新建焦化厂工艺、设备选型经验总结

1、焦化厂工艺、设备选型经验总结张长胜如何建设一个工艺先进、设备优良、投资不多的焦化厂是所有企业领导考虑的第一要务。长胜从事焦炉建设、焦炉管理五十多年，亲率各阶层干部及领导参观考察全国90%以上的焦化厂，现将焦化厂平面布置、工艺选型、设备选型经验小结如下供有心人参考。焦化厂在选址后的第一项工作就是总图布置，依据焦化行业最新准入规定及焦化工艺发展趋势建议：一、备煤车间工艺选择先配后碎工艺为好,即原料接收煤场一受煤皮带-运煤皮带-储煤场一堆取料机械一配煤塔一配煤秤一除铁器-破碎机一上煤皮带-焦炉煤塔。（煤场建有封闭大棚、外购洗精煤的焦化厂不设置预破碎设备）备煤车间工艺设备选型须要掌握的原则：因为各焦化

2、厂原料精煤一般都以汽车+火车的方式从各地运输进厂，精煤到达后，如何快速将来煤卸到地上是工艺首选任务。大型焦化厂多采用螺旋卸煤机卸煤，独立中小型焦化厂一般采用人工加装载机卸煤工艺。大型焦化厂把相同或者接近的煤质分为气煤、肥煤、焦煤和瘦煤四类，然后根据煤质的类别用堆取料机把运来的煤存取到规定位置。备煤车间煤场接收工段设备选型的原则是卸煤设备要快，目的是最大限度缩短来煤卸煤时间百万吨规模的企业选择机械化卸煤设备最为科学运煤皮带、破碎机设备选型时，皮带速度、破碎能力需要设备选留有一定余地。配煤塔仓内由于挂煤原因，为减少下煤阻力各焦化厂都采用不同材质的衬板+空气炮以达到下煤顺溜目的，所以配煤塔建设时一定

3、要选择坚实光滑材料。配煤仓下计量设备是焦化厂的重要设备，所选计量皮带要准确，控制软件要可靠。备煤车间上煤、配煤仪表、监控设施全部选择智能化控制同时与中央控制室联网。注：煤种划分目的由于各焦化厂来煤品种繁多，名称、煤质不一样，为减少和方便配煤管理大型焦化厂常把配煤分类为。气煤类气煤的煤化程度比长焰煤高，煤的分子结构中侧链多且长，含氧量高。在热解过程中，不仅侧链从缩合芳环上断裂，而且侧链本身又在氧键处断裂，所以生成了较多的胶质体，但粘度小，流动性大，其热稳定性差，容易分解。在生成半焦时，分解出大量的挥发性气体，能够固化的部分较少。当半焦转化成焦炭时，收缩性大，产生了很多纵裂纹，所以焦炭细长易碎。在

4、配煤中，气煤含量多，将使焦炭块度降低，强度降低。但配以适当的气煤，可以增加焦炭的收缩性，便于推焦，还可以得到较多的化学产品。由于中国气煤储存量大，为了合理的利用炼焦煤的资源,在炼焦时应尽量多配气煤。肥煤类肥煤的煤化程度比气煤高，属于中等变质程度的煤。从分子结构看，肥煤所含的侧链较多，但含氧量少，隔绝空气加热时能产生大量的相对分子质量较大的液态产物，因此，肥煤产生的胶质体数量最多，其最大胶质体厚度可达25mm以上，并具有良好的流动性，且热稳定性也好。肥煤胶质体生成温度为320C,固化温度为460C,处于胶质体状态的温度间隔为140C。如果升温速度为3C/min,胶质体的存在时间可达50min,因

5、此决定了肥煤粘结性最强，是中国炼焦煤的基础煤种之一。由于挥发性高，半焦的热分解和热缩聚都比较剧烈，最终收缩量很大，所以生成焦炭的横裂纹较多，故易碎成小块，耐磨性差，高挥发性的肥煤炼出的焦炭的耐磨强度更差一些。肥煤单独炼焦时，由于胶质体数量多，又有一定的粘结性，膨胀性较大，导致推焦困难。在配煤中，加入肥煤后，可起到提高粘结性的作用，所以肥煤是炼焦配煤中的重要组分，并为多配入粘结性较差的煤提供了条件。焦煤类焦煤的变质程度比肥煤稍高，挥发性比肥煤低，分子结构中大分子侧链比肥煤少，含氧量较低。热分解时产生的液态产物比肥煤少，但热稳定性更高，胶质体数量多，粘结性大，固化温度较高，半焦收缩量和收缩速度均较

