【文章內容簡介】 氣用于生產直 接還原鐵明顯好于發(fā)電和供熱，也優(yōu)于以天然氣為還原氣氣源的解決方案。本項目的順利實施為國內過剩的焦爐煤氣找到了經濟、合理、高效的綜合利用途徑，因而所具 9 有的市場競爭力優(yōu)勢明顯。 建設地點 安勝礦業(yè)有限責任公司 坐落于 大巫嵐鎮(zhèn) 青山口村 ， 距秦皇島港口約105km，距 承秦 高速約 20km， 距青龍縣城約 45km。區(qū)內有 公路與秦皇島市區(qū)連通，交通條件便利。 主要建設內容和規(guī)模 本項目 建設規(guī)模為： 氣基豎爐直接還原鐵車間，年產直接還原鐵 150 萬噸。 240 萬噸焦化車間，產焦爐煤氣 108m3/a，冶金 焦 200 萬 t/a,焦油 11 萬 t/a，粗苯 萬 t/a 等。 項目占地面積 約 1180畝，建筑面積 320210m2。 產品 及工藝 ⑴ 直接還原鐵，全鐵≥ 90％，金屬化率≥ 90％； ⑵ 冶金焦，不低于國標 （ GB/T19962021） 二 級，灰分 Ad≤ ％ ，硫分 ≤ ％ ， 反應后強度 CSR≥ ％ ， 反應性 CRI≤ 35％ ， 抗碎強度M40≥ ％ ， 耐磨強度 M10≤ ％。 焦化 (1)規(guī)模及產品方案 10 a 建設規(guī)模 本工程建設規(guī)模為年產干全焦 240 萬噸（公稱能力） ，焦爐為 米側裝搗固焦爐，爐組規(guī)模 4 60 孔。分二步實施，其中一期一步建設一座焦爐，能力為 60 萬噸 /年，一期二步建設三座焦爐，能力為 180 萬噸 /年。配套建設備煤、篩焦、鼓冷、脫硫及硫銨、洗氨、洗脫苯和相應的公用工程設施（新鮮水、循環(huán)水、消防水、生化處理、制冷站、軟水站、變電所等）。 米側裝搗固焦爐 技術成熟可靠 ,投資較少，環(huán)保達標，是國內一流的搗固焦爐，符合冶金行業(yè)的規(guī)劃發(fā)展要求。 b 產品方案 表 26 產品方案 序號 產品名稱 單位 產量 一期 二期 1 全焦 (干 ) t/a 600000 1800000 2 焦爐煤氣 (干 ) 104m3/a 25200 75800 3 焦油 t /a 27594 82782 4 硫磺 t /a 1453 4359 5 硫銨 t /a 6734 20203 6 粗苯 t /a 7884 23652 (2) 材料、燃料的耗量 本工程煤種主要有氣煤、焦煤、瘦煤、 1/3 焦煤、肥煤、弱粘結煤等以一定的比例配合后使用。 主要原材料耗量 表 27 主要原料材料耗量 序號 名稱 單位 一期耗量 二期耗量 1 洗精煤 (干 ) t/a 828000 2484000 2 脫硫催化劑 t/a 3 %濃硫酸 t/a 5380 16139 4 40%NaOH t/a 2119 6357 5 焦油洗油 t/a 801 2404 11 (3)工藝設計 本工程生產工藝分為備煤工藝、煉熄焦、篩焦工藝、煤氣凈化工藝。 a 備煤 備煤包括洗精煤的卸車、儲存、堆取、配合、粉碎及其輸送。 采用先配煤后粉碎的工藝， 煉焦用洗精煤由火車和汽車運來，并按煤種類由不同的運煤皮帶輸送機轉運至堆取料機主皮帶，（冬季啟用解凍庫），由堆取料機 進行堆存作業(yè)。