焦煤氣流分級調濕設備及工藝技術分析

摘 要：重點介紹了以焦爐煙道廢氣為熱源、采用流化床干燥機設備的煤調濕工藝和焦煤分級工藝，煤調濕及焦煤分級工藝利用焦煤粒度分布的自有特性，將調濕技術與原料煤粒度分級相結合，可有效提高生產效率、降低能耗，符合當下節能環保、產業升級的政策要求。

關鍵詞：分級調濕；流化床；節能減排

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.004

煤焦化行業是國民經濟的重要支柱產業，我國是焦炭生產和消費大國， 援引工信部公布的數據，2018年1-10月份焦炭產量累計3.6億噸，同比下降1.0%，其中，鋼鐵聯合企業焦化廠焦炭產9100萬噸，同比下降4.9%，獨立焦化企業焦炭產量2.68萬噸，同比下降0.2%。2018年全年產量將超過4.3億噸。同時，焦化行業產能嚴重過剩，預計2018-2020年之間，國內仍有約4000多萬噸的焦化產能陸續釋放，而行業集中度低、生產粗放、環保不達標等矛盾仍較為突出，產業結構亟待優化。

焦爐生產需消耗大量能源，同時產生較多氣體、固體和液體等污染物，污染環境。目前，在國家供給側改革及產業升級、節能減排的政策導向下，煉焦行業的降耗、節能、減排已刻不容緩。焦化企業只有通過一系列新技術、新工藝的應用才能實現行業的可持續發展。

煤調濕技術作為煉焦用煤預處理技術，是焦化行業節能減排的重要技術之一。通過采用該技術，可有效提高焦爐生產能力和焦炭產品質量，降低煉焦能耗，有利于保護環境，是國家鼓勵的重點節能環保項目。

1 煤調濕技術設備及工藝的發展及應用現狀

煤調濕技術是焦煤入爐前的預處理工藝，主要是指利用焦化廠余熱，如煙道廢氣、干熄焦蒸汽或其它低壓蒸汽等，對裝爐煤進行加熱，使其水分降低到6%左右，然后再裝入焦爐的技術。從上世紀80年代日本新日鐵研發該技術至今，已逐步發展了三代技術工藝，并得到大規模工業化應用。

目前煤調濕技術采用的熱源主要有導熱油、煙道廢氣、蒸汽。

（1）第一代導熱油煤調濕技術：該技術利用導熱油吸收上升管荒煤氣顯熱，并在回轉式的干燥機內完成間接加熱，調節煤料的水分含量。該技術工藝流程復雜、設備多且投資大，目前已基本淘汰。

（2）蒸汽煤調濕技術：該技術屬于第二代煤調濕技術，其原理是合理利用焦化廠區內工藝線內的低壓蒸汽，包括干熄焦發電的背壓及其他低壓氣源作為導熱源，利用多管回轉式干燥機內完成間接加熱，達到調濕目的。該技術結構緊湊、流程簡單，但設備較為復雜，成本及投資較高。其工藝流程見圖1。

（3）利用煙道氣進行煤調濕技術：焦化生產中產生大量的高溫廢氣，第三代煤調濕技術是利用焦爐煙道廢氣的余熱，并使用較為先進的流化床干燥機進行煤料調濕的技術。利用煙道廢氣余熱進行流化床直接加熱的煤調濕技術具有工藝流程短、設備投資少、操作成本低等特點，同時余熱利用效率高、節能環保。

2 流化床設備技術的應用分析

近年來，焦化企業和科研院所積極研究和改進煤的氣流分級分離與調濕工藝方法，將煤調濕與風選破碎工藝集于一體，能夠集中上述兩項先進工藝的特點和優勢，不但能夠提高焦爐產量、降低焦爐能耗及減少焦爐剩余氨水量等，實現煙道廢氣的合理有效利用。

濟鋼焦化廠是國內較早進行煤調濕工藝研發和應用的焦化企業，并已成功將焦煤分級和調濕工藝結合并應用和推廣。該技術主要的工藝流程為：焦化的原料煤經給料裝置進入床體內的篩板上，經篩板下氣室內的一定溫度的焦爐煙道廢氣吹動至流態化狀態，移動隔板也以一定的速度推動物料向流化床尾運動，使煉焦用煤得以干燥，同時設定粒度的細顆粒物料首先分離出來，并將細顆粒原煤輸送至上煤皮帶；粗顆粒輸送至破碎室進行破碎，再輸送到上煤皮帶與細顆粒原煤混合后送往煤塔。流程如圖2所示。

煙道廢氣經過篩板參與物料流化的同時完成熱交換，溫度降低的廢氣匯集到總管后經過除塵器除塵后排入大氣。此工藝將煉焦用煤干燥后水分從8～10%降至6%左右，將原料煤的細顆粒原煤粒度可控制在≤3mm。成功實現煤的分級和調濕，達到了預期的效果。

該技術在一套設備內以焦爐煙道廢氣為熱源及其為動力源完成煤的干燥、分級及預熱，進而能夠提高焦爐產量、降低能耗、減少污染物排放等，同時利用焦爐煙道廢氣的余熱，實現廢熱能源化利用。

采用該工藝后，處理能力為300噸配合煤/小時，年工作時間340天；裝爐煤水分由8～10%降至6%，焦爐生產能力約提高5%；焦炭強度約提高3%；煉焦耗熱量約降低310kJ/Kg；擴大了巖相不均一氣煤在配合煤中的比例；避免了過細粉碎，控制粒度組成，提高了裝爐煤的堆積密度。

3 分級調濕工藝設備的改進

煤調濕技術和風力分級技術都是國內外煉焦行業最為先進的煤預處理技術。煤調濕技術可將配合煤水分平均9%干燥到6%左右，達到提高焦爐裝煤量、改善焦炭質量、高效合理利用廢氣余熱等效果，具有良好經濟與環保效益。

風力分級技術是通過風動實現煤不同粒級的分離，改善配合煤的粘結性，改善焦炭熱態性能，同時僅粗顆粒煤通過粉碎機破碎，減輕破碎機的負荷、降低能耗。

分級調濕的綜合優勢：

以年產110萬噸2x55孔6米焦爐為例，經分級調濕后入爐煤水分由11%降到6%，計算節能指標。

（1）焦爐年消耗濕煤量為165萬噸。

（2）焦爐本身可產生的煙道廢氣量約為251996Nm3/h。

（3）流化床運行需要的煙道廢氣量約為197554 Nm3/h。

（4）焦爐加熱可節省的煤氣量為125025206 Nm3/a。

（5）焦爐加熱可節能折標煤為15512 t/a。

（6）噸焦可節能折標煤14.1Kg/t，扣除系統自身能耗約為9.6Kg/t。

（7）可減少的剩余氨水量約為8萬t/a。

（8）可節省蒸汽量為1.6萬t/a，折標煤1476t/a。

（9）噸焦可節能折標煤1.34 Kg/t。

（10）總計噸焦可節能折標煤10.85Kg/t。

（11）可減排二氧化碳量約為76775t/a。

4 結語

煤調濕技術與氣力分級技術的結合的新型的煤調濕工藝，不但實現了煤料的調濕和分級，更高效利用了焦爐煙道廢氣的余熱，實現廢熱能源化利用。該技術工藝成熟、設備投資收益期短，作為焦化行業的節能降耗技術，具有很好的推廣價值和應用前景。

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作者簡介：張旺（1983-），男，內蒙古人，本科，工程師，研究方向：冶金焦化工藝及設備。