【文章內容簡介】 焦化企業(yè)主要技改途徑是用現(xiàn)代化的大容積焦爐取代老損焦爐。德國考伯斯公司為曼內斯曼焦化 廠建造了有效容積 70m3大容積焦爐 ， 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 5年設計建成煤處理量 7700t/d， 有效容積 200萬 t/a大容積焦爐 ， 爐寬， 高 ， 長 ， 焦炭處理能力250t/h。該座焦爐由于炭化室加寬 ， 適應煤種較多 ， 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有效容積 225m3超大炭化室設想 :長 25m，高 ， 寬 據(jù)有關資料估算 ， 焦爐炭化室高 度由 6m、 、 7m， 其生產能力可分別提高 60%、 80%或 100%。我國 、 、 6m高的焦爐運行多年 ， 已經商業(yè)化 ， 高 8m焦爐建立了 3孔試驗爐。獨聯(lián)體國家正在設計的大容積焦爐 ， 炭化室容積達 (高 ， 寬 ， 長 )。國外資料報道 ， 大容積焦爐的最大優(yōu)點是基建投資省 ， 然而國內有關專家認為 ， 焦爐并非越大越好 ， 6m焦爐與 、改善焦炭質量以及煤種適用范圍上并無優(yōu)勢而言。當國內 ， 國內煉焦行業(yè)也許會重新評價 6m焦爐 [4]。 大容積焦爐存在的問題 :美國的大容積焦爐都出現(xiàn)了砌體過早損壞的現(xiàn)象 ，美國黑色冶金設計院確定炭化室高 6m及以上焦爐平均使用壽命 15年 。炭化室高7m的焦爐必須供應配煤組成較好的煤料 ， 以保護砌體和保證正常生產操作 。大容積焦爐不適用煤預熱 ， 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 ， 大容積焦爐在各方面要求都比常規(guī)炭化室焦爐要高。因此 ， 雖然大型焦爐是發(fā)展方向 ， 但各國要根據(jù)國情、技術水平和設備制造水平來確定焦爐規(guī)模和尺寸。 巨型煉焦反應器 巨了單型煉焦反應器 是為了克服傳統(tǒng)室式焦爐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 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器和煤預熱及干熄焦相結合的方案 ， 該方案經兩次工業(yè)試驗后于 1990年由 “歐洲煉焦技術中心 ”進行專門的設計和試驗工作。 1993年 4月 ， 6 巨型煉焦反應器示范裝置 (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 15個月后 ， 即 1994年 7月完成了技術修改和完善工作 ， 現(xiàn)正朝工業(yè)化方向推進。 巨型煉焦反應器商業(yè)化進程受以下諸 因素制約 :（ 1)煉焦反應器裝置變?yōu)橛啥鄠€巨型煉焦反應器單元組成的爐組就必須將推焦和出焦操作的機械設計為移動式 ， 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)與煤預熱聯(lián)合的大型生產裝置還有待于進一步開發(fā)。有關專家認為解決上述問題不存在技術障礙 ， 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。歐洲煉焦技術中心的專家在尋找巨型煉焦反應器使用廠家時 ， 世界產焦大國的中國 ， 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器示范裝置 ， 共同探討巨 型煉焦反應器工藝。 日本 SCOPE21 的煉焦技術 該技術的特點是將配入 50%的非粘結性煤 ， 在入爐前快速預熱到 350℃ ～400℃ ， 使煤接近熱分解溫度 ， 以改善煤的粘結性 ， 預熱煤中的細粉熱壓成型 ，而后與粗粒煤混合裝爐。故裝爐煤的堆密度提高 (約 850kg/m3)， 焦爐用高導熱性的 70mm～ 75mm的爐墻磚 ， 在焦爐中加熱到 700℃ ～ 800℃ 的焦餅 ， 放入干熄焦預存段進行再加熱使焦餅最終溫度達 1000℃ 左右。各國煉焦同行在等待該工藝的工業(yè)實踐結果 [6]。 搗固焦爐 搗固焦爐過去費用高 ， 現(xiàn)已通過將搗固機 操作效率提高一倍和在搗固焦爐上采用大容積炭化室得到補償。搗固工藝的進一步研究課題是通過搗固箱進一步現(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 ， 設備是可靠的 ， 炭化室高 、 ，我國已有幾十年的生產實踐 。炭化室高 6m的搗固焦爐 ， 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 ， 這一點已被德國焦化工業(yè)十幾年生產實踐所證實。 同先進國家相比 ， 我國搗固焦爐發(fā)展緩慢 ， 主要原 因是搗固技術落后 ， 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爐大型化進展緩慢。 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 ， 國內要實現(xiàn)搗固焦爐大型化 ， 有必要引進國外先進的設備或引進搗固機械的軟件。 7 我國優(yōu)質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 ， 因此為提高焦炭產量 ， 這兩個地 區(qū)尤其應大力發(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。因此為使我國煉焦爐構成與國內煉焦煤資源相適應 ， 立足國內資源提高冶金焦質量 ， 必須改變目前單一的煉焦爐結構。 “發(fā)展搗固焦爐 ， 調整煉焦爐構成 ”已成共識 ， 國內已到了非發(fā)展搗固焦爐不可的地步了。 干法熄焦（ CDQ）技術 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)內由風機循環(huán)，被紅焦加熱后進人廢熱鍋爐，鍋爐產生的蒸汽用于發(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行熱交換 ， 冷卻到 250℃ ， 冷卻的焦炭 ， 由干熄槽底部排焦設備排至膠帶輸送機 ， 送往用戶。