上煤時由堆取料機取煤經帶式輸送機送入配煤倉，配煤倉下的電子自動配料秤將各種煤按相應比例配給到倉下皮帶并經除鐵器除鐵后進入可逆反擊錘式粉碎機被粉碎后送焦爐煤塔內供煉焦用。 b 煉熄焦 新建 4 座 60 孔 米側裝搗固焦爐 ，年產焦炭 240 萬噸。焦爐的裝煤及出焦除塵均采用除塵地面站方式。該工程一次設計，分步實施，一步建設一座 焦爐， 60 萬噸焦化工程，配一套濕熄焦系統(tǒng)，二步建設三座 焦爐， 180萬噸焦化工程，配一套濕熄焦系統(tǒng)。 預留干法熄焦位置。 煉焦基本工藝參數 炭化室孔數 4 60 孔（其中一期 1 60 孔） 每孔炭化室有效容積 裝爐煤堆比重（干） 每孔炭化室裝煤量 (干 ) t 焦爐周轉時間 19 h 焦爐年工作日數 365 d 焦爐緊張操作系數 裝爐煤水分 10％ 煤氣產率 320 m3/t 干煤 成焦率 75％ 12 由備煤車間來的洗精煤由輸煤棧橋運入煤塔，裝煤車行至煤塔下方 , 由搖動給料機均勻逐層給料 , 用搗固機分層搗實 , 然后將搗好的煤餅從機側裝入炭化室。煤餅在 950～ 1050℃的溫度下高溫干餾 , 成熟的焦炭被推焦車經攔焦車導焦柵推出落入熄焦車內，由熄焦車 送至熄焦塔用水噴灑熄焦，熄焦后的焦炭由熄焦車送至涼焦臺。 干餾過程中產生的荒煤氣經炭化室頂部、上升管、橋管匯入集氣管。在橋管和集氣管處用循環(huán)氨水噴灑冷卻，荒煤氣冷卻至 84℃左右，送至冷鼓工段。 焦爐加熱用高爐煤氣和焦爐煤氣分別由外部架空管引入，混合煤氣和空氣經預熱后分別進入焦爐燃燒室的立火道匯合后燃燒，燃燒標準溫度為1300～ 1320℃。燃燒后的廢氣經蓄熱室格子磚回收部分顯熱，經過小煙道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪后排入大氣。 上升氣流的煤氣和空氣與下降氣流的廢氣由液壓交換機帶動，液壓交換傳動裝置 定時進行換向。 推焦過程中逸散的粉塵由推焦除塵地面站集中處理。 裝煤過程中逸散的荒煤氣由爐頂設的導煙車抽吸裝煤除塵地面站集中處理。 c 篩儲焦 本工程將焦炭共分為 40mm、 40～ 25mm、 25～ 10mm、 10mm四級。 焦炭由焦臺經帶式輸送機運至篩焦樓分級后，焦炭至貯焦倉或貯焦場。篩焦樓雙排布置，分別對應 2系。篩焦樓一步建一排， 焦倉下設置雙排卸料口，其中一排卸料口為帶式輸送機接口，經帶式輸送機上送往貯焦槽；另一排卸料口為裝汽車槽口，焦炭通過電液動閘門放焦裝汽車外運。 d 煤氣凈化 13 根據焦爐煤氣的用途及環(huán) 保要求，焦爐煤氣凈化回收系統(tǒng)設有冷鼓、電捕，脫硫及硫回收，蒸氨，硫銨，洗脫苯。凈化后的焦爐一部分作為回爐煤氣返回焦爐，一部分作為脫苯管式爐燃料，制冷機組燃料，剩余焦爐煤氣外供。 1)鼓冷、電撲 煤氣的冷卻采用橫管冷卻器間接冷卻工藝，煤氣在 初冷器的上、下兩段，分別用循環(huán)水及制冷水即將煤氣冷卻到 22℃，再進入煤氣鼓風機進行加壓，加壓后煤氣進入電捕焦油器，捕集焦油霧滴后的煤氣送往脫硫及硫回收工段。 焦油氨水的分離采用常用的機械化氨水澄清槽進行分離。 分離的氨水至循環(huán)氨水槽，然后用循環(huán)氨水泵送至煉焦車間冷卻荒煤氣。多 余的氨水送至脫硫工段進行蒸氨。分離的焦油經焦油分離器再次分離氨水和焦油渣后至焦油中間槽貯存。焦油定期外售。