大型焦?fàn)t能量流分析

1、大型焦?fàn)t能量流研究大型焦?fàn)t能量流研究中冶焦耐工程技術(shù)有限公司中冶焦耐工程技術(shù)有限公司鄭文華鄭文華 于振東于振東 主要內(nèi)容主要內(nèi)容焦化廠能量流焦化廠能量流合理選擇焦?fàn)t爐型、孔數(shù)和匹配合理選擇焦?fàn)t爐型、孔數(shù)和匹配 2.1 2.1 建設(shè)高效大型焦?fàn)t，淘汰低效落后產(chǎn)能建設(shè)高效大型焦?fàn)t，淘汰低效落后產(chǎn)能 2.2 2.2 依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模選擇最適宜爐型、孔數(shù)和匹依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模選擇最適宜爐型、孔數(shù)和匹配配焦?fàn)t輸出熱量的充分利用焦?fàn)t輸出熱量的充分利用 3.1 3.1 大力推廣采用高溫高壓鍋爐的干熄焦技術(shù)大力推廣采用高溫高壓鍋爐的干熄焦技術(shù) 3.2 3.2 大力推廣利用焦?fàn)t煙道氣廢熱的煤調(diào)濕技大力推廣利用焦?fàn)t煙道氣廢

2、熱的煤調(diào)濕技術(shù)術(shù) 3.3 3.3 研發(fā)荒煤氣帶出熱的回收和利用研發(fā)荒煤氣帶出熱的回收和利用焦?fàn)t煤氣的資源化利用焦?fàn)t煤氣的資源化利用 4.14.1焦?fàn)t煤氣制甲醇焦?fàn)t煤氣制甲醇 4.24.2焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫 4.34.3焦?fàn)t煤氣直接還原制海綿鐵焦?fàn)t煤氣直接還原制海綿鐵 4.44.4焦?fàn)t煤氣噴入高爐煉鐵焦?fàn)t煤氣噴入高爐煉鐵 5.5. 結(jié)論結(jié)論1.1.大型焦?fàn)t能量流大型焦?fàn)t能量流 我國鋼鐵企業(yè)以長流程為主，主要的能源消耗是煤我國鋼鐵企業(yè)以長流程為主，主要的能源消耗是煤炭，其中以煉焦煤形式輸入的能量占總能量炭，其中以煉焦煤形式輸入的能量占總能量57%57%左右。左右。因此，鋼鐵企

3、業(yè)節(jié)能減排的關(guān)鍵之一就是提高焦化廠因此，鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的關(guān)鍵之一就是提高焦化廠入爐煤的有效利用。入爐煤的有效利用。 面對面對2121世紀(jì)全球資源能源緊張、環(huán)境世紀(jì)全球資源能源緊張、環(huán)境- -生態(tài)問題約生態(tài)問題約束的日益嚴(yán)峻，束的日益嚴(yán)峻，焦化廠不僅要焦化廠不僅要進(jìn)一步進(jìn)一步發(fā)揮好為鋼鐵制發(fā)揮好為鋼鐵制造流程生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭的制造功能，而且還要高度重視造流程生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭的制造功能，而且還要高度重視能源轉(zhuǎn)化功能的優(yōu)化能源轉(zhuǎn)化功能的優(yōu)化和充分發(fā)揮廢棄物消納和充分發(fā)揮廢棄物消納- -處理及再處理及再資源化的功能。資源化的功能。 從鋼鐵制造流程的整體看，從鋼鐵制造流程的整體看，焦化廠煉焦過程實(shí)質(zhì)是焦化廠煉

