中国炼焦行业的技术进步

1、中国炼焦行业的技术进步郑文华于振东（中冶焦耐工程技术有限公司鞍山114002）近些年，中国一直是世界焦炭第一生产大国、第一消费大国和第一出口大国。与此同时，中国的炼焦技术也有了较大的进步。炼焦技术的进步是我国炼焦行业节能减排、可持续发展的动力！是建设资源节约、环境友好新型绿色焦化厂的基础和必要条件！近几年，我国炼焦技术进步主要体现在：1.顶装焦炉的大型化炭化室加宽加高、提高单孔炭化室产焦量，即焦炉大型化是炼焦技术的发展方向。焦炉大型化的优点：可大大减少出炉次数，减少装煤和推焦的阵发性污染，改善炼焦生产操作环境；以年产焦炭200万吨的焦化厂为例，采用7.63米超大容积焦炭每天推焦113次，而采用

2、6米焦炉每天推焦255次，4.3米焦炉为357次。出炉次数越少，装煤和推焦的阵发性污染就越少。大容积焦炉的自动化水平较高，炼焦工序能耗降低，劳动生产率显着提高。同样推一孔焦炭，4.3米顶装焦炉每孔推出焦炭13.4吨，而7米顶装焦炉每孔推出焦炭27.5吨（炭化室平均宽450mm）和31.8吨（炭化室平均宽500mm）；装炉煤的堆比重提高，降低结焦速率，焦炭成熟均匀，冶金焦炭的质量得到改善。一般炭化室高4.3米顶装焦炉的装炉煤堆比重（按干煤计）为0.75t/m3，6米顶装焦炉的装炉煤堆比重（按干煤计）为0.76t/m而太钢7.63米顶装焦炉的装炉煤堆比重（按干煤计）为0.82t/m3。装炉煤堆比重

3、的提高，有利于改善焦炭质量。2007年我国新建投产的焦炉41座，新增产能2163万吨。其中炭化室高大于6米大容积焦炉（含5.5米捣固焦炉）23座，产能1435万吨，占新增产能的66.3%。近二年，我国几乎不再建4.3米焦炉，民营企业也高起点建设6米以上的大型焦炉。1.17.63米焦炉的建设与运行2003年初，兖矿决定引进德国Kaiserstuhl焦化厂2X60孔7.63米焦炉（年焦炭生产规模200万吨）二手设备，该焦炉是目前世界工艺装备水平最高的焦炉之一，它的引进建设拉开了我国焦炉向大型化发展的序幕，使我国焦炉装备水平跨上一个新台阶。接着，我国太钢、马钢、武钢、首钢曹妃甸和沙钢分别从德国Uhd

4、e公司和Schalke公司引进13座7.63米焦炉和四大车技术，与4000立方米以上的大高炉配套，为其生产优质焦炭。兖矿、太钢、马钢和武钢的8座7.63米焦炉已分别于20062007年投产，其12年的生产操作实践表明：?7.63米焦炉是世界上机械化和自动化的水平最高的焦炉；7.63米焦炉是宽炭化室焦炉，其平均宽度为590mm,适用于粘结性好、挥发分较低的配煤。当入炉煤中配入6575%强粘结性的焦煤和肥煤时，可以生产出4000立方米以上大高炉所需的冷态和热态强度都好的优质焦炭；当入炉煤挥发分24±1%、水分10%时，PROven系统与Schalke装煤车相配合，基本上可以实现无烟装煤，

5、其效果与喷洒高压氨水地面除尘站系统相当；?当入炉煤挥发分较高时，因炉顶空间温度高，易出现炉顶和上升管结石墨现象。控制入炉煤挥发分，可以减少炉顶空间和上升管结石墨。1.27米焦炉的开发与投产2005年，为适应我国钢铁企业建设大型焦炉的需要和炼焦用煤的资源情况，中冶焦耐工程技术有限公司（以后简称“中冶焦耐”）在总结国内JN系列焦炉的生产操作经验以及8米实验炉的实验数据基础上，借鉴国外大型先进焦炉的长处，自行开发了适合我国国情的炭化室高6.98米JNX702型（炭化室宽450mm）焦炉，即7米焦炉。JNX70-2型是双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入、下调的复热式焦炉，具有结构严密、合理

6、、热工效率高、投资省、寿命长等优点。已经在鞍钢鲅鱼圈、邯钢集团邯宝公司、本溪钢铁公司、天津天铁公司和河北峰煤集团建设。邯钢集团邯宝公司1号、2号7米焦炉和鞍钢鲅鱼圈1号、2号7米焦炉均于2008年上半年顺利投产。2007年，为适应国内外严格控制焦炉烟道废气中NOx量的要求，降低污染物排放，显着改善焦炉生产环保水平，中冶焦耐又开发了高6.98米（炭化室宽500mm）JNX370-1型焦炉，也称7米焦炉。JNX>70-1型是双联火道、废气循环、多段加热、焦炉煤气下喷、贫煤气和空气侧入、下调的复热式焦炉。JNX70-2型与JNX%70-1型焦炉技术参数在舁厅P型号JNX3-70-1JNX-70

