200万吨焦炭焦化厂炼焦车间设计(编辑修改稿)

200万吨焦炭焦化厂炼焦车间设计(编辑修改稿)内容摘要：

焦化企业主要技改途径是用现代化的大容积焦炉取代老损焦炉。 德国考伯斯公司为曼内斯曼焦化 厂建造了有效容积 70m3大容积焦炉 ， 炭化室高 ， 宽 ， 长 18m。 鲁尔煤业公司的凯泽斯图尔焦化厂投资 12亿马克 ，历经 5年设计建成煤处理量 7700t/d， 有效容积 200万 t/a大容积焦炉 ， 炉宽， 高 ， 长 ， 焦炭处理能力250t/h。 该座焦炉由于炭化室加宽 ， 适应煤种较多 ， 且推焦次数减少 ， 污染降低。 从环保重点出发 ， 德国甚至提出了建设有效容积 225m3超大炭化室设想 :长 25m，高 ， 宽 据有关资料估算 ， 焦炉炭化室高 度由 6m、 、 7m， 其生产能力可分别提高 60%、 80%或 100%。 我国 、 、 6m高的焦炉运行多年 ， 已经商业化 ， 高 8m焦炉建立了 3孔试验炉。 独联体国家正在设计的大容积焦炉 ， 炭化室容积达 (高 ， 宽 ， 长 )。 国外资料报道 ， 大容积焦炉的最大优点是基建投资省 ， 然而国内有关专家认为 ， 焦炉并非越大越好 ， 6m焦炉与 、改善焦炭质量以及煤种适用范围上并无优势而言。 当国内 ， 国内炼焦行业也许会重新评价 6m焦炉 [4]。 大容积焦炉存在的问题 :美国的大容积焦炉都出现了砌体过早损坏的现象 ，美国黑色冶金设计院确定炭化室高 6m及以上焦炉平均使用寿命 15年。 炭化室高7m的焦炉必须供应配煤组成较好的煤料 ， 以保护砌体和保证正常生产操作。 大容积焦炉不适用煤预热 ， 美国及英国钢铁公司的雷德卡尔冶金厂也证实了这一点。 显然 ， 大容积焦炉在各方面要求都比常规炭化室焦炉要高。 因此 ， 虽然大型焦炉是发展方向 ， 但各国要根据国情、技术水平和设备制造水平来确定焦炉规模和尺寸。 巨型炼焦反应器 巨了单型炼焦反应器 是为了克服传统室式焦炉大型化所受的多种因素限制 ，特别是炉墙变形等问题而开发的。 20世纪 80年代后期 ， 以德国为主的欧洲炼焦专家提出室式巨型炼焦反应器和煤预热及干熄焦相结合的方案 ， 该方案经两次工业试验后于 1990年由 “欧洲炼焦技术中心 ”进行专门的设计和试验工作。 1993年 4月 ， 6 巨型炼焦反应器示范装置 (炭化室高 10m， 宽 850mm， 长 10m， 长度只是工业规模的一半 )在埃森市的普罗斯佩尔焦化厂开始运行 ， 生产 15个月后 ， 即 1994年 7月完成了技术修改和完善工作 ， 现正朝工业化方向推进。 巨型炼焦反应器商业化进程受以下诸 因素制约 :（ 1)炼焦反应器装置变为由多个巨型炼焦反应器单元组成的炉组就必须将推焦和出焦操作的机械设计为移动式 ， 将会大幅度增加该机械重量。 (2)能力的大幅度提高 ， 对系统的可靠性要求也随之提高。 (3)与煤预热联合的大型生产装置还有待于进一步开发。 有关专家认为解决上述问题不存在技术障碍 ， 主要问题是需要大量资金并需依托大规模的工程才能实施。 欧洲炼焦技术中心的专家在寻找巨型炼焦反应器使用厂家时 ， 世界产焦大国的中国 ， 是其主要选择对象之一。 1996年 8月 ， 他们曾主动邀请中国的焦化专家考察巨型炼焦反应器示范装置 ， 共同探讨巨 型炼焦反应器工艺。 