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干熄焦技术的难点、现状及发展方向

锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。
干熄焦装置的主要设备包括:电机车、焦罐及其运载车、提升机、装料装置、排焦装置、干熄炉、鼓风装置、循环风机、干熄焦锅炉、一次除尘器、二次除尘器等。
2.
a)
出炉红焦的显热约占焦炉能耗的35~40%,这部分能量相当于炼焦煤能量的5%。如果将这部分这量回收并充分利用,可以大大降低冶金产品成本,起到节能降耗的作用。采用干熄焦可回收约80%的红焦显热,平均每熄1吨焦炭可回收3.9MPa,450℃蒸汽0.45t,发达国家可产0.6t左右。日本新日铁株式会社曾对其企业内部包括干熄焦、高炉炉顶煤气压差发电等所有节能项目效果进行过分析,结果干熄焦装置节能占总节能的50%。
三、
1985年上海宝钢引进日本的4×75t/h干熄焦装置正式投产运行;同年上海浦东煤气厂引进了前苏联2×70t/h干熄焦装置,于1994年投产;1991年和19997年宝钢二期、三期的两组4×75t/h干熄焦装置相继投产;去年济钢2×70t/h干熄焦装置建成投产。因此,我为有16套干熄焦装置在运行。目前鞍钢2×70t/h前苏联片干熄焦装置、首钢1×65t/h日本版干熄焦装置正在建设中。
工业实验,设备全部国产
包钢6、7号焦炉干熄焦工程
3×75
100/114
51
3.71
3.73
15.93
1994
关键设备引进
本钢5号焦炉干熄焦工程
1×75
60/68.6
91
3.16
6.58
13.09
1996
日本赠送大部分设备,并含0.88亿元外部配套费
邯钢1、2号焦炉干熄焦工程
1×75
56/64
85
1.5
鼓风机
引进
引进
引进
沈鼓
引进
装焦装置
引进
引进
国外方案设计,焦耐院详细设计,国内制造关键部件引进
买进制造图,国内制造
引进
排焦装置
引进
引进
国外方案设计,焦耐院详细设计,国内制造关键部件引进
引进
引进
鼓风装置
引进
焦耐院设计国内制造
焦耐院设计国内制造
引进
引进
装备水平
控制方式
PLC+DCS
PLC+DCS
三电一体化
新日铁
焦耐院
焦耐院
济钢设计院转化设计
焦耐院转化设计
气料比(m3/t焦)
1500
1500
1500
2000
1750
见说明2
主要设备设计制造情况
提升机
引进
引进
大部分引进
买进制造图国内制造
引进
锅炉
引进
杭锅设计制造
杭锅设计制造
杭锅与国外联合设计,国内制造关键部件引进
引进
电机车
引进
引进
引进
引进
引进,实际使用国产
日本的新日铁、NKK等公司建设的干熄焦单炉处理能力均达到200t/h以上,远远超过前苏联的70t/h。他们在加料装置上采用料钟布料,改进了鼓风装置位置和结构,采用旋转密封阀式连续排焦和旋转焦罐接焦等措施。在循环系统增加了节能设施,使气料比由1750m3/t焦降至1200m3/t焦,这不但使单炉处理能力得以提高,而且大大降低了装置运行费用。在自动控制方面实现了三电一体化,做到了“全自动”无人操作。除尘方面,采用了地面站,实现了无尘操作。日本的干熄焦技术不仅在日本被普遍采用,还打入了德国和南朝鲜以及我国市场。
项目
日本75t/h
乌克兰70t/h
单槽处理能力,t/h
75
70
预存段容积,m3
200
277
冷却段容积,m3
300
398
排焦方式
旋转密封阀式连续排焦
闸板式间歇排焦
供气方式
周边+中央风帽
中央风帽
循环气体量,m3/t
设计
1500
1750
实际操作
1500
2000
循环风机能力,m3/t
理论
112500
122500
工艺流程(见图1):
从炭化室中推出的950℃~1050℃的红焦经过拦焦机的导焦栅落入运载车上的焦罐内,运载车由电机车牵引至干熄焦装置提升机井架底部,由提升机将焦罐提升至井架顶部,再平移到干熄炉炉顶,通过炉顶装入装置将焦炭装入干熄炉。在干熄炉中,焦炭与惰性气体直接进行热交换,冷却至250℃以下。冷却后的焦炭经排焦装置卸到胶带输送机上,再经炉前焦库送筛焦系统。
17kWh
13kWh