冷惰性氣體由循環(huán)風機送入干熄槽 ， 溫度升至 800℃ 左右 ， 熱惰性氣體經過一次除塵器 ， 除去氣體中夾帶的粗粒焦粉后 ， 進入余熱鍋爐后溫度降至 200℃ 以下 ， 再經二次除塵器 ， 除去氣體中夾帶的粗粒焦粉 ， 然后用循環(huán)風機送回干熄槽循環(huán)使用 [6]。 技術特點 :(1)節(jié)能效果顯著； (2)環(huán)保效益好； (3)提高焦炭質量 ， 優(yōu)化高爐生產。 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年可收回設備投資。 我國發(fā)展 CDQ的方向是裝置的大型化與設備國產化。裝置的大型化是為了與焦爐的生產規(guī)模相配套，每 1～ 2組焦爐配備一套規(guī)模相當?shù)?CDQ裝置，同時以濕熄焦裝置備用，以節(jié)省投資。 CDQ裝置生產的蒸汽將用于發(fā)電、煤調濕或并人生產用蒸汽管網。 “十五 ”期間，中國將有 3O多套 CDQ裝置建設投產，其干熄焦炭的能力將達到年產 3000多萬 t，占中國機焦生產能力的三分之一。 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 非粘結性煤和弱粘結性煤使用量達 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 60～ 70年代 ， 世界許多國家對型焦工藝進行了開發(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中試裝置上進行了廣泛的生產試驗 ， 發(fā)現(xiàn)用含 70%～80%的不粘結或弱粘結煤的配煤可以生產出與供大型高爐用的冶金焦等效的型焦 ， 其成本與常規(guī)焦爐生產的焦炭相差無幾。高爐試驗結果表明 ， 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 ， 可以改善煤的粘結性 ， 并可使裝爐煤的堆密度提高到 850kg/m3，以改善焦炭質量在保證焦炭質量前提下 ， 非粘結煤的配入可達 50%。(2)通過提高爐墻熱傳導率、裝爐煤高溫預熱等措施 ， 使焦爐生產能力提高到 300%。(3)煤炭中溫干餾及干餾產品在干熄焦裝置的預存室進行高溫加熱改質 ， 比常規(guī)焦爐節(jié)能20%。(4)對焦爐所有開口嚴密密封 ， 紅焦密閉輸送及預熱煤脈沖式輸送 ， 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)型焦生產的能耗比室式爐高。所以 ，該工藝的進一步實施 ， 仍需解決諸多技術問題 ， 為此新鋼鐵聯(lián)盟加快進行新工藝的試驗工作 ， 以期在 21世紀為取代某些現(xiàn)有焦爐作好準備。前蘇聯(lián)也認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 ， 所生產的型焦還不能應用到大型的現(xiàn)代化的高爐中 ， 焦炭的反應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劑對煤料粘結性能有所改善 ， 因此能提高焦炭質量或在不降低焦炭質量前提下 ， 少配用優(yōu)質煉焦煤。西德早在 20世紀 50年代就在 40孔 6m高炭化室的硅磚焦爐采用該技術。日本已有新日鐵、鋼管、住友金屬等公司 16個爐組、 36座焦爐共計 1610孔采用配部分型煤 (型煤配入量 20%～ 30%)煉焦技術 ，年產焦炭 1600多萬 t。我國寶鋼一期工程從日本引進此技術 ， 二期、三期工程中仍采用配型煤煉焦技術 ， 年產焦炭約 600萬 t， 占全國機焦產量 9%。此外 ， 馬鋼、包鋼也曾設計在改擴建中采用該技術。一般說來 ， 焦炭質量在一定 范圍內隨著配入型煤比例增加而提高。生產試驗表明 ， 型煤配比每增加 10%， 焦炭強度指標DI150/15約提高 %～ %， 反應后強度約提高 %。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行著配型煤煉焦的工業(yè)試驗 ， 經過多年對引進技術的消化吸收工作 ， 我國已具備了工廠設計能力 ， 但關鍵設備仍需引進 [5]。 立式連續(xù)層狀煉焦工藝 從 20世紀 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出質量符合要求的冶金焦。工藝特點 :煤料經壓實 (堆密度可 1000kg/m3)和分階段控制加熱速度可改善煤的粘結性能 ， 改善焦炭質量 ， 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。 從各階段試驗結果看 ， 該工藝具有很好的推廣應用前景 ， 但要達到大規(guī)模工業(yè)化生產 ， 在裝煤操作、順利排焦和裝置大型化方面還需進一步改進完善。 20世紀 80年代我國大同、太原、福州等地建設并投產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特種用焦 —鐵合金焦方面取得了較好的效果。 煤預熱 利用煤預熱技術 ， 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 107萬 t焦炭 的第一臺煤預熱工業(yè)裝置 ， 正在西西伯利亞鋼廠 7號焦爐上使用 ， 系采用氣體熱載體預熱煤料。焦爐用預熱煤料煉焦時生產能力提高 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、日本都使用煤預熱裝置 。波蘭登賽斯科焦化廠建造了 40t/h煤預熱裝置 ， 還將根據(jù)試驗結果建造 100t/h裝置。但是使用煤預熱裝置的美國大容積焦爐和英國鋼公司兩座焦爐都出現(xiàn)了焦爐砌體過早損壞現(xiàn)象。 中國煉焦工業(yè)的現(xiàn)狀 焦爐煤氣凈化現(xiàn)狀 目前我國正在運行的焦爐煤氣凈化工藝很多 ， 主要包括冷凝鼓風、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到或接近國際先進水平。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量的要求。 焦爐煤氣利用現(xiàn)狀 按 2020年產焦 1