日本 SCOPE21 的炼焦技术 该技术的特点是将配入 50%的非粘结性煤 ， 在入炉前快速预热到 350℃ ～400℃ ， 使煤接近热分解温度 ， 以改善煤的粘结性 ， 预热煤中的细粉热压成型 ，而后与粗粒煤混合装炉。 故装炉煤的堆密度提高 (约 850kg/m3)， 焦炉用高导热性的 70mm～ 75mm的炉墙砖 ， 在焦炉中加热到 700℃ ～ 800℃ 的焦饼 ， 放入干熄焦预存段进行再加热使焦饼最终温度达 1000℃ 左右。 各国炼焦同行在等待该工艺的工业实践结果 [6]。 捣固焦炉 捣固焦炉过去费用高 ， 现已通过将捣固机 操作效率提高一倍和在捣固焦炉上采用大容积炭化室得到补偿。 捣固工艺的进一步研究课题是通过捣固箱进一步现代化来减少捣固工艺流程的能耗 ， 缩短捣固压实时间和提高整个煤饼密度的均匀性。 捣固炼焦工艺是成熟的 ， 设备是可靠的 ， 炭化室高 、 ，我国已有几十年的生产实践。 炭化室高 6m的捣固焦炉 ， 由于增加了捣固机锤头重量 (4m高 320kg， 6m高 450kg～ 480kg)， 提高了煤饼的堆密度和稳定性 ， 可以保证正常生产 ， 这一点已被德国焦化工业十几年生产实践所证实。 同先进国家相比 ， 我国捣固焦炉发展缓慢 ， 主要原 因是捣固技术落后 ， 捣固机锤头少 ， 重量轻 ， 捣固锤加煤布料和游动均由手工操作。 此外捣固频率低 ， 自动化程度差等致使捣固焦炉大型化进展缓慢。 近年来西安重机厂、大连重机厂、鞍山焦耐院等单位进行了新型捣固机试验研究 ， 虽然取得一定成果 ， 但与国外相比仍存在一定差距。 因此 ， 国内要实现捣固焦炉大型化 ， 有必要引进国外先进的设备或引进捣固机械的软件。 7 我国优质炼焦煤所占比例不大 ， 分布也不合理 ， 尤其东北、华东两地区气煤资源丰富 ， 焦煤和肥煤短缺。 而这两个地区又是我国重要的钢铁基地 ， 炼焦能力占全国一半以上 ， 因此为提高焦炭产量 ， 这两个地 区尤其应大力发展捣固炼焦工艺。 另一方面 ， 我国现有炼焦能力中 ， 顶装炉超过 97%， 限制了气煤配入量。 因此为使我国炼焦炉构成与国内炼焦煤资源相适应 ， 立足国内资源提高冶金焦质量 ， 必须改变目前单一的炼焦炉结构。 “发展捣固焦炉 ， 调整炼焦炉构成 ”已成共识 ， 国内已到了非发展捣固焦炉不可的地步了。 干法熄焦（ CDQ）技术 干法熄焦工作原理是利用以 N2为主要成分的惰性气体来冷却、窒息红焦，惰性气体在系统内由风机循环，被红焦加热后进人废热锅炉，锅炉产生的蒸汽用于发电。 流程：成熟的红焦 ， 从炭化室中推入焦罐 ， 装有红焦的焦 罐 ， 用焦罐车运升至提升塔 ， 由提升机提升到干熄槽 ， 在冷却室中与冷惰性气体进行热交换 ， 冷却到 250℃ ， 冷却的焦炭 ， 由干熄槽底部排焦设备排至胶带输送机 ， 送往用户。 冷惰性气体由循环风机送入干熄槽 ， 温度升至 800℃ 左右 ， 热惰性气体经过一次除尘器 ， 除去气体中夹带的粗粒焦粉后 ， 进入余热锅炉后温度降至 200℃ 以下 ， 再经二次除尘器 ， 除去气体中夹带的粗粒焦粉 ， 然后用循环风机送回干熄槽循环使用 [6]。 技术特点 :(1)节能效果显著； (2)环保效益好； (3)提高焦炭质量 ， 优化高炉生产。 在同一配比情况下，与传统湿熄焦相比，焦炭 M40可提高 3～ 5个百分点， M10可降低 ，约 6～ 9年可收回设备投资。 我国发展 CDQ的方向是装置的大型化与设备国产化。 