4、焦過程實(shí)質(zhì)是根據(jù)鐵素流這一被加工主體的要求（為高爐冶煉提供根據(jù)鐵素流這一被加工主體的要求（為高爐冶煉提供優(yōu)質(zhì)焦炭）而發(fā)生的碳素流轉(zhuǎn)換和耗散過程，或稱為優(yōu)質(zhì)焦炭）而發(fā)生的碳素流轉(zhuǎn)換和耗散過程，或稱為能源轉(zhuǎn)換過程能源轉(zhuǎn)換過程。 焦化廠是焦化廠是鋼鐵制造流程中碳素能量流的主體，是鋼鐵制造流程中碳素能量流的主體，是鋼鐵制造流程的能源中心鋼鐵制造流程的能源中心，是將一次能源，是將一次能源煤炭經(jīng)煤炭經(jīng)過焦?fàn)t的高溫干餾轉(zhuǎn)變成二次能源過焦?fàn)t的高溫干餾轉(zhuǎn)變成二次能源焦炭、焦?fàn)t煤焦炭、焦?fàn)t煤氣、焦油和粗苯等的高轉(zhuǎn)化率氣、焦油和粗苯等的高轉(zhuǎn)化率“能源轉(zhuǎn)換器能源轉(zhuǎn)換器”。因此，。因此，焦化廠更要注重能源轉(zhuǎn)化和傳遞的質(zhì)

5、量，即焦化廠更要注重能源轉(zhuǎn)化和傳遞的質(zhì)量，即“”效效率，注重率，注重“” 的價(jià)值利用，以實(shí)現(xiàn)煉焦過程價(jià)值的價(jià)值利用，以實(shí)現(xiàn)煉焦過程價(jià)值最大化，在能量高效轉(zhuǎn)化中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。最大化，在能量高效轉(zhuǎn)化中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。 煉焦過程中的物質(zhì)流主要是煤料在配煤、粉碎、煉焦過程中的物質(zhì)流主要是煤料在配煤、粉碎、裝爐、結(jié)焦和熄焦等過程的轉(zhuǎn)換和耗散。裝爐、結(jié)焦和熄焦等過程的轉(zhuǎn)換和耗散。 煉焦過程中的能量流主要是加熱用煤氣煉焦過程中的能量流主要是加熱用煤氣（焦?fàn)t煤（焦?fàn)t煤氣或高爐煤氣或兩者的混合煤氣）氣或高爐煤氣或兩者的混合煤氣）燃燒對炭化室內(nèi)煤燃燒對炭化室內(nèi)煤料進(jìn)行間接加熱的過程。加熱煤氣的熱量料進(jìn)行間接加熱的過

6、程。加熱煤氣的熱量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為焦為焦炭、焦?fàn)t煤氣、化學(xué)產(chǎn)品和焦?fàn)t煙道廢氣的顯熱，并炭、焦?fàn)t煤氣、化學(xué)產(chǎn)品和焦?fàn)t煙道廢氣的顯熱，并產(chǎn)生一定的熱損失。產(chǎn)生一定的熱損失。焦焦970 m3/t焦焦BFG100kwh/t焦焦500kg /t焦蒸汽焦蒸汽1000kg紅焦紅焦1000kg焦焦420m3/t焦焦1326kg（干）（干）/t焦焦電站電站 焦焦 爐爐焦炭焦炭焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣加熱煤氣加熱煤氣電電 干熄焦裝置干熄焦裝置 焦焦廢氣廢氣2000m3/t焦焦入爐煤入爐煤煙囪煙囪焦?fàn)t能量流示意圖焦?fàn)t能量流示意圖在焦?fàn)t的在焦?fàn)t的輸入端輸入端： 物質(zhì)流物質(zhì)流煤料煤料進(jìn)入焦?fàn)t炭化室進(jìn)入焦?fàn)t炭化室 能量流能量流加熱煤氣

