【文章內(nèi)容簡介】 焦化企業(yè)主要技改途徑是用現(xiàn)代化的大容積焦?fàn)t取代老損焦?fàn)t。德國考伯斯公司為曼內(nèi)斯曼焦化 廠建造了有效容積 70m3大容積焦?fàn)t ， 炭化室高 ， 寬 ， 長 18m。魯爾煤業(yè)公司的凱澤斯圖爾焦化廠投資 12億馬克 ，歷經(jīng) 5年設(shè)計建成煤處理量 7700t/d， 有效容積 200萬 t/a大容積焦?fàn)t ， 爐寬， 高 ， 長 ， 焦炭處理能力250t/h。該座焦?fàn)t由于炭化室加寬 ， 適應(yīng)煤種較多 ， 且推焦次數(shù)減少 ， 污染降低。從環(huán)保重點出發(fā) ， 德國甚至提出了建設(shè)有效容積 225m3超大炭化室設(shè)想 :長 25m，高 ， 寬 據(jù)有關(guān)資料估算 ， 焦?fàn)t炭化室高 度由 6m、 、 7m， 其生產(chǎn)能力可分別提高 60%、 80%或 100%。我國 、 、 6m高的焦?fàn)t運行多年 ， 已經(jīng)商業(yè)化 ， 高 8m焦?fàn)t建立了 3孔試驗爐。獨聯(lián)體國家正在設(shè)計的大容積焦?fàn)t ， 炭化室容積達(dá) (高 ， 寬 ， 長 )。國外資料報道 ， 大容積焦?fàn)t的最大優(yōu)點是基建投資省 ， 然而國內(nèi)有關(guān)專家認(rèn)為 ， 焦?fàn)t并非越大越好 ， 6m焦?fàn)t與 、改善焦炭質(zhì)量以及煤種適用范圍上并無優(yōu)勢而言。當(dāng)國內(nèi) ， 國內(nèi)煉焦行業(yè)也許會重新評價 6m焦?fàn)t [4]。 大容積焦?fàn)t存在的問題 :美國的大容積焦?fàn)t都出現(xiàn)了砌體過早損壞的現(xiàn)象 ，美國黑色冶金設(shè)計院確定炭化室高 6m及以上焦?fàn)t平均使用壽命 15年 。炭化室高7m的焦?fàn)t必須供應(yīng)配煤組成較好的煤料 ， 以保護(hù)砌體和保證正常生產(chǎn)操作 。大容積焦?fàn)t不適用煤預(yù)熱 ， 美國及英國鋼鐵公司的雷德卡爾冶金廠也證實了這一點。 顯然 ， 大容積焦?fàn)t在各方面要求都比常規(guī)炭化室焦?fàn)t要高。因此 ， 雖然大型焦?fàn)t是發(fā)展方向 ， 但各國要根據(jù)國情、技術(shù)水平和設(shè)備制造水平來確定焦?fàn)t規(guī)模和尺寸。 巨型煉焦反應(yīng)器 巨了單型煉焦反應(yīng)器 是為了克服傳統(tǒng)室式焦?fàn)t大型化所受的多種因素限制 ，特別是爐墻變形等問題而開發(fā)的。 20世紀(jì) 80年代后期 ， 以德國為主的歐洲煉焦專家提出室式巨型煉焦反應(yīng)器和煤預(yù)熱及干熄焦相結(jié)合的方案 ， 該方案經(jīng)兩次工業(yè)試驗后于 1990年由 “歐洲煉焦技術(shù)中心 ”進(jìn)行專門的設(shè)計和試驗工作。 1993年 4月 ， 6 巨型煉焦反應(yīng)器示范裝置 (炭化室高 10m， 寬 850mm， 長 10m， 長度只是工業(yè)規(guī)模的一半 )在埃森市的普羅斯佩爾焦化廠開始運行 ， 生產(chǎn) 15個月后 ， 即 1994年 7月完成了技術(shù)修改和完善工作 ， 現(xiàn)正朝工業(yè)化方向推進(jìn)。 巨型煉焦反應(yīng)器商業(yè)化進(jìn)程受以下諸 因素制約 :（ 1)煉焦反應(yīng)器裝置變?yōu)橛啥鄠€巨型煉焦反應(yīng)器單元組成的爐組就必須將推焦和出焦操作的機械設(shè)計為移動式 ， 將會大幅度增加該機械重量 。