【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用于生產(chǎn)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(xiàng)目的順利實(shí)施為國內(nèi)過剩的焦?fàn)t煤氣找到了經(jīng)濟(jì)、合理、高效的綜合利用途徑，因而所具 9 有的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)明顯。 建設(shè)地點(diǎn) 安勝礦業(yè)有限責(zé)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(nèi)有 公路與秦皇島市區(qū)連通，交通條件便利。 主要建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模 本項(xiàng)目 建設(shè)規(guī)模為： 氣基豎爐直接還原鐵車間，年產(chǎn)直接還原鐵 150 萬噸。 240 萬噸焦化車間，產(chǎn)焦?fàn)t煤氣 108m3/a，冶金焦 200 萬 t/a,焦油 11 萬 t/a，粗苯 萬 t/a 等。 項(xiàng)目占地面積 約 1180畝，建筑面積 320200m2。 產(chǎn)品 及工藝 產(chǎn)品 ⑴ 直接還原鐵，全鐵≥ 90％，金屬化率≥ 90％； ⑵ 冶金焦，不低于國標(biāo) （ GB/T19962020） 二 級(jí)，灰分 Ad≤ ％ ，硫分 ≤ ％ ， 反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR≥ ％ ， 反應(yīng)性 CRI≤ 35％ ， 抗碎強(qiáng)度M40≥ ％ ， 耐磨強(qiáng)度 M10≤ ％。 工藝 焦化 (1)規(guī)模及產(chǎn)品方案 10 a 建設(shè)規(guī)模 本工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)干全焦 240 萬 噸（公稱能力） ，焦?fàn)t為 米側(cè)裝搗固焦?fàn)t，爐組規(guī)模 4 60 孔。分二步實(shí)施，其中一期一步建設(shè)一座焦?fàn)t，能力為 60 萬噸 /年，一期二步建設(shè)三座焦?fàn)t，能力為 180 萬噸 /年。配套建設(shè)備煤、篩焦、鼓冷、脫硫及硫銨、洗氨、洗脫苯和相應(yīng)的公用工程設(shè)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(cè)裝搗固焦?fàn)t 技術(shù)成熟可靠 ,投資較少，環(huán)保達(dá)標(biāo)，是國內(nèi)一流的搗固焦?fàn)t，符合冶金行業(yè)的規(guī)劃發(fā)展要求。 b 產(chǎn)品方案 表 26 產(chǎn)品方案 序號(hào) 產(chǎn)品名稱 單位 產(chǎn)量 一期 二期 1 全焦 (干 ) t/a 600000 1800000 2 焦?fàn)t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(jié)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(hào) 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(shè)計(jì) 本工程生產(chǎn)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(chǔ)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(yùn)來，并按煤種類由不同的運(yùn)煤皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至堆取料機(jī)主皮帶，（冬季啟用解凍庫），由堆取料機(jī)進(jìn)行 堆存作業(yè)。上煤時(shí)由堆取料機(jī)取煤經(jīng)帶式輸送機(jī)送入配煤倉，配煤倉下的電子自動(dòng)配料秤將各種煤按相應(yīng)比例配給到倉下皮帶并經(jīng)除鐵器除鐵后進(jìn)入可逆反擊錘式粉碎機(jī)被粉碎后送焦?fàn)t煤塔內(nèi)供煉焦用。 b 煉熄焦 新建 4 座 60 孔 米側(cè)裝搗固焦?fàn)t ，年產(chǎn)焦炭 240 萬噸。焦?fàn)t的裝煤及出焦除塵均采用除塵地面站方式。該工程一次設(shè)計(jì)，分步實(shí)施，一步建設(shè)一座 焦?fàn)t， 60 萬噸焦化工程，配一套濕熄焦系統(tǒng)，二步建設(shè)三座 焦?fàn)t， 180萬噸焦化工程，配一套濕熄焦系統(tǒng)。 預(yù)留干法熄焦位置。 