煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)及其聯(lián)合工藝

李光輝

摘 要：本文闡述了煤預熱技術(shù)、煤調(diào)濕技術(shù)、搗固煉焦技術(shù)、干法熄焦技術(shù)等煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)的發(fā)展歷程及特點，探討了集成創(chuàng)新各煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)的煉焦新技術(shù)聯(lián)合工藝。

關(guān)鍵詞：煉焦；節(jié)能；環(huán)保；聯(lián)合工藝

焦化產(chǎn)業(yè)既是大量消耗煤炭、電力等的高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，又是為下游行業(yè)提供轉(zhuǎn)換能源，同時生產(chǎn)高價值化工產(chǎn)品的技術(shù)型產(chǎn)業(yè)，肩負著節(jié)能減排的重要使命。隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源短缺及節(jié)能環(huán)保要求的日趨嚴格，焦化節(jié)能環(huán)保新技術(shù)如煤預熱技術(shù)、煤調(diào)濕技術(shù)、搗固煉焦技術(shù)、干熄焦技術(shù)等煉焦新技術(shù)及其聯(lián)合工藝正在加快推廣，在焦化產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排中扮演著及其重要的角色。

1 煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)

1.1 煤預熱技術(shù)

煤預熱技術(shù)是煉焦前對煤料進行預處理的有效措施，可以脫除煤表面的水分，降低煉焦耗熱量，還可增加裝爐煤堆密度，提高焦爐生產(chǎn)能力。

20世紀20年代，煤預熱煉焦技術(shù)在美國實驗室開始研究，20世紀50年代末，法國、英國、德國等國家相繼進行大規(guī)模的試驗研究。20世紀70年代，該技術(shù)迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了考泰克法、普列卡邦法和西姆卡法等煤預熱技術(shù)并實現(xiàn)了工業(yè)化，相繼在歐美及日本多個焦化廠建成投產(chǎn)。20世紀80年代末，煤預熱技術(shù)發(fā)展遇到了瓶頸，由于存在煉焦過程膨脹壓力大而易使炭化室墻面變形縮短焦爐的一代爐齡等缺點，世界上煤預熱裝置大部分已停產(chǎn)。

1.2 煤調(diào)濕技術(shù)

煤調(diào)濕技術(shù)是將煉焦煤料在裝爐前除掉一部分水分，并保持裝爐煤水分穩(wěn)定的一種工藝。煤調(diào)濕技術(shù)以其顯著的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟效益受到普遍的重視，并得到迅速發(fā)展。

煤調(diào)濕技術(shù)起源于日本并得到了長足發(fā)展，日本先后開發(fā)應用了三代煤調(diào)濕技術(shù)，即熱煤油干燥技術(shù)、蒸汽干燥技術(shù)和采用焦爐煙道廢氣的流化床干燥技術(shù)。美國、德國等國家也進行了煤調(diào)濕裝置的試驗和生產(chǎn)實踐，均取得較好的經(jīng)濟效益。1996年，我國第一套煤調(diào)濕裝置在重鋼焦化廠投產(chǎn)，采用的是熱煤油干燥方式，但該裝置已停產(chǎn)。2008年l2月，太鋼采用蒸汽干燥技術(shù)的煤調(diào)濕裝置投產(chǎn)。山東省冶金設(shè)計院股份有限公司研發(fā)設(shè)計了“調(diào)破一體化煤調(diào)濕技術(shù)”，采用干燥粉碎一體化工藝，流程短，投資及運行費用低，占地面積小，且適合于老廠區(qū)改造，以其獨到的技術(shù)優(yōu)勢具有廣闊的推廣前景。

（1）節(jié)能效益

采用煤調(diào)濕技術(shù)后，煤料含水量每降低1%，煉焦耗熱量降低62.0MJ/t（干煤）。當煤料水分從11%下降至5%時，煉焦耗熱量相當于節(jié)省372 MJ/t（干煤）。太鋼煤調(diào)濕項目裝爐煤水分可由10%降為6.5%，結(jié)焦時間縮短4%，焦爐生產(chǎn)能力提高7%，每年可節(jié)能9226t標準煤。