6、小，所以炼焦出的焦炭不仅耐磨强度高、焦块大、裂纹少，而且抗碎强度也好。就结焦性而言，焦煤是最好的能炼制出高质量焦炭的煤。配煤时，焦煤的配入量可在较宽的范围内波动，且能获得强度较高的焦炭。配入焦煤的目的是增加焦炭的强度。瘦煤类瘦煤的煤化程度较高，是低挥发性的中等变质程度的粘结性煤，加热时生成的胶质体少，粘结度大。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭，但焦炭的熔融性很差，焦炭的耐磨性也差。在配煤时配入瘦煤可以提高焦炭的块度，作为炼焦配煤效果较好。为了保证焦炭的质量，利于生产操作，配煤时应遵循以下原则：配合煤的性质与本厂的煤料工艺以及焦炉结构相适应，保证炼出的焦炭质量符合规定的技术质量

7、指标，满足用户的需求。焦炉生产中，不要产生过大的膨胀压力，在结焦末期要有足够的收缩度，避免推焦困难和损坏炉体。充分利用本地区的资源，做到运输合理，尽量缩短煤源的运输距离，便于车辆的调配，降低生产成本。在保证煤炭质量的前提下，应多配气煤等弱粘结性煤，尽量少用优质焦煤，努力做到合理利用中国的煤炭资源。二、炼焦车间设施是整个焦化厂的核心设施，具工艺流程大都设计为焦炉煤塔（含除尘车、上升管系统）一硅砖焦炉（含护炉设备）一地下室煤气系统（含交换机、加热管道等）一装煤推焦系统（含装煤车、推焦车、拦焦车、熄焦车等）一筛运焦-脱硫脱硝一地面除尘站等上升管荒煤气导出设备选型时，焦侧优先，机侧次之。荒煤气通过上升

8、管系集气梢送往化产净化系统。（上升管设置在焦侧可降低装煤过程荒煤气带入的空气量，利于化产电捕焦油器操作。）筛焦设备选型时，一定要选择耐磨、抗振动性强的设备，然后将焦炭通过运焦皮带运往指定地点。（民营企业多将振动筛改造为自行溜筛工艺各位可以参考）炭化室数量不是越多越好，选择要科学合理，不能盲目增加数量。焦炉炉型选型要要符合国家环保政策、符合当地煤炭资源特点（气肥焦煤炭地区选择顶装炉有利，瘦煤地区选择捣固炉有利。蓄热室结构要考虑加热煤气来源，钢铁企业多选用复热式炉体结构，没有高炉煤气的焦化厂多选用单热式炉体结构。护炉设备和四大车设备要结实耐用、运行可靠（实力雄厚的企业可选择一体化推焦装煤车，反之可

9、选择大连或者太重生产的分体车）。焦炉仪表控制有多种自动控制系统，企业可根据企业实力自行选择，所选控制装置均要符合仪表安全管理标准，有实力的企业应选择智能化加热、吸压力调节、排炉出焦自动控制软件商。三、锅炉设备选型要点近几年由于个别焦化厂除了采购设计院提供的正常锅炉以外，焦炉烟道脱硫脱硝工艺还增加了废气余热锅炉，个别焦化厂在上升管余热利用时还增加了余热锅炉。导致一个焦化厂多台锅炉并存的局面。不了解实际情况的焦化厂不从工艺源头上找问题，而是跟风选择上述各种设备，造成资金浪费和锅炉管理混乱。焦化厂在利用烟道废气作燃料锅炉时，可加大锅炉生产能力替代原有设计锅炉。（如果烟道锅炉生产能力不能满足全厂生产工

