干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)分析

敖成橋 貴州黔桂天能焦化有限責(zé)任公司

引言：我國(guó)是煤炭生產(chǎn)消耗大國(guó)，煤炭是我國(guó)利用主要的能源，也是焦煤第一生產(chǎn)大國(guó)，但是在煉焦生產(chǎn)過(guò)程中造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)，利用干熄焦技術(shù)不僅提高了生產(chǎn)效率，而且還最大程度的減少了對(duì)環(huán)境的污染，不僅實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益，達(dá)到了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。

1 干熄焦技術(shù)簡(jiǎn)介

干熄焦技術(shù)起源在瑞士，它是對(duì)于濕熄焦技術(shù)而言的，就是傳統(tǒng)的用水熄滅紅焦的方式。干熄焦技術(shù)是利用惰性氣體熄滅熾熱的焦炭的方式。這種方式不僅可以回收利用焦炭的顯熱，而且可以提高焦炭的質(zhì)量，減少焦炭生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染。相對(duì)于濕熄焦技術(shù)而言，干熄焦技術(shù)是把1000℃左右的高溫?zé)霟峤固糠湃朊芊獾母上t內(nèi)，利用低溫的惰性氣體和高溫的焦炭進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)化，使焦炭溫度降低到200℃左右，而爐內(nèi)的惰性氣體經(jīng)過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)將熱量帶入鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱量交換，產(chǎn)生的蒸汽可以用來(lái)發(fā)電或者供暖，然后經(jīng)過(guò)利用后的惰性氣體可以循環(huán)利用，這樣不僅減少了對(duì)能源的損耗，而且減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高的企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少了傳統(tǒng)的濕熄焦技術(shù)產(chǎn)生的有害氣體和有害物質(zhì)的排放，減輕對(duì)環(huán)境的污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排低碳環(huán)保的生產(chǎn)方式，符合社會(huì)發(fā)展的需求，因而得到了廣泛的推廣應(yīng)用，成為了焦化行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在新建焦化都配套建設(shè)干熄焦裝置。

2 我國(guó)干熄焦技術(shù)應(yīng)用狀況

干熄焦技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用是從1985年上海寶鋼工程引進(jìn)日本干熄焦裝置開(kāi)始的，并且在此后得到了較廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了干熄焦技術(shù)在我國(guó)的蓬勃發(fā)展。截至到2013年，我國(guó)已建成和正在建造的干熄焦裝置已經(jīng)達(dá)到200多套，應(yīng)用干熄焦技術(shù)生產(chǎn)的焦炭已經(jīng)高達(dá)兩億噸，占據(jù)了焦炭產(chǎn)量的一大半，目前我國(guó)的鋼鐵企業(yè)配套的焦化廠基本建設(shè)了干熄焦裝置，我國(guó)的干熄焦裝置數(shù)量和焦炭產(chǎn)量均占據(jù)世界第一。雖然我國(guó)的干熄焦裝置和產(chǎn)量均較多，但是這并不意味著我國(guó)的干熄焦技術(shù)成熟。由于我國(guó)引進(jìn)應(yīng)用干熄焦技術(shù)的時(shí)間較短，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)的干熄焦技術(shù)還很不成熟，存在著較多的問(wèn)題，例如：技術(shù)較落后；系統(tǒng)不成熟；余熱利用效率不高；處理能力不夠，這些問(wèn)題阻礙了我國(guó)干熄焦技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)于焦炭生產(chǎn)有著極其不利的影響，造成了焦炭產(chǎn)量較低，設(shè)備使用時(shí)間較短，進(jìn)一步也會(huì)影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 干熄焦工藝流程

干熄焦技術(shù)是利用冷的惰性氣體，在干熄爐中與赤熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦鍋爐產(chǎn)生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻紅焦。干熄焦鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或并入廠內(nèi)蒸汽管網(wǎng)或送去發(fā)電。由焦?fàn)t生產(chǎn)的溫度約為1000℃的赤熱焦炭排出裝入焦罐車(chē)中，焦罐經(jīng)牽引、提升移送至熄槽上部，從加焦口將焦炭放入干熄槽預(yù)存室，預(yù)存一定時(shí)間后下行至熄焦室，并與逆流的惰性循環(huán)氣體N2進(jìn)行熱交換，冷卻后的焦炭經(jīng)排焦裝置從排焦口排出，再經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至篩焦樓篩焦、儲(chǔ)存，供煉鋼(煉鐵)用。二者在逆向運(yùn)動(dòng)中，焦炭逐漸被冷卻到200℃左右，然后由爐底的卸料裝置排出；同時(shí)，惰性氣體(或廢煙氣)被加熱到800℃左右，從干熄爐斜道口經(jīng)過(guò)一次除塵器后進(jìn)入干熄焦鍋爐；在鍋爐中，水被熱氣流加熱產(chǎn)生蒸汽，同時(shí)氣體被冷卻到200℃左右，再經(jīng)二次除塵由循環(huán)風(fēng)機(jī)重新送入干熄爐內(nèi)循環(huán)使用。