7、加熱煤氣進(jìn)入燃燒室進(jìn)入燃燒室在在焦?fàn)t中焦?fàn)t中：物質(zhì)流的物質(zhì)流的煤料煤料和能量流的和能量流的加熱煤氣加熱煤氣相互相互作用，相互影響作用，相互影響。加熱煤氣在燃燒室燃燒產(chǎn)生的高。加熱煤氣在燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖暂椛洌ㄕ紲責(zé)煔庖暂椛洌ㄕ?09095%95%）和對流傳熱形式將熱量）和對流傳熱形式將熱量傳給爐墻，再通過爐墻的熱傳導(dǎo)，對炭化室中的煤傳給爐墻，再通過爐墻的熱傳導(dǎo)，對炭化室中的煤料進(jìn)行間接加熱，即料進(jìn)行間接加熱，即高溫干餾高溫干餾。煤料依次經(jīng)過結(jié)焦。煤料依次經(jīng)過結(jié)焦過程的各個(gè)階段：干燥、開始熱解、形成膠質(zhì)體、過程的各個(gè)階段：干燥、開始熱解、形成膠質(zhì)體、固化生成半焦、半焦收縮轉(zhuǎn)變?yōu)楣袒砂?/p>

8、焦、半焦收縮轉(zhuǎn)變?yōu)榻固拷固俊Ｔ诮Y(jié)焦過程。在結(jié)焦過程中，煤料中的揮發(fā)份揮發(fā)成含有煤焦油、粗苯和萘中，煤料中的揮發(fā)份揮發(fā)成含有煤焦油、粗苯和萘等化學(xué)產(chǎn)品的等化學(xué)產(chǎn)品的焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣。在焦?fàn)t的在焦?fàn)t的輸出端輸出端： 95095010501050焦炭焦炭作為物質(zhì)流承載著較多部分能作為物質(zhì)流承載著較多部分能量，從炭化室被推出；量，從炭化室被推出； 650650700700煤氣煤氣和氣態(tài)化學(xué)產(chǎn)品帶著熱能和化和氣態(tài)化學(xué)產(chǎn)品帶著熱能和化學(xué)能以能量流的形式從上升管排出；學(xué)能以能量流的形式從上升管排出； 250250300300焦?fàn)t煙道廢氣焦?fàn)t煙道廢氣帶著熱能和動(dòng)能以能帶著熱能和動(dòng)能以能量流的形式從煙囪逸出；量

9、流的形式從煙囪逸出； 一部分熱量一部分熱量作為能量流一部分從焦?fàn)t爐體表面作為能量流一部分從焦?fàn)t爐體表面散發(fā)損失至環(huán)境空氣中。散發(fā)損失至環(huán)境空氣中。 對煉焦過程能量流的分析，不僅要注意物質(zhì)流、對煉焦過程能量流的分析，不僅要注意物質(zhì)流、能量流在焦?fàn)t輸入端的行為，而且也要關(guān)注其在輸能量流在焦?fàn)t輸入端的行為，而且也要關(guān)注其在輸出端的行為。出端的行為。煉焦過程能量流的研究煉焦過程能量流的研究主要是主要是： 高效率的能量轉(zhuǎn)換高效率的能量轉(zhuǎn)換 加熱焦?fàn)t用煤氣熱能的節(jié)約加熱焦?fàn)t用煤氣熱能的節(jié)約 焦?fàn)t支出熱的回收和高效利用焦?fàn)t支出熱的回收和高效利用 產(chǎn)出的焦?fàn)t煤氣的高質(zhì)量利用產(chǎn)出的焦?fàn)t煤氣的高質(zhì)量利用 提供給焦

10、爐的能量，其有效能提供給焦?fàn)t的能量，其有效能是指煉焦過是指煉焦過程在完全可逆的情況下，經(jīng)過爐內(nèi)復(fù)雜的物理、化學(xué)程在完全可逆的情況下，經(jīng)過爐內(nèi)復(fù)雜的物理、化學(xué)變化后，達(dá)到與環(huán)境完全平衡的狀態(tài)時(shí)，體系所能給變化后，達(dá)到與環(huán)境完全平衡的狀態(tài)時(shí)，體系所能給出的最大功；出的最大功； 無用部分的能量稱為無效能無用部分的能量稱為無效能（損），是損），是煉焦過程煉焦過程的不可逆性所引起的能耗，它不具有做功的的不可逆性所引起的能耗，它不具有做功的本領(lǐng)。煉焦過程的不可逆性是指爐內(nèi)由于存在著溫度本領(lǐng)。煉焦過程的不可逆性是指爐內(nèi)由于存在著溫度差、壓力差，以及爐內(nèi)高向、長向溫度、壓力、濃度差、壓力差，以及爐內(nèi)高向、長向