（2）環(huán)境效益

新日鐵認為，第三代煤調(diào)濕技術(shù)平均每噸入爐煤可減少CO2排放量35.8kg。另外，煤料水分的降低，可減少1/3的剩余氨水發(fā)生量，每噸煤能減少剩余氨水44kg。

1.3 搗固煉焦技術(shù)

搗固煉焦技術(shù)具有擴大煉焦煤資源、提高焦炭質(zhì)量和焦爐生產(chǎn)率等諸多優(yōu)點，現(xiàn)已作為一種成熟的煉焦工藝被國內(nèi)外廣泛采用。

1882年，德國最先采用搗固煉焦技術(shù)，并且在德國Dllingen焦化廠建設(shè)了世界上第一座6.25m搗固焦爐。20世紀初，我國開始建造搗固焦爐，相繼投產(chǎn)了3.2m搗固焦爐、4.3m搗固焦爐、5.5m搗固焦爐、6.25m搗固焦爐等爐型。

（1）經(jīng)濟效益

搗固焦爐技術(shù)可以擴大煉焦煤資源、提高焦炭質(zhì)量，在保證焦炭質(zhì)量不變的情況下，搗固焦爐技術(shù)可多配20～25%高揮發(fā)份弱粘結(jié)性煤。

（2）環(huán)境問題

裝煤煙塵問題曾一度阻礙搗固煉焦技術(shù)的發(fā)展，由意大利PW公司和山東省冶金設(shè)計院股份有限公司推廣的搗固焦爐無煙裝煤技術(shù)，裝煤時基本無煙塵外逸，裝煤環(huán)保效果良好，從根本上解決了搗固焦爐裝煤煙塵問題。

1.4 干法熄焦技術(shù)

干熄焦是當前國家重點鼓勵發(fā)展的技術(shù)之一，屬于原國家經(jīng)貿(mào)委推薦的清潔生產(chǎn)技術(shù)項目，是一項改善環(huán)境、提高焦炭質(zhì)量、節(jié)約能源的先進技術(shù)。

1917年瑞士的雪澤爾（Sulier）公司率先研究開發(fā)了干法熄焦工藝，并在丘里赫煉焦制氣廠建成了世界上第一套干熄焦裝置。20世紀60年代，前蘇聯(lián)實現(xiàn)了干熄焦技術(shù)工業(yè)上的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。20世紀70年代日本從前蘇聯(lián)引進干法熄焦技術(shù)，日本新日鐵公司在干熄焦技術(shù)的大型化、自動化和除塵方面進行了研究開發(fā)。20世紀80年代德國蒂森公司開發(fā)了水冷壁式干熄焦裝置，成功地將水冷柵和水冷壁裝置應用于干熄爐，并將干熄爐斷面由圓型改成方形，使紅焦部分顯熱（約30%）直接通過蒸發(fā)管而被吸收，并在漢沙焦化廠建成投產(chǎn)了66t/h工業(yè)化試驗裝置。美國克雷斯公司開發(fā)了世界上第一臺間接式干熄焦裝置，并在伯利恒鋼鐵公司雀點廠進行了試驗樣機的操作示范。我國干熄焦技術(shù)的應用，始于上海寶鋼建設(shè)，1985年、1991年和1997年寶鋼一期、二期和三期工程分別建設(shè)4×75t/h干熄焦裝置，至今國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)200多套干熄焦裝置。干熄焦技術(shù)在各國得到了廣泛應用，并逐步向大型化、智能化方向發(fā)展。