(2)能力的大幅度提高 ， 對系統(tǒng)的可靠性要求也隨之提高 。(3)與煤預(yù)熱聯(lián)合的大型生產(chǎn)裝置還有待于進(jìn)一步開發(fā)。有關(guān)專家認(rèn)為解決上述問題不存在技術(shù)障礙 ， 主要問題是需要大量資金并需依托大規(guī)模的工程才能實施。歐洲煉焦技術(shù)中心的專家在尋找巨型煉焦反應(yīng)器使用廠家時 ， 世界產(chǎn)焦大國的中國 ， 是其主要選擇對象之一。 1996年 8月 ， 他們曾主動邀請中國的焦化專家考察巨型煉焦反應(yīng)器示范裝置 ， 共同探討巨 型煉焦反應(yīng)器工藝。 日本 SCOPE21 的煉焦技術(shù) 該技術(shù)的特點是將配入 50%的非粘結(jié)性煤 ， 在入爐前快速預(yù)熱到 350℃ ～400℃ ， 使煤接近熱分解溫度 ， 以改善煤的粘結(jié)性 ， 預(yù)熱煤中的細(xì)粉熱壓成型 ，而后與粗粒煤混合裝爐。故裝爐煤的堆密度提高 (約 850kg/m3)， 焦?fàn)t用高導(dǎo)熱性的 70mm～ 75mm的爐墻磚 ， 在焦?fàn)t中加熱到 700℃ ～ 800℃ 的焦餅 ， 放入干熄焦預(yù)存段進(jìn)行再加熱使焦餅最終溫度達(dá) 1000℃ 左右。各國煉焦同行在等待該工藝的工業(yè)實踐結(jié)果 [6]。 搗固焦?fàn)t 搗固焦?fàn)t過去費用高 ， 現(xiàn)已通過將搗固機 操作效率提高一倍和在搗固焦?fàn)t上采用大容積炭化室得到補償。搗固工藝的進(jìn)一步研究課題是通過搗固箱進(jìn)一步現(xiàn)代化來減少搗固工藝流程的能耗 ， 縮短搗固壓實時間和提高整個煤餅密度的均勻性。 搗固煉焦工藝是成熟的 ， 設(shè)備是可靠的 ， 炭化室高 、 ，我國已有幾十年的生產(chǎn)實踐 。炭化室高 6m的搗固焦?fàn)t ， 由于增加了搗固機錘頭重量 (4m高 320kg， 6m高 450kg～ 480kg)， 提高了煤餅的堆密度和穩(wěn)定性 ， 可以保證正常生產(chǎn) ， 這一點已被德國焦化工業(yè)十幾年生產(chǎn)實踐所證實。 同先進(jìn)國家相比 ， 我國搗固焦?fàn)t發(fā)展緩慢 ， 主要原 因是搗固技術(shù)落后 ， 搗固機錘頭少 ， 重量輕 ， 搗固錘加煤布料和游動均由手工操作。此外搗固頻率低 ， 自動化程度差等致使搗固焦?fàn)t大型化進(jìn)展緩慢。 近年來西安重機廠、大連重機廠、鞍山焦耐院等單位進(jìn)行了新型搗固機試驗研究 ， 雖然取得一定成果 ， 但與國外相比仍存在一定差距。因此 ， 國內(nèi)要實現(xiàn)搗固焦?fàn)t大型化 ， 有必要引進(jìn)國外先進(jìn)的設(shè)備或引進(jìn)搗固機械的軟件。 7 我國優(yōu)質(zhì)煉焦煤所占比例不大 ， 分布也不合理 ， 尤其東北、華東兩地區(qū)氣煤資源豐富 ， 焦煤和肥煤短缺。而這兩個地區(qū)又是我國重要的鋼鐵基地 ， 煉焦能力占全國一半以上 ， 因此為提高焦炭產(chǎn)量 ， 這兩個地 區(qū)尤其應(yīng)大力發(fā)展搗固煉焦工藝。另一方面 ， 我國現(xiàn)有煉焦能力中 ， 頂裝爐超過 97%， 限制了氣煤配入量。因此為使我國煉焦?fàn)t構(gòu)成與國內(nèi)煉焦煤資源相適應(yīng) ， 立足國內(nèi)資源提高冶金焦質(zhì)量 ， 必須改變目前單一的煉焦?fàn)t結(jié)構(gòu)。 “發(fā)展搗固焦?fàn)t ， 調(diào)整煉焦?fàn)t構(gòu)成 ”已成共識 ， 國內(nèi)已到了非發(fā)展搗固焦?fàn)t不可的地步了。 干法熄焦（ CDQ）技術(shù) 干法熄焦工作原理是利用以 N2為主要成分的惰性氣體來冷卻、窒息紅焦，惰性氣體在系統(tǒng)內(nèi)由風(fēng)機循環(huán)，被紅焦加熱后進(jìn)人廢熱鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電。 流程：成熟的紅焦 ， 從炭化室中推入焦罐 ， 裝有紅焦的焦 罐 ， 用焦罐車運升至提升塔 ， 由提升機提升到干熄槽 ， 在冷卻室中與冷惰性氣體進(jìn)行熱交換 ， 冷卻到 250℃ ， 冷卻的焦炭 ， 由干熄槽底部排焦設(shè)備排至膠帶輸送機 ， 送往用戶。冷惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機送入干熄槽 ， 溫度升至 800℃ 左右 ， 熱惰性氣體經(jīng)過一次除塵器 ， 除去氣體中夾帶的粗粒焦粉后 ， 進(jìn)入余熱鍋爐后溫度降至 200℃ 以下 ， 再經(jīng)二次除塵器 ， 除去氣體中夾帶的粗粒焦粉 ， 然后用循環(huán)風(fēng)機送回干熄槽循環(huán)使用 [6]。 技術(shù)特點 :(1)節(jié)能效果顯著； (2)環(huán)保效益好； (3)提高焦炭質(zhì)量 ， 優(yōu)化高爐生產(chǎn)。 在同一配比情況下，與傳統(tǒng)濕熄焦相比，焦炭 M40可提高 3～ 5個百分點， M10可降低 ，約 6～ 9年可收回設(shè)備投資。 我國發(fā)展 CDQ的方向是裝置的大型化與設(shè)備國產(chǎn)化。裝置的大型化是為了與焦?fàn)t的生產(chǎn)規(guī)模相配套，每 1～ 2組焦?fàn)t配備一套規(guī)模相當(dāng)?shù)?CDQ裝置，同時以濕熄焦裝置備用，以節(jié)省投資。 CDQ裝置生產(chǎn)的蒸汽將用于發(fā)電、煤調(diào)濕或并人生產(chǎn)用蒸汽管網(wǎng)。 “十五 ”期間，中國將有 3O多套 CDQ裝置建設(shè)投產(chǎn)，其干熄焦炭的能力將達(dá)到年產(chǎn) 3000多萬 t，占中國機焦生產(chǎn)能力的三分之一。 型焦工藝 開發(fā)型焦工藝目的 :(1)擴大煉焦煤源。試驗表明 ， 型焦工藝可使 非粘結(jié)性煤和弱粘結(jié)性煤使用量達(dá) 60%～ 100%。(2)使煉焦在密閉的連續(xù)裝置中運行 ， 徹底解決污染問題。 20世紀(jì) 60～ 70年代 ， 世界許多國家對型焦工藝進(jìn)行了開發(fā)研究 ， 其中以日本鋼鐵聯(lián)盟開發(fā)的型焦工藝最為引人注目。該工藝作為日本國家項目 ， 自 1978年開 8 始開發(fā) ， 隨后 10年間在 200t/d中試裝置上進(jìn)行了廣泛的生產(chǎn)試驗 ， 發(fā)現(xiàn)用含 70%～80%的不粘結(jié)或弱粘結(jié)煤的配煤可以生產(chǎn)出與供大型高爐用的冶金焦等效的型焦 ， 其成本與常規(guī)焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭相差無幾。高爐試驗結(jié)果表明 ， 型焦在高爐上最多可使用到 30%， 換句話說 ， 型焦不能完 全取代常規(guī)焦炭。為此 ， 1994年以來 ，日本鋼鐵聯(lián)盟公司開發(fā)了新型焦工藝。