80年代以来,德国蒂森斯蒂尔奥托(TSOA)成功地将水冷栅和水冷壁置入干熄炉,并将干熄炉断面由圆形改成方形,同时在排焦和干熄炉的出气方式上进行了根本改进,使焦炭在干熄炉中下降及气流在干熄炉中上升实现了均匀分布,大大提高了换热效率,使气料比降至1000m3/t焦以下,进一步降低了装置的运行费用。同时,传统干熄焦工艺中的一次除尘器被省去,整个循环系统大大简化并减小。自动控制方面,TSOA干熄焦同样实现了无人操作。TSOA在干熄焦除尘方面进行改进,将排焦、装焦放散气体与可燃成分较高的风机后放散气体分开,分别由地面站处理,经处理的风机后放散气体燃烧后再放散,大大减少了CO的排放。TSOA干熄焦不仅在德国,而且在南朝鲜和中国台湾也得到了应用。
b)
干熄焦的这个优点体现在两个方面:
1)
2)
c)
干熄焦与湿熄焦相比,焦炭M40提高3~8个百分点,M10改善0.3~0.8百分点。这对降低炼铁成本,提高生铁产量极为有利,尤其对采用喷煤粉技术的大型高炉效果更加明显。国际上公认:大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%,使高炉生产能力提高1%。
在保持原焦炭质量不变的条件下,采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10~20%,有利于保护资源,降低炼焦成本。
1×75
55/63
90
1.08
9.31
10.08
1999
关键设备实现国产,蒸汽价格只有47元/t*
*蒸汽合理价格应该在80元/t左右。
五、大型化及设备国产化是发展干熄技术的方向
随着我国国民经济的不断发展,能源价格已逐步趋向合理,同时,目前钢铁企业内部已经实行成本核算、成本否决制度。因此,以上提到的后两项推广应用的障碍已经得到基本解决,如果能够有效地降低干熄焦装置的建设投资,这项技术就一定能够在我国得到广泛应用,并取得可观的经济和社会效益。
从前面的论述不难看出,降低干熄焦投资的关键,一是干熄焦装置系列化,使规模配置经济合理。二是干熄焦技术和设备全面国产化。
1.
宝钢一期引进投产以后,我国曾片面地追求100%干熄,即干熄焦的备用装置也必须是干熄,结果造成基建投资大大增加,尤其是在干熄焦装置大型化后,投资增加更加惊人。正如前面分析的,为100万吨焦化厂配套干熄焦装置,采用75t/h干熄焦装置,以干熄焦备用,需建3×75t/h干熄焦装置,能力将增大二分之一;采用126t/h干熄焦装置,以干熄焦备用,能力将增大一倍。其实,干熄焦完全可以用湿熄焦备用。因为,随着干熄焦装置用耐火材料的不断开发,装置的检修时间间隔也越来越长,日本已达到每1.5~2.0年检修一次,一次只有20天左右,所以以干熄焦为备用的意义越来越小。日本、德国等经济发达国家近些年在设计干熄焦装置时,也采用湿熄焦备用,以减少基建投资。92年底投产的德国凯泽斯图尔(Kaiserstuhl)焦化厂是世界最现代化,也是环保和装备水平最高的焦化厂。该厂配备了一套世界上最大的250t/h干熄焦装置,其备用也是采用湿熄焦。表-6是日本干熄焦装置的配置情况,从表-6可以看出世界上干熄焦技术发展最快的日本,85年以后所建干熄焦均以湿熄焦为备用。
e)
f)
g)
h)
表-5国内设计的干熄装置配置、效益一览表
工程名称
建设规模
(t/h)
对应焦炉生产规模
(t万/a)/ (t/h)
干熄焦装置利用率(%)
投资
(亿元)
全投资内部收益率(%,税后)
全投资回收期
(年,税后)
设计时间
(年)
备注
梅钢1、2号焦炉干熄焦工程
2×75
90/103
69
0.41
———
———
1984
目前除前苏联、日本和德国拥有干熄焦装置外,意大利、罗马尼亚、尼日利亚、土耳其、匈牙利、芬兰、波兰、印度、巴基斯坦、南朝鲜、台湾等国家或地区都有干熄焦装置相继投产,并逐步向大型化、自动化和低能耗方向发展。
世界各国干熄焦装置建设情况详见表-1。
表-1世界各国干熄焦装置建设情况表
序号
设计公司
建设国家
数量
1
新日铁
日本
16
南朝鲜
3
中国
8
德国
1
2
NKK
日本
11
3
石川岛播磨
日本
12
南朝鲜
2
4
蒂森斯蒂尔奥托
德国
3
南朝鲜
2
中国台湾
1
5
乌克兰
原苏联国家
27
中国
6
印度
12
罗马尼亚
5
波兰
6
6
鞍山焦耐院
中国
4
7
意大利
巴西
5
8
罗德洛基Байду номын сангаас
芬兰
1
2.
乌克兰、日本、德国干熄焦装置主要技术对比见表-2。
工业化干熄焦装置虽然最早由前苏联(现乌克兰)发明,但由于其设备处理能力、自动控制水平及环境保护措施方面没有多大改进,因此其技术领先地位被在这些方面有很大突破的日本所取代。
实际选型
125000
198000
循环风机数量,台
1
2
控制水平
三电一体化
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