煉焦基本工藝參數(shù) 炭化室孔數(shù) 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?fàn)t周轉(zhuǎn)時(shí)間 19 h 焦?fàn)t年工作日數(shù) 365 d 焦?fàn)t緊張操作系數(shù) 裝爐煤水分 10％ 煤氣產(chǎn)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(yùn)入煤塔，裝煤車行至煤塔下方 , 由搖動(dòng)給料機(jī)均勻逐層給料 , 用搗固機(jī)分層搗實(shí) , 然后將搗好的煤餅從機(jī)側(cè)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(jīng)攔焦車導(dǎo)焦柵推出落入熄焦車內(nèi)，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(tái)。 干餾過程中產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)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?fàn)t加熱用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣分別由外部架空管引入，混合煤氣和空氣經(jīng)預(yù)熱后分別進(jìn)入焦?fàn)t燃燒室的立火道匯合后燃燒，燃燒標(biāo)準(zhǔn)溫度為1300～ 1320℃。燃燒后的廢氣經(jīng)蓄熱室格子磚回收部分顯熱，經(jīng)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(jī)帶動(dòng)，液壓交換傳動(dòng)裝置定時(shí) 進(jìn)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(shè)的導(dǎo)煙車抽吸裝煤除塵地面站集中處理。 c 篩儲(chǔ)焦 本工程將焦炭共分為 40mm、 40～ 25mm、 25～ 10mm、 10mm四級(jí)。 焦炭由焦臺(tái)經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至篩焦樓分級(jí)后，焦炭至貯焦倉或貯焦場(chǎng)。篩焦樓雙排布置，分別對(duì)應(yīng) 2系。篩焦樓一步建一排， 焦倉下設(shè)置雙排卸料口，其中一排卸料口為帶式輸送機(jī)接口，經(jīng)帶式輸送機(jī)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(dòng)閘門放焦裝汽車外運(yùn)。 d 煤氣凈化 13 根據(jù)焦?fàn)t煤氣的用途及環(huán)保要 求，焦?fàn)t煤氣凈化回收系統(tǒng)設(shè)有冷鼓、電捕，脫硫及硫回收，蒸氨，硫銨，洗脫苯。凈化后的焦?fàn)t一部分作為回爐煤氣返回焦?fàn)t，一部分作為脫苯管式爐燃料，制冷機(jī)組燃料，剩余焦?fàn)t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(jìn)入煤氣鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行加壓，加壓后煤氣進(jìn)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(jī)械化氨水澄清槽進(jìn)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(jìn)行蒸氨。分離的焦油經(jīng)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(chǎng)摻混煉焦。 2)脫硫及硫回收 采用以焦?fàn)t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(shè)提鹽裝置，產(chǎn)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(fèi)用低，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，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(jié)晶為一體，流程簡(jiǎn)單，具有煤氣系統(tǒng)阻力小，結(jié)晶顆粒大，硫銨質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。 硫銨干燥采用振動(dòng)流化床干燥器，具有干燥效果好，操作彈性大不易結(jié)塊等特點(diǎn)。 14 除塵采用旋風(fēng)除塵器及霧膜水浴除塵器兩級(jí)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(chǎn)粗苯 (4)輔助工程及公用工程 a 動(dòng)力耗量 表 28 動(dòng)力耗量 序號(hào) 名 稱 單位 一步 數(shù) 量 二 步數(shù) 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(chǎn)用） 5230（儀表用） 4980（生產(chǎn)用） 5230（儀表用） 6 電 kwh/a 106 106 b 動(dòng)力供應(yīng) 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(chǎn)、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(jù)規(guī)范要求，本工程需雙回路供電。