焦化企業施行全部干法熄焦的可行性分析

袁 超

(山西焦煤集團 焦化產業局，山西 太原 030024)

干法熄焦是國家政策鼓勵的節能環保、資源綜合利用項目，具有減少污染、節約能源、提高焦炭質量等優點[1].從1985年我國引進第一套干法熄焦裝置后，干法熄焦技術的應用在國內得到了快速發展，目前我國已經成為世界上系列最為齊全、處理焦炭能力最強、高中壓蒸汽均可生產的干法熄焦生產技術應用大國[2].隨著國家環境治理力度的不斷加強、節能降碳技術的推廣和鋼鐵工業大容積高爐對焦炭質量要求的提高，是否配套干熄焦裝置將成為限制焦化企業生存發展的關鍵。

1 干法熄焦與濕法熄焦對比情況

1.1 技術與投資方面

1)濕法熄焦是在熄焦塔用水噴淋冷卻熄滅焦炭，熄焦產生的水蒸氣經熄焦塔頂而排入大氣。濕法熄焦工藝有低水分熄焦、二次熄焦、穩定熄焦等，技術簡單，容易操作，且投資較省。

2)干法熄焦是采用惰性循環氣體在密閉的干熄爐內對紅焦進行冷卻，并中壓(或高壓)蒸汽。干法熄焦裝置的裝焦、排焦及風機后放散等處產生的煙塵均進入干法熄焦地面站除塵系統除塵后排放。干法熄焦自動化水平較高，技術復雜，操作困難，且投資較高(100萬噸/年焦化建設干法熄焦裝置需1.5～2億元)。

1.2 環保方面

1)濕法熄焦產生的水蒸氣經熄焦塔頂而排入大氣，其中含有氨、酚等有害或有毒物質，少量粉焦也被帶入大氣，污染周圍環境。濕法熄焦噸焦約排放酚0.12 g、氨4 g、粉塵2.15～7.1 g.

2)干法熄焦采用惰性循環氣體在密閉的干熄爐內對紅焦進行冷卻，可以避免對周圍設備的腐蝕和對大氣的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦爐出焦的粉塵污染也更易于控制。干熄爐爐頂裝焦及爐底排焦產生的粉塵以及循環風機后放散的氣體、干熄爐預存段放散的少量氣體經脫硫裝置(或煙氣脫硫脫硝裝置)、除塵地面站凈化后再排入大氣[2].干法熄焦噸焦約排放粉塵7.5 g、二氧化硫22.5 g[3].

1.3 能耗方面

從焦爐推出的紅焦溫度在900～1 100 ℃，紅焦的顯熱占煉焦能耗的35%～40%.干法熄焦可回收利用紅焦約83%的顯熱，噸焦綜合能耗較濕法熄焦降低約20千克標準煤，濕法熄焦存在一定的能源浪費問題，同時干法熄焦存在0.9%～1.5%的焦炭燒損率[4].

1.4 焦炭質量方面

干法熄焦比濕法熄焦焦炭顯微強度、機械強度以及熱性能均有明顯改善，M40可提高2%～5%，M10可降低0.2%～0.5%，反應性有一定程度的降低[5].

干法熄焦過程中焦炭緩慢冷卻，降低了內部熱應力，網狀裂紋減少，氣孔率低，因而其轉鼓強度提高，真密度也增大。干法熄焦過程中焦炭在干熄爐內從上往下流動時，增加了焦塊之間的相互摩擦和碰撞次數，大塊焦炭的裂紋提前開裂，強度較低的焦塊提前脫落，焦塊的棱角提前磨蝕，這就能改善治金焦的機械穩定性，并且塊度在70 mm以上的大塊焦減少，而25～65 mm的中塊焦相應增多，也就是焦炭塊度的均勻性提高了。

干法熄焦時焦炭在干熄爐的預存段有保溫作用，相當于在焦爐里燜爐，進行溫度的均勻化和殘存揮發分的析出過程；濕熄焦時焦塊表面和氣孔內因水蒸發后沉積有堿金屬的鹽基物質，使焦炭反應性提高，而干法熄焦過程不發生這種沉積，因而其反應性較低。

2 全部干法熄焦后存在的問題及解決方案

2.1 廢水系統平衡問題

1)存在的問題。

目前焦化企業配套污水生化處理系統，通常采用A/O工藝，主要包括A2/O2、A2/O、A/O2工藝。生化系統處理后的廢水COD、氨氮、揮發酚一般分別可達到120 mg/L、10 mg/L，0.3 mg/L，達到《污水綜合排放標準》中二級標準要求，符合熄焦用水水質要求。大部分焦化企業將處理后的生化廢水作為熄焦補充水，實現了企業循環利用，可做到不外排。

