炼焦节能环保新技术及其联合工艺

摘 要：本文阐述了煤预热技术、煤调湿技术、捣固炼焦技术、干法熄焦技术等炼焦节能环保新技术的发展历程及特点，探讨了集成创新各炼焦节能环保新技术的炼焦新技术联合工艺。

关键词：炼焦；节能；环保；联合工艺

焦化产业既是大量消耗煤炭、电力等的高能耗、高污染产业，又是为下游行业提供转换能源，同时生产高价值化工产品的技术型产业，肩负着节能减排的重要使命。随着优质炼焦煤资源短缺及节能环保要求的日趋严格，焦化节能环保新技术如煤预热技术、煤调湿技术、捣固炼焦技术、干熄焦技术等炼焦新技术及其联合工艺正在加快推广，在焦化产业节能减排中扮演着及其重要的角色。

1 炼焦节能环保新技术

1.1 煤预热技术

煤预热技术是炼焦前对煤料进行预处理的有效措施，可以脱除煤表面的水分，降低炼焦耗热量，还可增加装炉煤堆密度，提高焦炉生产能力。

20世纪20年代，煤预热炼焦技术在美国实验室开始研究，20世纪50年代末，法国、英国、德国等国家相继进行大规模的试验研究。20世纪70年代，该技术迅速发展，相继出现了考泰克法、普列卡邦法和西姆卡法等煤预热技术并实现了工业化，相继在欧美及日本多个焦化厂建成投产。20世纪80年代末，煤预热技术发展遇到了瓶颈，由于存在炼焦过程膨胀压力大而易使炭化室墙面变形缩短焦炉的一代炉龄等缺点，世界上煤预热装置大部分已停产。

1.2 煤调湿技术

煤调湿技术是将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分，并保持装炉煤水分稳定的一种工艺。煤調湿技术以其显著的节能、环保和经济效益受到普遍的重视，并得到迅速发展。

煤调湿技术起源于日本并得到了长足发展，日本先后开发应用了三代煤调湿技术，即热煤油干燥技术、蒸汽干燥技术和采用焦炉烟道废气的流化床干燥技术。美国、德国等国家也进行了煤调湿装置的试验和生产实践，均取得较好的经济效益。1996年，我国第一套煤调湿装置在重钢焦化厂投产，采用的是热煤油干燥方式，但该装置已停产。2008年l2月，太钢采用蒸汽干燥技术的煤调湿装置投产。山东省冶金设计院股份有限公司研发设计了“调破一体化煤调湿技术”，采用干燥粉碎一体化工艺，流程短，投资及运行费用低，占地面积小，且适合于老厂区改造，以其独到的技术优势具有广阔的推广前景。

（1）节能效益

采用煤调湿技术后，煤料含水量每降低1%，炼焦耗热量降低62.0MJ/t（干煤）。当煤料水分从11%下降至5%时，炼焦耗热量相当于节省372 MJ/t（干煤）。太钢煤调湿项目装炉煤水分可由10%降为6.5%，结焦时间缩短4%，焦炉生产能力提高7%，每年可节能9226t标准煤。

（2）环境效益

新日铁认为，第三代煤调湿技术平均每吨入炉煤可减少CO2排放量35.8kg。另外，煤料水分的降低，可减少1/3的剩余氨水发生量，每吨煤能减少剩余氨水44kg。

1.3 捣固炼焦技术

捣固炼焦技术具有扩大炼焦煤资源、提高焦炭质量和焦炉生产率等诸多优点，现已作为一种成熟的炼焦工艺被国内外广泛采用。

1882年，德国最先采用捣固炼焦技术，并且在德国Dllingen焦化厂建设了世界上第一座6.25m捣固焦炉。20世纪初，我国开始建造捣固焦炉，相继投产了3.2m捣固焦炉、4.3m捣固焦炉、5.5m捣固焦炉、6.25m捣固焦炉等炉型。

（1）经济效益

捣固焦炉技术可以扩大炼焦煤资源、提高焦炭质量，在保证焦炭质量不变的情况下，捣固焦炉技术可多配20～25%高挥发份弱粘结性煤。

（2）环境问题

装煤烟尘问题曾一度阻碍捣固炼焦技术的发展，由意大利PW公司和山东省冶金设计院股份有限公司推广的捣固焦炉无烟装煤技术，装煤时基本无烟尘外逸，装煤环保效果良好，从根本上解决了捣固焦炉装煤烟尘问题。