7、-211炭化室局（冷/热）mm16980/70716980/707112炭化室长/平均宽mm17640/50016960/4503每孔有效容积m355.6484每孔装煤量（干）41.7365周转时间（小时）22196每孔年产焦量（t/a）1326512656焦炉污染物排放的另一类是不完全属于阵发性的有害气体，主要是SO（H2S）、NCOffi其它（BSO和BaP等多环芳炫）等。不同规格焦炉，由于每天打开各泄漏口次数不同，密封面长度不同，其排放的粉尘量和有害气体量也不同。以年产150万t的焦炉规模为例，炭化室高7m焦炉泄漏口数量比6m焦炉减少20%,密封面长度减少13.3%,每天打开各泄漏口次数

8、分别减少21%和28.6%,从而大大减少了有害气体排放量。见下表：污染物排放对比名称单位6m焦炉JNX70-2型JNX3-70-1型与6m焦炉相比7m焦炉减少量炭化室有效容积3m38.54855.6单孔焦炭产量t21.427.4531.8焦炉炉组组成孔:1502X602X60每天出炉次数;次1192.1151.61137.1P分别减少21%28.6%1泄漏口数量个1050840840减少20%其中：上升管个150120120装煤孔个:6004801480炉门个J300240240密封面长度km约8.3约7.2减少13.3%每天打开各泄漏口次数次1344.71061960分别减少21%28.6%

9、现在正为宝钢梅山焦化厂和鞍钢焦化第四期工程设计建设JNX3-70-1型7米焦炉，预计分别于2010年2011年投产。与6m焦炉相比，7m焦炉在焦炉炉体、焦炉机械、焦炉工艺和环保水平等诸多方面已有了本质的改变，均已达到了国际先进水平且成熟可靠。2捣固焦炉的大型化?虽然我国煤炭资源比较丰富，但炼焦煤资源相对较少，强粘结性煤资源更稀缺。近几年，我国炼焦能力的超常发展，使炼焦煤供应紧上加紧；国际市场炼焦煤价格的节节上扬；这些都促使我国发展捣固炼焦。?上世纪，我国只在大连、抚顺和镇江等有炭化室高3.2m和3.8m小型捣固焦炉，总计不到20座。2000年我国开发了炭化室高4.3m、宽500mm捣固焦炉。因

10、其技术成熟、效果好，在全国很快推广。现在我国投产的捣固焦炉已超过360座，炼焦生产能力接近0.8亿吨。相当于每年少用强粘结性2400万吨左右，大大缓解了我国强粘结性炼焦煤的供应。我国自行开发了多种5.5米捣固焦炉，其中中冶焦耐开发的两种为JNDK55-05型和JND55-07型，其参数如下表：在舁厅P型号JND55-07JNDK55-0511炭化室局（冷/热）mm555055502炭化室长/宽mm15980/50015980/5543每孔有效容积m34144.74每孔装煤量（干）36.640.6t51周转时间（小时）22.525.56每孔年产焦量（t/a）1051610321至2008年底，我

11、国已有云南曲靖、山东铁雄、河南金马和河北旭阳等共12座5.5米捣固焦炉投产。这说明我国的捣固炼焦技术已由炭化室高4.3米全面向5.5米迈进！2006年，中冶焦耐开发了世界最高的6.25米捣固焦炉，现已在河北唐山佳华设计施工，预计2009年3月投产，它使我国捣固炼焦大型化技术迈向一个新台阶。该工程为新建4X46孔炭化室高6.25米大型捣固焦炉，年产干全焦220万t,其焦炉参数如下表：在舁厅P名称单位数量1炭化室全长/全高（冷）/平均宽mm17000/6170/5302炭化室有效容积m?51.43每孔炭化室装煤量（干）t45.64焦炉周转时间h24.55每孔年产焦量t/a孔120656焦炉极限负荷

12、（SUG/®）kpa>117煤饼高宽比6000/470=12.77JND625-06型是双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入的复热式捣固焦炉。2008年昆钢、莱钢和旭阳也已决定建设6.25米捣固焦炉，预计2010年2011年投产。3干熄焦技术的推广及大型化干法熄焦（简称“干熄焦”）是相对于用水熄灭炽热红焦的湿熄焦而言的。其基本原理是：利用冷惰性气体在干熄炉中与红焦直接换热，从而冷却焦炭。采用干熄焦可回收约80的红焦显热，平均每熄1吨红焦可回收3.9MPa450c蒸汽0.450.58t。采用全凝机组发电，平均每熄1吨红焦产生的蒸汽净发电95105kwho采用干熄焦可改善

13、焦炭质量，降低高炉焦比。在保持焦炭质量不变的情况下，采用干熄焦可在配煤中多用15的弱粘结性煤。若我国有5000万吨焦炭生产能力采用干熄焦，则每年可节省主焦煤1000万吨。采用干熄焦可大大减少环境污染。干熄焦回收红焦废热产生蒸汽，可用于发电，避免了生产等量蒸汽燃煤而对大气的污染（5-6t蒸汽需要1吨动力煤）。对规模为100万t/a焦化厂而言，采用干熄焦技术，每年可以减少8-10万t动力煤燃烧对大气的污染。相当于少向大气排放144t180t烟尘、1280t1600tsO2，尤其是每年可以减排10万t17.5万tCO2,减少温室效应，保护生态环境。采用干熄焦可以节水，宝钢的实践数据是平均每吨焦炭节水