（1）節(jié)能效益

焦爐推出的熾熱紅焦其顯熱達1880MJ/t，約占焦爐能耗約35%-40%，干熄焦可回收利用紅焦約83%的顯熱，每干熄1t焦炭回收的熱量約為1.35GJ。

（2）環(huán)境效益

采用濕法熄焦，每熄1t紅焦將產(chǎn)生0.5t含有大量酚、氰化物、硫化物、CO、氨等的污染性氣體，同時夾帶大量粉塵，嚴重污染環(huán)境，且腐蝕周圍建筑物、金屬管線和設(shè)備。干熄焦采用密閉系統(tǒng)熄焦，并配備良好的除塵設(shè)施，基本上消除了上述污染。

2 煉焦節(jié)能環(huán)保新技術(shù)聯(lián)合工藝

2.1 干熄焦與煤預熱聯(lián)合工藝

干熄焦與煤預熱聯(lián)合工藝是結(jié)合干熄焦與煤預熱各自優(yōu)點，利用干熄焦蒸汽對入爐煤預熱的工藝。

按干熄焦和煤預熱之間熱傳導類型分為兩種：①間接熱傳導，使用熱交換器。如德國魯爾煤業(yè)公司設(shè)計的工藝，CDQ冷卻氣體帶走的熱能被送到蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，然后通過熱交換器把煤預熱所需能量交換到預熱器內(nèi)的循環(huán)氣體里。②直接熱傳導，不用熱交換器。如考姆比（Combi）煉焦工藝，采用高爐煤氣作為熱載體，高爐煤氣直接流經(jīng)CDQ裝置與煤預熱器，將煤中水分生成的水蒸汽冷凝后再回至高爐煤氣主管道。

據(jù)資料報道，采用CDQ與煤預熱聯(lián)合工藝比用濕煤裝爐的焦化廠節(jié)能約35%，比采用濕煤裝爐且CDQ產(chǎn)生的蒸汽發(fā)電的焦化廠效率可以提高5O%。根據(jù)日本室蘭廠生產(chǎn)實踐，二者都有明顯效益，且有相加性，兩者沒有抵消作用。

2.2 搗固煉焦與煤預熱聯(lián)合工藝

搗固煉焦與煤預熱聯(lián)合工藝是把煤料預熱到約170℃，配入4%～5%粘結(jié)劑后搗固煉焦的工藝。1976年，德國首先進行預熱搗固煉焦試驗，取得一定效果。根據(jù)德國生產(chǎn)實踐，預熱搗固煉焦堆密度提高7%～8%，生產(chǎn)能力提高35%，焦炭質(zhì)量也大大改善，且配入10%～15%好的粘結(jié)性煤即可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)焦炭。

2.3 煤調(diào)濕與配型煤優(yōu)化組合工藝

煤調(diào)濕與配型煤聯(lián)合工藝結(jié)合了煤調(diào)濕降低煉焦能耗和配型煤提高焦爐產(chǎn)能等優(yōu)點，是一項符合“資源、環(huán)保、能源”發(fā)展要求的實用技術(shù)。此項目作為國家科技部“十一五”重點科技攻關(guān)課題，首鋼廖洪強等人進行了系列研究。

（1）節(jié)能效益

煤調(diào)濕與型煤加工優(yōu)化組合工藝可增加焦爐產(chǎn)能10%～15%，降低煉焦能耗7.9kgtce/t焦，在保持焦炭質(zhì)量不變前提下，可增加弱黏結(jié)性煤配比10%～20%。

（2）環(huán)境效益

煤調(diào)濕與型煤加工優(yōu)化組合工藝可減少焦化廢水產(chǎn)生量約32%。

3 結(jié)束語

隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源短缺及節(jié)能環(huán)保要求的日趨嚴格，焦化行業(yè)作為高能耗高污染產(chǎn)業(yè)面臨著極大的挑戰(zhàn)，加快推廣焦炭流程中的節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并且積極研究煉焦節(jié)能集成優(yōu)化工藝，將為焦化行業(yè)節(jié)能環(huán)保作出重要貢獻。