4 干熄焦主要設(shè)備

干熄焦主要由紅焦裝入設(shè)備、提升機(jī)、干熄爐、冷焦排出設(shè)備、電機(jī)車(chē)及焦罐臺(tái)車(chē)、焦罐、一次除塵器、二次除塵器、干熄焦鍋爐單元、循環(huán)風(fēng)機(jī)、除塵地面站、水處理單位、自動(dòng)控制部分、汽輪發(fā)電機(jī)等組成。 干熄焦紅焦裝入設(shè)備由電機(jī)車(chē)、焦罐臺(tái)車(chē)、旋轉(zhuǎn)焦罐、APS定位裝置、提升機(jī)、裝入裝置以及各極限感應(yīng)器等設(shè)備組成，起著接焦、送焦及裝焦等作用。電機(jī)車(chē)運(yùn)行在焦側(cè)的熄焦軌道上，用于牽引、制動(dòng)焦罐臺(tái)車(chē)，控制圓形旋轉(zhuǎn)焦罐的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作和完成接送紅焦的任務(wù)。電機(jī)車(chē)主要由車(chē)體、走行裝置、制動(dòng)裝置、氣路系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)組成。旋轉(zhuǎn)焦罐用來(lái)裝運(yùn)從炭化室中推出的紅焦，并與其它設(shè)備配合，將紅焦裝入干熄爐內(nèi)。提升機(jī)運(yùn)行于提升井架和干熄爐頂軌道上，將裝滿紅焦的焦罐提升并橫移至干熄爐爐頂，與裝入裝置相配合，將紅焦裝入干熄爐內(nèi)。裝完紅焦后又將空罐經(jīng)提升、走行和下降落座在焦罐臺(tái)車(chē)上。裝入裝置位于干熄爐的頂部，與提升機(jī)配合將焦罐中的紅焦裝入干熄爐。干熄焦冷焦排出設(shè)備由排焦裝置及運(yùn)焦皮帶組成。

排焦裝置位于干熄爐底部，將冷卻后的焦炭定量、連續(xù)和密封地排出到皮帶機(jī)上。排焦裝置由平板閘門(mén)、電磁振動(dòng)給料器、旋轉(zhuǎn)密封閥、臺(tái)車(chē)、排焦溜槽、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置、吹掃風(fēng)機(jī)、除塵管道和檢修吊車(chē)等設(shè)備組成，排焦裝置周?chē)O(shè)有四處CO報(bào)警器。干熄爐的結(jié)構(gòu)一般為圓型，由預(yù)存段、斜道區(qū)及冷卻段組成。干熄焦氣體循環(huán)設(shè)備由循環(huán)風(fēng)機(jī)、給水預(yù)熱器、一次除塵器、鍋爐和二次除塵器等組成。

5 干熄焦技術(shù)的利弊

5.1 優(yōu)點(diǎn)

5.1.1 提高焦炭質(zhì)量，提高發(fā)電量

干熄焦技術(shù)就是運(yùn)用惰性氣體給熾熱的焦炭降溫的方式，相對(duì)于傳統(tǒng)的濕法熄焦技術(shù)而言，避免了濕焦使焦炭急劇降溫給焦炭帶來(lái)的不利影響，因?yàn)檫@樣會(huì)影響焦炭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，會(huì)降低焦炭的強(qiáng)度和耐磨性。濕焦會(huì)使焦炭發(fā)生強(qiáng)烈熱反應(yīng)，會(huì)進(jìn)一步提高煉鐵的成本，減少了生鐵的產(chǎn)量。運(yùn)用干熄焦技術(shù)，能降低焦炭熱反應(yīng)性，提高焦炭熱強(qiáng)度，提高焦炭質(zhì)量，干熄焦后的焦炭機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、篩分組成方面均有明顯的提高。增加煉鐵的產(chǎn)量，提高煉鐵的效率，進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5.1.2 實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排和低碳環(huán)保

相對(duì)于濕熄焦而言，干熄焦技術(shù)減少了水資源的浪費(fèi)，同時(shí)加熱后的惰性氣體循環(huán)利用吸收熱量，減少了對(duì)于資源的浪費(fèi)。并且，傳統(tǒng)的濕熄焦產(chǎn)生了大量的硫化物和氫化合物等有害物質(zhì)，并且還會(huì)形成粉塵進(jìn)入大氣中，這些有害物質(zhì)會(huì)形成酸雨，進(jìn)而污染水資源，土地資源等，也會(huì)危害人體健康。利用干熄焦技術(shù)，大大減少了對(duì)于污染物的排放，不僅保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)，還會(huì)延長(zhǎng)了干熄焦裝置的使用壽命。這樣不僅減少了對(duì)于資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的，同時(shí)也減少了污染物的排放，實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保的目標(biāo)，對(duì)促進(jìn)企業(yè)節(jié)能減排、轉(zhuǎn)型升級(jí)以及改善生態(tài)環(huán)境，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

5.2.1 干熄焦技術(shù)工藝較復(fù)雜，企業(yè)前期資金投入較多，增加了企業(yè)的壓力，并且設(shè)備機(jī)器較重大，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，很難保證機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在機(jī)器除塵維護(hù)方面要求較高。

5.2.2 干熄焦技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中，紅焦與少量惰性氣體中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，在一定程度上損失焦炭，造成焦炭燒損，設(shè)備安裝及運(yùn)行操作維護(hù)好的企業(yè)燒損率在2%以下，少數(shù)企業(yè)燒損率達(dá)到5%以上。

5.2.3 干熄焦生產(chǎn)過(guò)程中與紅焦接觸，與濕法熄焦相比有被燒傷燙傷及干熄爐內(nèi)一氧化碳、氫氣含量超標(biāo)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 缺點(diǎn)

6 結(jié)束語(yǔ)

干熄焦技術(shù)與傳統(tǒng)的濕法熄焦技術(shù)而言，回收利用紅焦顯熱進(jìn)行發(fā)電，不但節(jié)省了能源，減少發(fā)電成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且減少污染物的排放，改善了大氣環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益。干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)在符合社會(huì)的發(fā)展要求，在未來(lái)必將蓬勃發(fā)展，取得更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。