1.4 干法熄焦技术

干熄焦是当前国家重点鼓励发展的技术之一，属于原国家经贸委推荐的清洁生产技术项目，是一项改善环境、提高焦炭质量、节约能源的先进技术。

1917年瑞士的雪泽尔（Sulier）公司率先研究开发了干法熄焦工艺，并在丘里赫炼焦制气厂建成了世界上第一套干熄焦装置。20世纪60年代，前苏联实现了干熄焦技术工业上的连续稳定生产。20世纪70年代日本从前苏联引进干法熄焦技术，日本新日铁公司在干熄焦技术的大型化、自动化和除尘方面进行了研究开发。20世纪80年代德国蒂森公司开发了水冷壁式干熄焦装置，成功地将水冷栅和水冷壁装置应用于干熄炉，并将干熄炉断面由圆型改成方形，使红焦部分显热（约30%）直接通过蒸发管而被吸收，并在汉沙焦化厂建成投产了66t/h工业化试验装置。美国克雷斯公司开发了世界上第一台间接式干熄焦装置，并在伯利恒钢铁公司雀点厂进行了试验样机的操作示范。我国干熄焦技术的应用，始于上海宝钢建设，1985年、1991年和1997年宝钢一期、二期和三期工程分别建设4×75t/h干熄焦装置，至今国内已经投产200多套干熄焦装置。干熄焦技术在各国得到了广泛应用，并逐步向大型化、智能化方向发展。

（1）节能效益

焦炉推出的炽热红焦其显热达1880MJ/t，约占焦炉能耗约35%-40%，干熄焦可回收利用红焦约83%的显热，每干熄1t焦炭回收的热量约为1.35GJ。

（2）环境效益

采用湿法熄焦，每熄1t红焦将产生0.5t含有大量酚、氰化物、硫化物、CO、氨等的污染性气体，同时夹带大量粉尘，严重污染环境，且腐蚀周围建筑物、金属管线和设备。干熄焦采用密闭系统熄焦，并配备良好的除尘设施，基本上消除了上述污染。

2 炼焦节能环保新技术联合工艺

2.1 干熄焦与煤预热联合工艺

干熄焦与煤预热联合工艺是结合干熄焦与煤预热各自优点，利用干熄焦蒸汽对入炉煤预热的工艺。

按干熄焦和煤预热之间热传导类型分为两种：①间接热传导，使用热交换器。如德国鲁尔煤业公司设计的工艺，CDQ冷却气体带走的热能被送到蒸汽发生器产生蒸汽，然后通过热交换器把煤预热所需能量交换到预热器内的循环气体里。②直接热传导，不用热交换器。如考姆比（Combi）炼焦工艺，采用高炉煤气作为热载体，高炉煤气直接流经CDQ装置与煤预热器，将煤中水分生成的水蒸汽冷凝后再回至高炉煤气主管道。

据资料报道，采用CDQ与煤预热联合工艺比用湿煤装炉的焦化厂节能约35%，比采用湿煤装炉且CDQ产生的蒸汽发电的焦化厂效率可以提高5O%。根据日本室兰厂生产实践，二者都有明显效益，且有相加性，两者没有抵消作用。

2.2 捣固炼焦与煤预热联合工艺

捣固炼焦与煤预热联合工艺是把煤料预热到约170℃，配入4%～5%粘结剂后捣固炼焦的工艺。1976年，德国首先进行预热捣固炼焦试验，取得一定效果。根据德国生产实践，预热捣固炼焦堆密度提高7%～8%，生产能力提高35%，焦炭质量也大大改善，且配入10%～15%好的粘结性煤即可生产出优质焦炭。

2.3 煤调湿与配型煤优化组合工艺

煤调湿与配型煤联合工艺结合了煤调湿降低炼焦能耗和配型煤提高焦炉产能等优点，是一项符合“资源、环保、能源”发展要求的实用技术。此项目作为国家科技部“十一五”重点科技攻关课题，首钢廖洪强等人进行了系列研究。

（1）节能效益

煤调湿与型煤加工优化组合工艺可增加焦炉产能10%～15%，降低炼焦能耗7.9kgtce/t焦，在保持焦炭质量不变前提下，可增加弱黏结性煤配比10%～20%。

（2）环境效益

煤调湿与型煤加工优化组合工艺可减少焦化废水产生量约32%。

3 结束语

随着优质炼焦煤资源短缺及节能环保要求的日趋严格，焦化行业作为高能耗高污染产业面临着极大的挑战，加快推广焦炭流程中的节能环保新技术，并且积极研究炼焦节能集成优化工艺，将为焦化行业节能环保作出重要贡献。

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