分離的焦油渣定期送往煤場摻混煉焦。 2)脫硫及硫回收 采用以焦爐煤氣中自身含有的氨為堿源， HPF 為催化劑的濕式氧化法脫硫工藝，該法脫硫效率高，不必外加堿源，循環(huán)液中含鹽量少，不易累積，可不設提鹽裝置，產生的廢液少且可回兌煉焦煤中，因此不僅具有投資省，操作費用低，運行穩(wěn)定的特點，而且具有良好的環(huán)保效果。 剩余氨水蒸氨采用直接蒸汽將氨蒸出，并考慮在終冷塔配入 NaOH 分解氨水中的固定氨。 3)硫銨 煤氣的脫 氨采用噴淋式飽和器新工藝，該工藝集酸洗與結晶為一體，流程簡單，具有煤氣系統(tǒng)阻力小，結晶顆粒大，硫銨質量好等優(yōu)點。 硫銨干燥采用振動流化床干燥器，具有干燥效果好，操作彈性大不易結塊等特點。 14 除塵采用旋風除塵器及霧膜水浴除塵器兩級除塵，環(huán)保效果好。 4)洗脫苯 煤氣的終冷分上下兩段，分別用循環(huán)水和制冷水冷卻煤氣到 27℃。 洗苯采用一塔流程，用焦油洗油洗苯。 洗苯塔的填料用孔板波紋填料。 脫苯采用管式爐加熱富油、一塔脫苯工藝生產粗苯 (4)輔助工程及公用工程 a 動力耗量 表 28 動力耗量 序號 名 稱 單位 一 步 數 量 二 步數 量 備注 1 新鮮水 m3/h 152 353 2 煤氣凈化循環(huán) 水 m3/h 9000 9000 3 制冷水循環(huán)水 m3/h 1600 1600 4 蒸汽 t/h （冬季） （夏季） （冬季） （夏季） 5 壓縮空氣 m3/h 4980（生產用） 5230（儀表用） 4980（生產用） 5230（儀表用） 6 電 kwh/a 106 106 b 動力供應 新鮮水：本工程的水源采用地下水，打井供給 ，來滿足工程生產、生活、消防用水。 循環(huán)水：自建循環(huán)水系統(tǒng)滿足本工程的需要。 制冷水：自建制冷站，滿足本工程低溫水的要求。 供電：根據規(guī)范要求，本工程需雙回路供電。廠區(qū)內自建變、配電所給各裝置供電。 供汽：由本工程自建鍋爐提供。 壓縮空氣：工藝及儀表用壓縮空氣由本工程自建的空壓站供給。 c 生化處理 15 酚氰廢水處理站廢水量一期為 （其中蒸氨廢水 40m3/h，其它廢水 ）；一步和二步總量為 （其中蒸氨廢水 70m3/h，其它廢水 ）。 生化處理水量及 水質 進水水質 (混合水 )： COD: 2021~2500mg/l BOD5: 1000mg/l NH3N: 150mg/l 酚 : 500~650mg/l 硫化物 : 30mg/l HCN: 10mg/l 油 : 300mg/l SS: 210mg/l 生化處理流程： 本工程生化處理流程如下 : 污水 — → 斜管隔油池 — → 氣浮池 — → 調節(jié)池 — → 缺氧池 — → 好氧池— → 中間沉淀池 — → 接觸氧化池 — → 最終沉淀池 — →回用 流程簡述如下 : 生產污水首先進入斜管隔油 池進行隔油處理，除去重焦油及輕焦油，后進入氣浮池進行氣浮處理，去除水中的乳化油及膠狀油，然后同生活污水一起進入調節(jié)池，調節(jié)水質并予曝氣后進入缺氧池及好氧池進行生化處理，去處氨氮及大部分 COD、 BOD 等。