10、艺所需，则无须设置烟道处的锅炉）由于负压蒸氨、脱笨工艺的兴起，蒸汽用量发生了显著的变化，所以新建焦化厂锅炉选型时必须根据各蒸汽用户认真计算，选择一种锅炉保证生产方便管理。四、煤气净化系统经过多年的发展，目前较成熟的工艺流程为：初冷系统，荒煤气-初冷器-电捕焦油器-鼓风机-脱硫工段-硫镂系统一洗脱苯工段-回炉煤气一净煤气外销深加工。变化较大的工艺如下：初冷工艺目前变化不大。脱硫工艺（目前常用的PDF湿法脱硫工艺由于脱硫效果不佳和脱硫废液处理困难，正逐步被东狮专业脱硫工艺取代。）蒸氨工艺目前正在初负压蒸氨所取代。新工艺增设了除焦油装置、围绕降低直接蒸汽，延伸出负压蒸氨工艺、过热蒸汽+再沸器蒸氨等节

11、能新工艺。硫镂工艺目前变化不大。洗脱苯工艺（由于管式炉烟气排放受环保影响、常压脱笨产生的废水量较大，正在被多种负压脱笨工艺取代。）来自焦炉82c的荒煤气，与焦油和氨水沿吸煤气管道至气夜分离器，气夜分离后荒煤气由上部出来，进入横管式初冷器分两段冷却。上段用循环水，下段用低温水将煤气冷却到21-22C。由横管式初冷器下部排出的煤气，进入电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油，再由鼓风机压送至脱硫工段。由气夜分离器分离下来的焦油和氨水首先进入机械化氨水澄清梢，在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离。上部的氨水流入循环氨水中间梢，再由循环氨水泵送到焦炉集气管喷洒冷却煤气，剩余氨水送至剩余氨水梢。澄清梢下部的焦油靠

12、静压流入焦油分离器，进一步进行焦油和焦油渣的沉降分解，焦油用焦油泵送往油库工段焦油贮梢。机械化氨水澄清梢和焦油分离器底部沉降的焦油渣刮至焦油渣车，定期送往煤场，人工掺入炼焦煤中。进入剩余氨水梢的剩余氨水用剩余氨水泵送入除焦油器，脱除焦油后自流到剩余氨水中间梢，再用剩余氨水中间泵送至硫镂工段剩余蒸氨装置，脱除的焦油自流到地下放空梢。主要设备选择要点焦化厂选用离心式鼓风机时，安全系数取1.2即可，太大不利于吸压力调节。不管你选择沈阳还是陕鼓产品，选择变频和智能化开停机控制设备最好。横管式初冷器主要结构由初冷器壳体、冷却管管束组成。选型时首先考虑制造单位能不能保证钢管、钢板、制作工艺三大质量保证要素

13、，千万不要盲目从价格上考虑（有些厂家在钢板厚度、钢管厚度上降低成本，决策时要计算钢板、钢管重量进行对比）。横管式初冷器壳体是由钢板焊制而成的直立的长方形器体，壳体的前后两侧是初冷器的管板，管板外装有封头。在壳体侧面上、中部有喷洒液接管，顶部为煤气入口，底部有煤气出口。横管式初冷器除了冷却作用还担任除蔡工作，在冷却器顶部及中部喷洒冷凝液，来吸收焦炉煤气中的蔡，并冲刷掉冷却管上沉积的蔡，从而有效的提高了传热效率。电捕焦油器选择要点：电捕焦油器器体是由钢板卷制而成的筒体与器顶封头、器底拱形底组合而成。电捕焦油器的电场有正电极、负电极组合而成。其正极是又钢管制成，其钢管固定在上下管板上，管板与电捕焦油

14、器筒体焊接而成。电场的负极，装在由绝缘箱垂下杆悬拉的吊架上，其吊杆吊架均有不锈钢制成，吊杆上装着阻力帽以阻止气体冲击绝缘箱。电场负极由不锈钢制成，电晕极板下悬吊着铅坠，以拉直电晕极，电晕极下部由不锈钢制成的下吊架固定位置，电晕极线分别穿入电场沉淀焦油饿正极钢管中心。选择时要考虑防爆装置。鼓风机后的煤气进入预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至30C,预冷后的煤气进入脱硫塔，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以吸收煤气中的硫化氢（同时吸收煤气中的氨，以补充脱硫液中的碱源）。脱硫后煤气被送入硫镂工段。吸收了H2SHCN的脱硫液自流至反应梢，然后用脱硫液泵送入再生塔，同时自再生塔底部通入压缩空气，