装置的大型化是为了与焦炉的生产规模相配套，每 1～ 2组焦炉配备一套规模相当的 CDQ装置，同时以湿熄焦装置备用，以节省投资。 CDQ装置生产的蒸汽将用于发电、煤调湿或并人生产用蒸汽管网。 “十五 ”期间，中国将有 3O多套 CDQ装置建设投产，其干熄焦炭的能力将达到年产 3000多万 t，占中国机焦生产能力的三分之一。 型焦工艺 开发型焦工艺目的 :(1)扩大炼焦煤源。 试验表明 ， 型焦工艺可使 非粘结性煤和弱粘结性煤使用量达 60%～ 100%。 (2)使炼焦在密闭的连续装置中运行 ， 彻底解决污染问题。 20世纪 60～ 70年代 ， 世界许多国家对型焦工艺进行了开发研究 ， 其中以日本钢铁联盟开发的型焦工艺最为引人注目。 该工艺作为日本国家项目 ， 自 1978年开 8 始开发 ， 随后 10年间在 200t/d中试装置上进行了广泛的生产试验 ， 发现用含 70%～80%的不粘结或弱粘结煤的配煤可以生产出与供大型高炉用的冶金焦等效的型焦 ， 其成本与常规焦炉生产的焦炭相差无几。 高炉试验结果表明 ， 型焦在高炉上最多可使用到 30%， 换句话说 ， 型焦不能完 全取代常规焦炭。 为此 ， 1994年以来 ，日本钢铁联盟公司开发了新型焦工艺。 新型焦工艺特点 :(1)通过将煤快速加热以及粉煤高温成型 ， 可以改善煤的粘结性 ， 并可使装炉煤的堆密度提高到 850kg/m3，以改善焦炭质量在保证焦炭质量前提下 ， 非粘结煤的配入可达 50%。 (2)通过提高炉墙热传导率、装炉煤高温预热等措施 ， 使焦炉生产能力提高到 300%。 (3)煤炭中温干馏及干馏产品在干熄焦装置的预存室进行高温加热改质 ， 比常规焦炉节能20%。 (4)对焦炉所有开口严密密封 ， 红焦密闭输送及预热煤脉冲式输送 ， 可使环境污染大幅度减轻。 新 型焦工艺要实现工业化需解决以下问题 :(1)型焦的透气阻力比室式炉焦炭约高 2倍 ， 在高炉大量使用型焦受到限制。 (2)型焦生产的能耗比室式炉高。 所以 ，该工艺的进一步实施 ， 仍需解决诸多技术问题 ， 为此新钢铁联盟加快进行新工艺的试验工作 ， 以期在 21世纪为取代某些现有焦炉作好准备。 前苏联也认为型焦工艺是最有前途的工艺之一。 但是目前型焦工艺还没有发展到实用阶段 ， 所生产的型焦还不能应用到大型的现代化的高炉中 ， 焦炭的反应性和块度还很不理想。 配型煤炼焦 在炼焦煤中配入型煤炼焦 ， 在国际上已有几十年的历史。 由于提高了入炉 煤料的密度加之型煤中粘结剂对煤料粘结性能有所改善 ， 因此能提高焦炭质量或在不降低焦炭质量前提下 ， 少配用优质炼焦煤。 西德早在 20世纪 50年代就在 40孔 6m高炭化室的硅砖焦炉采用该技术。 日本已有新日铁、钢管、住友金属等公司 16个炉组、 36座焦炉共计 1610孔采用配部分型煤 (型煤配入量 20%～ 30%)炼焦技术 ，年产焦炭 1600多万 t。 我国宝钢一期工程从日本引进此技术 ， 二期、三期工程中仍采用配型煤炼焦技术 ， 年产焦炭约 600万 t， 占全国机焦产量 9%。 此外 ， 马钢、包钢也曾设计在改扩建中采用该技术。 一般说来 ， 焦炭质量在一定 范围内随着配入型煤比例增加而提高。 生产试验表明 ， 型煤配比每增加 10%， 焦炭强度指标DI150/15约提高 %～ %， 反应后强度约提高 %。 随着型煤配比增至 30%时 ，DI150/15可提高 2%～ 3%， M10可改善 2%～ 4%。 