出水經沉淀池沉淀后進入接觸氧化池進一步處理，去除水中的有害物質，好氧池及接觸氧化池內鼓入足夠的空氣以滿足生化處理的需要，最后出水經沉淀池沉淀并加壓后作為熄焦補充水。剩余污泥經壓濾機脫水后摻入煤中煉焦。 直接還原鐵部分 (1)技術原理 本項目實施的焦爐煤氣氣基豎爐直接還原煉鐵，其中還原氣為焦爐煤氣。 16 氣基豎爐直接還原煉鐵工藝主要由以下部件或子系統(tǒng)組成： ⑴ 豎爐、⑵ 工藝氣增濕器、 ⑶爐頂氣換熱器、⑷爐頂氣激冷 /洗滌系統(tǒng)、⑸ H2O 脫除器、⑹ CO2脫除器、⑺工藝氣循環(huán)壓縮機、⑻直接還原鐵冷卻子系統(tǒng)、⑼輔助公用設施等。核心設備是豎爐。 還原氣制備主要由以下部件或子系統(tǒng)組成： ⑴ 煤氣柜、 ⑵ 氧化鐵預脫硫、 ⑶ 鐵鉬加氫轉化、 ⑷鐵錳精脫硫、⑸加熱爐、⑹轉化爐（合成氣中含有甲烷時才需要）等。 在豎爐的還原帶，鐵礦石首先通過熱的還原氣的熱量傳遞預熱到還原過程所需的溫 度水平。預熱階段過后，還原氣 H2和 CO 與氧化鐵還原反應，礦石中的氧被去除。還原反應的機理包括還原劑氣體在反應界面的吸附催化、固相層內離子和電子的擴散、新相核的形成及長大等。 氣基豎爐直接還原鐵車間，年產直接還原鐵 50 萬噸。 (2)建設條件 a、還原氣的要求 氣基豎爐直接還原對還原氣的要求為： 1）還原氣壓力和溫度 ~， 930℃。 2）還原氣成分 H2+CO＝ 70~87%，（ H2+CO） /（ CO2+ H2O）＞ 10； H2/ CO＞ 。 焦爐煤氣含有 H2（ 55～ 60%）， CH4（ 23～ 27%）， CO（ 5～ 8%）， CO2（ ～%）， N2（ 3～ 7%）， O2（ %）， CmHn（ 2～ 4%），密度為 ～ Kg/Nm3，熱值為 16746KJ／ Nm3。 焦爐煤氣的主要成分是 H CH4和 CO，其中 CH4通過蒸汽重整或部分氧化可轉化為 含 H2 74%、 CO 25%的還原性氣體 。因此，通過對焦爐煤氣中 CH4的 蒸汽重整或部分氧化，可得到完全滿足工藝要求的還原氣。從技術上講，利用焦爐煤氣制備氣基豎爐直接還原氣是完全可行的。 天然氣的主要成分為 CH4，若采用蒸汽重整轉化為 H2+CO 則消 耗大量的 17 水蒸汽；若采用部分氧化轉化為 H2+CO 則消耗大量的氧。因此，從經濟學角度考慮，作為氣基豎爐直接還原的還原氣氣源，焦爐煤氣的經濟性遠好于天然氣。 我國化石燃料的特點是富煤、缺油、少氣（天然氣）。天然氣作為稀缺資源主要用作城市供氣。而焦爐煤氣是許多大型鋼廠的副產氣，本身就在尋找更經濟、合理的出路。因此，利用焦爐煤氣做還原氣，社會效益和環(huán)境效益更佳。 b、還原氣制備工藝流程 自焦化車間來的經過粗凈化處理，分離掉焦油、苯、萘并經過粗脫硫的焦爐煤氣，進入直接還原車間的焦爐煤氣儲氣柜。煤氣壓縮機將自氣柜出來的焦 爐煤氣加壓，送過濾器濾去油霧，進氧化鐵低溫干法預脫硫槽。經預脫硫脫除殘余硫化氫的焦爐煤氣進加熱爐加熱至 300～ 350℃，再進鐵鉬加氫反應器，將有機硫轉化為 H2S，同時不飽和烴加氫飽和，氣體中的氧在此與氫反應生成水，然后進鐵錳中溫脫硫槽進行精脫硫，使總硫含量≤1mg/Nm3。經過精脫硫總硫含量與過熱蒸汽及經凈化脫碳處理的爐頂氣混合，進加熱爐加熱至 660℃左右，通過轉化爐頂部的燒嘴進轉化爐。來自空分裝置的氧氣加入安全水蒸氣后進轉化爐