干法熄焦工藝不消耗廢水，鋼鐵聯合企業產生的處理后的生化廢水可用于沖渣，可做到不外排。但獨立焦化企業產生的生化廢水循環利用途徑有限，廢水系統無法有效平衡。

2)解決方案。

鋼鐵聯合企業可實現處理后的生化廢水循環利用，獨立焦化企業必須建設廢水深度處理和濃鹽水提鹽裝置，以實現廢水零排放，達到廢水系統平衡。但目前焦化行業中建設濃鹽水提鹽裝置較少，少數建設濃鹽水提鹽裝置的企業主要采用蒸發結晶工藝，濃鹽水提鹽技術的可靠性還在進一步探索，裝置提取鹽類進一步綜合利用還存在一定的限制。

2.2 干法熄焦裝置備用問題

1)存在的問題。

a)受常年高負荷、非均衡性操作及耐材質量、生產管理等因素影響，目前國內投產的干熄焦，特別是干熄焦砌體的使用壽命并不理想，絕大多數干熄焦需要1 年小修(需停產20～25天)，3 年中修(需停產45～50天)，5年大修(需停產60～70天)[5].國內大部分鋼鐵焦化聯合型和大規模獨立型焦化企業的焦爐均采用干熄焦為主、濕熄焦備用的熄焦方式。干熄焦裝置停車檢修期間無法進行干法熄焦，需采用濕法熄焦。如全部實現干法熄焦，則必須建設備用干法熄焦裝置。現有焦化企業布局固定，由于可利用位置有限，新建備用干法熄焦裝置難度較大。

b)建設備用干法熄焦裝置后，如果采用一開一備的運行模式，計劃性檢修時，備用干法熄焦裝置可提前升溫，不影響干熄焦率，如突發異常情況，備用干法熄焦裝置無法使用，為保證生產連續運行，需采用濕法熄焦；如果采用干法熄焦裝置全開的運行模式，可實現全部干法熄焦，但會造成干法熄焦裝置負荷率降低，噸焦綜合能耗、運行成本增加。

2)解決方案。

a)新建企業配套建設備用干法熄焦裝置，實現全部干法熄焦；根據企業實際運行情況，確定合理的運行模式，確保噸焦綜合能耗、運行成本最優。

b)現有企業實施干法熄焦改造，采用干法熄焦為主、濕法熄焦為輔，干熄和濕熄混用的模式，熄焦塔采用雙層折流板等高效抑塵設施。

2.3 運輸、裝卸車除塵問題

1)存在的問題。

a)干法熄焦粉塵產生點位較多，主要包括干熄爐爐頂裝焦及爐底排焦產生的粉塵及循環風機后放散的氣體、干熄爐預存段放散、輸焦皮帶、焦倉篩焦樓、焦倉放焦口等部位，粉塵治理、人員操作及管理難度較大。

b)目前焦化企業生產焦炭的用戶主要為鋼廠，鋼鐵聯合企業采用密閉皮帶直接運輸至煉鐵料倉或料場。首鋼遷安鋼鐵公司、燕山鋼鐵公司、廣西盛隆冶金公司、寶鋼德盛不銹鋼公司等少數鋼廠有干熄焦炭火車卸車裝置，華菱鋼鐵公司、太鋼集團、韶關冶煉廠、凌源鋼鐵公司等多數鋼廠無干熄焦炭火車卸車裝置，獨立焦化企業無法采用火車銷售干熄焦炭；首鋼遷安鋼鐵公司、山西高義鋼鐵公司、山西建邦集團有限公司等部分企業可實現干熄焦炭汽車卸車。

2)解決方案。

a)配套建設完整的集塵和地面除塵站除塵系統，保證各個點位產生的粉塵能夠有效收集、處理，達標排放。

b)干熄焦炭皮帶輸送機采用密閉方式，落料點設除塵器。干法熄焦裝置和焦倉配套地面除塵站，并選擇高效覆膜濾袋。

c)開發大型鋼廠客戶，并根據不同的客戶選擇不同的運輸方式。有干熄焦炭火車卸車裝置客戶，選擇火車運輸焦炭；有干熄焦炭汽車卸車場所的客戶，采用汽車或者集裝箱運輸焦炭；針對干熄焦炭無法卸車的客戶，采取焦炭加水或者直接銷售濕熄焦炭。

2.4 影響焦化企業產能釋放問題

1)存在問題。

現有焦化企業實施干法熄焦裝置改造，受布局影響，建設干法熄焦裝置位置受限，可能建在焦爐端臺側或者更遠的位置，造成單爐操作時間增加，影響產能釋放。

2)解決方案。

焦化企業根據干法熄焦裝置建設位置，充分分析干法熄焦和濕法熄焦單爐操作時間對產能釋放的影響，在保證干熄焦率的前提下，采用干法熄焦為主、濕法熄焦為輔，干熄和濕熄混用的模式。

3 建 議

1)現有焦化企業備用干法熄焦裝置難度大且多數焦炭用戶無干熄焦炭卸車裝置，因此現有焦化企業實現全部干法熄焦較為困難，建議現有焦化企業采用干法熄焦為主、濕法熄焦為輔，干熄和濕熄混用的模式，鼓勵采用全部干法熄焦。

2)新建焦化企業布局靈活，可有效解決備用干法熄焦裝置問題，不會因為干法熄焦裝置年修而影響系統運行，鋼鐵聯合企業和獨立焦化企業都可以采用全部干法熄焦。