污染。(5)减少了工业用水。(6)易于实现操作自动化。6结论干熄焦技术是先进的,是冶金行业节能降耗的重要措施之一。干熄焦装置不仅仅是改善环境的项目,而且也是经济效益较好的项目,年产110万t的两座焦炉每年可回收能源40245t标准煤,延伸效益可使高炉降低焦比2%,提高产量1%,相当于每t焦炭创效益22元,年获利2420万元。我国目前拥有大中型焦炉200座,占全国焦炭产量的80%左右(4000万t/a),如果有80%焦炭使用干熄方法,每年回收能源折合标准煤约110万t,相当于一个中型煤矿的年产量,可以说,干熄焦技术的推广应用,是今后大中型焦炉节能技术的发展方向。参考文献1燃料与化工.1987(1)2李哲浩.炼焦新技术.19873燃料与化工.1988(2)(收稿日期:1998-03-10)