新型焦工藝特點 :(1)通過將煤快速加熱以及粉煤高溫成型 ， 可以改善煤的粘結(jié)性 ， 并可使裝爐煤的堆密度提高到 850kg/m3，以改善焦炭質(zhì)量在保證焦炭質(zhì)量前提下 ， 非粘結(jié)煤的配入可達(dá) 50%。(2)通過提高爐墻熱傳導(dǎo)率、裝爐煤高溫預(yù)熱等措施 ， 使焦?fàn)t生產(chǎn)能力提高到 300%。(3)煤炭中溫干餾及干餾產(chǎn)品在干熄焦裝置的預(yù)存室進(jìn)行高溫加熱改質(zhì) ， 比常規(guī)焦?fàn)t節(jié)能20%。(4)對焦?fàn)t所有開口嚴(yán)密密封 ， 紅焦密閉輸送及預(yù)熱煤脈沖式輸送 ， 可使環(huán)境污染大幅度減輕。 新 型焦工藝要實現(xiàn)工業(yè)化需解決以下問題 :(1)型焦的透氣阻力比室式爐焦炭約高 2倍 ， 在高爐大量使用型焦受到限制 。(2)型焦生產(chǎn)的能耗比室式爐高。所以 ，該工藝的進(jìn)一步實施 ， 仍需解決諸多技術(shù)問題 ， 為此新鋼鐵聯(lián)盟加快進(jìn)行新工藝的試驗工作 ， 以期在 21世紀(jì)為取代某些現(xiàn)有焦?fàn)t作好準(zhǔn)備。前蘇聯(lián)也認(rèn)為型焦工藝是最有前途的工藝之一。但是目前型焦工藝還沒有發(fā)展到實用階段 ， 所生產(chǎn)的型焦還不能應(yīng)用到大型的現(xiàn)代化的高爐中 ， 焦炭的反應(yīng)性和塊度還很不理想。 配型煤煉焦 在煉焦煤中配入型煤煉焦 ， 在國際上已有幾十年的歷史。由于提高了入爐 煤料的密度加之型煤中粘結(jié)劑對煤料粘結(jié)性能有所改善 ， 因此能提高焦炭質(zhì)量或在不降低焦炭質(zhì)量前提下 ， 少配用優(yōu)質(zhì)煉焦煤。西德早在 20世紀(jì) 50年代就在 40孔 6m高炭化室的硅磚焦?fàn)t采用該技術(shù)。日本已有新日鐵、鋼管、住友金屬等公司 16個爐組、 36座焦?fàn)t共計 1610孔采用配部分型煤 (型煤配入量 20%～ 30%)煉焦技術(shù) ，年產(chǎn)焦炭 1600多萬 t。我國寶鋼一期工程從日本引進(jìn)此技術(shù) ， 二期、三期工程中仍采用配型煤煉焦技術(shù) ， 年產(chǎn)焦炭約 600萬 t， 占全國機焦產(chǎn)量 9%。此外 ， 馬鋼、包鋼也曾設(shè)計在改擴建中采用該技術(shù)。一般說來 ， 焦炭質(zhì)量在一定 范圍內(nèi)隨著配入型煤比例增加而提高。生產(chǎn)試驗表明 ， 型煤配比每增加 10%， 焦炭強度指標(biāo)DI150/15約提高 %～ %， 反應(yīng)后強度約提高 %。隨著型煤配比增至 30%時 ，DI150/15可提高 2%～ 3%， M10可改善 2%～ 4%。我國包鋼焦化廠等單位一直進(jìn)行著配型煤煉焦的工業(yè)試驗 ， 經(jīng)過多年對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收工作 ， 我國已具備了工廠設(shè)計能力 ， 但關(guān)鍵設(shè)備仍需引進(jìn) [5]。 立式連續(xù)層狀煉焦工藝 從 20世紀(jì) 70年代起 ， 前蘇聯(lián)烏克蘭煤化所開始了立式爐連續(xù)煉焦新工藝的研 9 究。試驗經(jīng)歷了三個階段 :試驗室試驗階 段 ， 試驗裝置能力 50kg/d～ 70kg/d。半工業(yè)試驗階段 ， 炭化室寬 175mm和 350mm。