15、使溶液在塔内得到氧化再生。再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环使用。浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，利用液位差自流入泡沫梢，硫泡沫经泡沫泵送入熔硫釜中，用中压整齐熔硫，清夜流入反应梢，硫磺装袋外销。为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，排出少量废液送往配煤。此工艺最大问题是废液处理问题，由于环保政策呈逐步严格之势，所以焦化行业一直处于效果不佳，开开停停状态。（目前HPF脱硫法工艺正在被东狮脱硫专业工艺流程所取代，东狮脱硫公司是一个多年专业研究脱硫的企业，具脱硫效果、废液处理技术高于PDF工艺，塔后硫实际达到20毫克以下，焦炉烟道可剩去脱硫一道工艺，因此新建焦化厂要高度关注。）脱硫工艺设备选型时

16、不仅要考虑塔径、还要考虑填料，重点是脱硫效果的承诺。蒸氨设备选型时重点考虑氨汽腐蚀这一要点，不要用不了几天就报废换热设备导致整个工艺混乱。硫镂工艺设备选择原则是设备材质，一定要选择正规企业产品不要选择个体小企业。（小型企业为降低成本，往往不按照国家标准填加银金属等防腐材料）硫镂工艺管材是一项主要工作，目前已经被新型复合材质所取代，在大多焦化厂受到好评。由脱硫及硫回收工段送来的煤气经预热器进入喷淋式硫镂饱和器上段的喷淋室，在此煤气与循环母液充分接触，使其中氨被母液吸收，然后经硫镂饱和器内的除酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段。在饱和器下部的母液，用母液循环泵连续抽出送至上段进行喷洒，吸收煤气中的氨，并

17、循环搅动母液以改善硫镂的结晶过程。饱和器母液中不断有硫镂结晶生成，用结晶泵将其连同一部分母液送入结晶梢沉降，排放到离心机进行离心分离，滤除母液，得到结晶硫镂。离心分离出来的母液与结晶梢溢流出来的母液一同自流回饱和器。从离心机卸出来的硫镂洁净，由螺旋输送机送至沸腾干燥器。沸腾干燥器所需要的热空气是由送风机将空气送入热风器经蒸汽加热后进行沸腾干燥，干燥后的硫镂进入硫镂储梢，然后由包装磅秤称量、包装送入硫镂仓库。洗脱笨工段是目前各焦化厂最为重视的一个工段，因为他是煤气净化系统最盈利的一个工号。具洗笨工艺流程为终冷一洗笨没有变化。变化最大的是脱笨工艺流程，由原来的常压蒸汽脱笨引伸出管式炉脱笨流程、负压

18、管式炉脱笨工艺、负压再沸器脱笨工艺等多种脱笨工艺。新工艺的目的如下，去消管式炉危险源、去消直接蒸汽消耗量减少废水生成。自硫镂工段来的煤气，进入终冷塔分二段用循环冷却水与煤气逆向接触冷却煤气，将煤气冷到一定温度送至洗苯塔。同时，在终冷塔上段加入一定碱液，进一步脱除煤气中的H2s下段排出的冷凝液送至富污水处理工段，上段排出的含碱冷凝液送至硫镂工段蒸氨塔顶。从终冷塔出来的煤气进入洗苯塔，经贫油洗涤脱除煤气中的粗苯后送往各煤气用户。由粗苯蒸储工段送来的贫油从洗苯塔的顶部喷洒，与煤气逆向接触吸收煤气中的苯，塔底富油经富油泵送至粗苯蒸储工段脱苯后循环使用。负压脱笨工艺将终冷洗苯装置送来的富油通过贫富油反复加热和再沸器强制加热或者电加热使之达到脱笨条件，然后利用焦油负压蒸储原理将笨汽提出。塔顶逸出的粗苯蒸汽经冷凝冷却后，进入粗苯回流梢