我国包钢焦化厂等单位一直进行着配型煤炼焦的工业试验 ， 经过多年对引进技术的消化吸收工作 ， 我国已具备了工厂设计能力 ， 但关键设备仍需引进 [5]。 立式连续层状炼焦工艺 从 20世纪 70年代起 ， 前苏联乌克兰煤化所开始了立式炉连续炼焦新工艺的研 9 究。 试验经历了三个阶段 :试验室试验阶 段 ， 试验装置能力 50kg/d～ 70kg/d。 半工业试验阶段 ， 炭化室宽 175mm和 350mm。 1991年～ 1996年进行了工业性试验 ， 装置主要工艺参数 :垂直炭化室数 (包括熄焦段 )2个 ， 推焦行程 300mm， 推焦周期20min～ 30min， 一次装煤量 400kg～ 420kg， 炼焦时间 7h～ 8h， 能力 30t/d。 该装置对中国一批气煤的试验表明 ， 单种气煤在连续层状炼焦装置上能生产出质量符合要求的冶金焦。 工艺特点 :煤料经压实 (堆密度可 1000kg/m3)和分阶段控制加热速度可改善煤的粘结性能 ， 改善焦炭质量 ， 有效拓宽了炼焦 用煤范围 ， 与传统工艺相比 ， 可节约 70%肥煤和焦煤。 系统密闭连续 ， 自动化程度高。 从各阶段试验结果看 ， 该工艺具有很好的推广应用前景 ， 但要达到大规模工业化生产 ， 在装煤操作、顺利排焦和装置大型化方面还需进一步改进完善。 20世纪 80年代我国大同、太原、福州等地建设并投产了十几座带蓄热室的连续直立式炭化炉 ， 这些直立炉在制气和生产特种用焦 —铁合金焦方面取得了较好的效果。 煤预热 利用煤预热技术 ， 不仅能将炼焦用煤范围扩大到高挥发分煤 ， 还能扩大到半无烟煤和石油焦等低挥发分惰性物料。 目前 ， 俄罗斯年产 107万 t焦炭 的第一台煤预热工业装置 ， 正在西西伯利亚钢厂 7号焦炉上使用 ， 系采用气体热载体预热煤料。 焦炉用预热煤料炼焦时生产能力提高 40%左右 ， 可多配入 20%～ 25%弱粘煤 ，炼焦热耗降低 10%～ 12%。 美国和英国、日本都使用煤预热装置。 波兰登赛斯科焦化厂建造了 40t/h煤预热装置 ， 还将根据试验结果建造 100t/h装置。 但是使用煤预热装置的美国大容积焦炉和英国钢公司两座焦炉都出现了焦炉砌体过早损坏现象。 中国炼焦工业的现状 焦炉煤气净化现状 目前我国正在运行的焦炉煤气净化工艺很多 ， 主要包括冷凝鼓风、脱硫、脱氨、脱苯等 ， 在净化煤气的同时回收焦油、硫磺、硫铵或氨水、粗苯等化工产品。 我国煤气净化一般均采用高效的横管初冷器来冷却荒煤气 ， 几种不同的煤气净化技术主要表现在脱硫、脱氨工艺方案的选择上。 脱氨工艺主要有水洗氨蒸氨浓氨水工艺、水洗氨蒸氨氨分解工艺、冷法无水氨工艺、热法无水氨工艺、半直接法浸没式饱和器硫铵工艺、半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺、间接法饱和器硫铵工艺、酸洗法硫铵工艺等。 脱硫工艺主要有湿式氧化工艺 (如以氨为碱源的 TH法、FRC法、 HPF法及以钠为碱源的 ADA法、 PDS法 )和湿式吸收工艺 (如氨硫联合洗 10 涤的 AS法、索尔菲班法及真空碳酸盐法 )等。 我国煤气净化工艺已达到或接近国际先进水平。 根据煤气用户的不同 ， 可选用不同的工艺流程来满足用户对不同煤气质量的要求。 焦炉煤气利用现状 按 2020年产焦 1。