1991年～ 1996年進(jìn)行了工業(yè)性試驗 ， 裝置主要工藝參數(shù) :垂直炭化室數(shù) (包括熄焦段 )2個 ， 推焦行程 300mm， 推焦周期20min～ 30min， 一次裝煤量 400kg～ 420kg， 煉焦時間 7h～ 8h， 能力 30t/d。該裝置對中國一批氣煤的試驗表明 ， 單種氣煤在連續(xù)層狀煉焦裝置上能生產(chǎn)出質(zhì)量符合要求的冶金焦。工藝特點 :煤料經(jīng)壓實 (堆密度可 1000kg/m3)和分階段控制加熱速度可改善煤的粘結(jié)性能 ， 改善焦炭質(zhì)量 ， 有效拓寬了煉焦 用煤范圍 ， 與傳統(tǒng)工藝相比 ， 可節(jié)約 70%肥煤和焦煤 。系統(tǒng)密閉連續(xù) ， 自動化程度高。 從各階段試驗結(jié)果看 ， 該工藝具有很好的推廣應(yīng)用前景 ， 但要達(dá)到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn) ， 在裝煤操作、順利排焦和裝置大型化方面還需進(jìn)一步改進(jìn)完善。 20世紀(jì) 80年代我國大同、太原、福州等地建設(shè)并投產(chǎn)了十幾座帶蓄熱室的連續(xù)直立式炭化爐 ， 這些直立爐在制氣和生產(chǎn)特種用焦 —鐵合金焦方面取得了較好的效果。 煤預(yù)熱 利用煤預(yù)熱技術(shù) ， 不僅能將煉焦用煤范圍擴大到高揮發(fā)分煤 ， 還能擴大到半無煙煤和石油焦等低揮發(fā)分惰性物料。目前 ， 俄羅斯年產(chǎn) 107萬 t焦炭 的第一臺煤預(yù)熱工業(yè)裝置 ， 正在西西伯利亞鋼廠 7號焦?fàn)t上使用 ， 系采用氣體熱載體預(yù)熱煤料。焦?fàn)t用預(yù)熱煤料煉焦時生產(chǎn)能力提高 40%左右 ， 可多配入 20%～ 25%弱粘煤 ，煉焦熱耗降低 10%～ 12%。美國和英國、日本都使用煤預(yù)熱裝置 。波蘭登賽斯科焦化廠建造了 40t/h煤預(yù)熱裝置 ， 還將根據(jù)試驗結(jié)果建造 100t/h裝置。但是使用煤預(yù)熱裝置的美國大容積焦?fàn)t和英國鋼公司兩座焦?fàn)t都出現(xiàn)了焦?fàn)t砌體過早損壞現(xiàn)象。 中國煉焦工業(yè)的現(xiàn)狀 焦?fàn)t煤氣凈化現(xiàn)狀 目前我國正在運行的焦?fàn)t煤氣凈化工藝很多 ， 主要包括冷凝鼓風(fēng)、脫硫、脫氨、脫苯等 ， 在凈化煤氣的同時回收焦油、硫磺、硫銨或氨水、粗苯等化工產(chǎn)品。我國煤氣凈化一般均采用高效的橫管初冷器來冷卻荒煤氣 ， 幾種不同的煤氣凈化技術(shù)主要表現(xiàn)在脫硫、脫氨工藝方案的選擇上。脫氨工藝主要有水洗氨蒸氨濃氨水工藝、水洗氨蒸氨氨分解工藝、冷法無水氨工藝、熱法無水氨工藝、半直接法浸沒式飽和器硫銨工藝、半直接法噴淋式飽和器硫銨工藝、間接法飽和器硫銨工藝、酸洗法硫銨工藝等。脫硫工藝主要有濕式氧化工藝 (如以氨為堿源的 TH法、FRC法、 HPF法及以鈉為堿源的 ADA法、 PDS法 )和濕式吸收工藝 (如氨硫聯(lián)合洗 10 滌的 AS法、索爾菲班法及真空碳酸鹽法 )等。我國煤氣凈化工藝已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。根據(jù)煤氣用戶的不同 ， 可選用不同的工藝流程來滿足用戶對不同煤氣質(zhì)量的要求。 焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀 按 2021年產(chǎn)焦 1