廠區(qū)內(nèi)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(zhì) 進(jìn)水水質(zhì) (混合水 )： COD: 2020~2500mg/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(diào)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(jiǎn)述如下 : 生產(chǎn)污水首先進(jìn)入斜管隔油池進(jìn) 行隔油處理，除去重焦油及輕焦油，后進(jìn)入氣浮池進(jìn)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(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)并予曝氣后進(jìn)入缺氧池及好氧池進(jìn)行生化處理，去處氨氮及大部分 COD、 BOD 等。出水經(jīng)沉淀池沉淀后進(jìn)入接觸氧化池進(jìn)一步處理，去除水中的有害物質(zhì)，好氧池及接觸氧化池內(nèi)鼓入足夠的空氣以滿足生化處理的需要，最后出水經(jīng)沉淀池沉淀并加壓后作為熄焦補(bǔ)充水。剩余污泥經(jīng)壓濾機(jī)脫水后摻入煤中煉焦。 直接還原鐵部分 (1)技術(shù)原理 本項(xiàng)目實(shí)施的焦?fàn)t煤氣氣基豎爐直接還原煉鐵，其中還原氣為焦?fàn)t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(jī)、⑻直接還原鐵冷卻子系統(tǒng)、⑼輔助公用設(shè)施等。核心設(shè)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(yù)脫硫、 ⑶ 鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化、 ⑷鐵錳精脫硫、⑸加熱爐、⑹轉(zhuǎn)化爐（合成氣中含有甲烷時(shí)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(yù)熱到還原過程所需的溫度水平。預(yù)熱階段過后，還原氣 H2和 CO 與氧化鐵還原反應(yīng)，礦石中的氧 被去除。還原反應(yīng)的機(jī)理包括還原劑氣體在反應(yīng)界面的吸附催化、固相層內(nèi)離子和電子的擴(kuò)散、新相核的形成及長大等。 氣基豎爐直接還原鐵車間，年產(chǎn)直接還原鐵 50 萬噸。 (2)建設(shè)條件 a、還原氣的要求 氣基豎爐直接還原對(duì)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?fàn)t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?fàn)t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(zhuǎn)化為 含 H2 74%、 CO 25%的還原性氣體 。因此，通過對(duì)焦?fàn)t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(shù)上講，利用焦?fàn)t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(zhuǎn)化為 H2+CO 則消耗大量的 17 水蒸汽；若采用部分氧化轉(zhuǎn)化為 H2+CO 則消耗大量的氧。因此 ，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度考慮，作為氣基豎爐直接還原的還原氣氣源，焦?fàn)t煤氣的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)好于天然氣。 我國化石燃料的特點(diǎn)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?fàn)t煤氣是許多大型鋼廠的副產(chǎn)氣，本身就在尋找更經(jīng)濟(jì)、合理的出路。因此，利用焦?fàn)t煤氣做還原氣，社會(huì)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(jīng)過粗凈化處理，分離掉焦油、苯、萘并經(jīng)過粗脫硫的焦?fàn)t煤氣，進(jìn)入直接還原車間的焦?fàn)t煤氣儲(chǔ)氣柜。煤氣壓縮機(jī)將自氣柜出來的焦?fàn)t煤氣加壓，送過濾器濾去油霧，進(jìn)氧化鐵低溫干法預(yù)脫硫槽。經(jīng)預(yù)脫硫脫 除殘余硫化氫的焦?fàn)t煤氣進(jìn)加熱爐加熱至 300～ 350℃，再進(jìn)鐵鉬加氫反應(yīng)器，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為 H2S，同時(shí)不飽和烴加氫飽和，氣體中的氧在此與氫反應(yīng)生成水，然后進(jìn)鐵錳中溫脫硫槽進(jìn)行精脫硫，使總硫含量≤1mg/Nm3。經(jīng)過精脫硫總硫含量與過熱蒸汽及經(jīng)凈化脫碳處理的爐頂氣混合，進(jìn)加熱爐加熱至 660℃左右，通過轉(zhuǎn)化爐頂部的燒嘴進(jìn)轉(zhuǎn)化爐。來自空分裝置的氧氣加入安全水蒸氣后