14、0.440t以上。采用干熄焦技术可降低炼焦能耗5060kgce/t焦。截至2008年6月底，我国投产运行的干熄焦装置共59套，有5120万吨年焦炭生产能力配置了干熄焦装置，按干熄焦能力计，位居世界第一位。我国在建和已投产干熄焦装置共126套，已经和正在为12012万吨年焦炭生产能力配置干熄焦装置，相当于我国2007年机焦产量3.0537亿吨的39.3，相当于我国2007年钢铁工业耗焦总量28822万吨的41.7。4煤调湿技术的推广“煤调湿”是将炼焦煤料在装炉前去除一部分水份，保持装炉煤水份稳定在6%左右，然后装炉炼焦。煤调湿技术的特点是：?采用煤调湿技术，煤料含水量每降低1%，炼焦耗热量就降低

15、62.0MJ/t（干煤）。当煤料水分从11%下降至6%时，炼焦耗热量节省310MJ/t（干煤）；?装炉煤水分的降低，使装炉煤堆密度提高，干馏时间缩短，因此，焦炉生产能力可提高711%;?改善焦炭质量，其DI可提高11.5个百分点，焦炭反应后强度CSR提高13个百分点；在保证焦炭质量不变的情况下，可多配弱粘结煤8%10%;?煤料水分的降低可减少1/3的剩余氨水量，相应减少剩余氨水蒸氨用蒸汽1/3，同时也减轻了废水处理装置的生产负荷；?采用焦炉烟道气进行煤调湿，其社会效益是减少温室效应，平均每吨入炉煤可减少约35.8kg的CO2排放量。?煤料水分的稳定可保持焦炉操作的稳定，有利于延长焦炉寿命。按热

16、源不同煤调湿工艺主要有以下几种型式：1）用导热油为热源：导热油通过烟道换热器和上升管换热器吸收焦炉烟道气和荒煤气显热后温度提高至210C,然后在多管回转干燥机内与湿煤进行间接热交换。与湿煤换热后的冷导热油再送回烟道换热器和上升管换热器循环运行。2）用蒸汽作热源：用干熄焦（CDQ）产生的蒸汽发电后的背压汽作热源，在多管回转干燥机内与湿煤进行间接热交换。世界上采用这种工艺的煤调湿（CMC）装置最多。有成熟可靠的经验，其设备紧凑、占地面积小、运转平稳、操作运行费用较低。3）用焦炉烟道气作热源：利用焦炉烟道气作为热源，通过流化床干燥机将装炉煤进行直接加热干燥。这种煤调湿装置，节能效果显着，但除尘和整个

17、装置的操作较复杂。我国的煤调湿建设情况：现在我国宝钢、太钢和攀钢正在设计建设以蒸汽为热源的煤调湿装置，采用国产的回转式干燥机。预计宝钢煤调湿装置将于2008年中投产；太钢和攀钢的将于2009年初投产。济钢于2007年10月投产了自已开发的以焦炉烟道废气为热源、具有风选功能的流化床煤调湿装置。昆钢、鞍钢、沙钢和安钢正在进行煤调湿的前期工作。我国煤调湿装置的建设情况厂名调湿等级（煤含水）规模干燥设备热源煤水份除尘设施宝钢10%至6%330t/h多管回转式干燥机蒸汽33.6t/h,1.21.6MPa含水较局也可生产较小太钢10%至6%400t/h多管回转式干燥机蒸汽36.75t/h,1.21.6MP

18、a含水较局也可生产较小攀钢10%至6%380t/h多管回转式干燥机蒸汽35.8t/h,1.21.6MPa含水较局也可生产较小济钢11%至8%300t/h流化床干燥器焦炉烟道废气不易太局较大5焦化废水的深度处理资源节约、环境友好的焦化厂必须使处理后的焦化废水资源得到最大限度地合理使用。对钢铁企业，焦化废水经生化处理和脱氨氮后可全部回用于焦化厂和钢铁厂的浊循环水系统。对采用湿法熄焦的独立焦化厂，生化处理时，可不加稀释水量，减少生化处理水量，使处理后的废水全部在焦化厂内消耗掉。但是，随着我国焦化厂逐渐采用干法熄焦，处理后废水无路可去，只能回用于净循环水系统，作水质要求严格的循环水补充水，因此必须进行深度处理。中冶焦耐已开发设计出带深度处理的焦化酚富废水处理技术，具由预处理、生化处理、深度处理及污泥处理等组成。废水生化处理采用缺氧-好氧的内循环工艺流程；深度处理采用膜分离技术。即：生物处理（A/A-O）+膜生物反应器（MBR+反渗透（RO+纳滤（NF）。在预处理阶段，蒸氨废水首先进入重力除油池进行重力除油；再进入调节池，去除残留油和进行水质均匀化；最后进入浮选系统进行气浮