11、溫度、壓力、濃度分布的不均勻性和系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的湍動(dòng)而引起的有分布的不均勻性和系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的湍動(dòng)而引起的有效能損失，效能損失，即即 減減 增增。 按照熱力學(xué)第一定律，在煉焦生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)換和按照熱力學(xué)第一定律，在煉焦生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，傳遞過程中，“”和和“”的總量總是守恒的。的總量總是守恒的。 按照熱力學(xué)第二定律，煉焦生產(chǎn)過程是不可逆過按照熱力學(xué)第二定律，煉焦生產(chǎn)過程是不可逆過程，是程，是“”轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為“”的過程。的過程。 焦?fàn)t是能量轉(zhuǎn)換裝置中焦?fàn)t是能量轉(zhuǎn)換裝置中效率高的熱工設(shè)備，凈效率高的熱工設(shè)備，凈效率高達(dá)效率高達(dá)87%87%89%89%。這是因?yàn)闊捊惯^程不僅是一個(gè)這是因?yàn)闊捊?/p>

12、過程不僅是一個(gè)較完善的能量轉(zhuǎn)換過程，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的二次能源，而且較完善的能量轉(zhuǎn)換過程，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的二次能源，而且焦?fàn)t本體設(shè)備經(jīng)過一百余年的不斷改進(jìn)，在煤氣燃燒、焦?fàn)t本體設(shè)備經(jīng)過一百余年的不斷改進(jìn)，在煤氣燃燒、煙氣熱量利用、絕熱等方面均較完善。但這煙氣熱量利用、絕熱等方面均較完善。但這并不說明并不說明它已達(dá)到最完善的程度，沒有節(jié)能的余地它已達(dá)到最完善的程度，沒有節(jié)能的余地。2.2.合理選擇焦?fàn)t爐型、孔數(shù)和匹配合理選擇焦?fàn)t爐型、孔數(shù)和匹配 焦?fàn)t是焦化廠的心臟，是一次能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)焦?fàn)t是焦化廠的心臟，是一次能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備備，是碳素能量流的主體裝置。，是碳素能量流的主體裝置。“工欲善其事，必先工欲善其

13、事，必先利其器利其器”，只有為焦化廠選擇高效爐型、適宜孔數(shù)和只有為焦化廠選擇高效爐型、適宜孔數(shù)和先進(jìn)機(jī)械裝備的焦?fàn)t才能使鋼鐵制造流程的碳素能量先進(jìn)機(jī)械裝備的焦?fàn)t才能使鋼鐵制造流程的碳素能量流有高流有高效率和低單位產(chǎn)品能耗，才能使煉焦過程中效率和低單位產(chǎn)品能耗，才能使煉焦過程中的物質(zhì)、能量的物質(zhì)、能量“耗散耗散”最小化。最小化。2.1 2.1 建設(shè)高效大型焦?fàn)t，淘汰低效落后小機(jī)焦建設(shè)高效大型焦?fàn)t，淘汰低效落后小機(jī)焦 我國是世界焦炭：我國是世界焦炭： 第一焦炭生產(chǎn)大國，第一焦炭生產(chǎn)大國，20082008年產(chǎn)焦年產(chǎn)焦3270032700萬噸；萬噸； 第一焦炭消費(fèi)大國，第一焦炭消費(fèi)大國，2008200

14、8年消費(fèi)年消費(fèi)3148731487萬噸；萬噸； 第一焦炭出口大國，第一焦炭出口大國，20082008年出口年出口12131213萬噸。萬噸。 至至20082008年底我國常規(guī)焦?fàn)t產(chǎn)能達(dá)年底我國常規(guī)焦?fàn)t產(chǎn)能達(dá)3.863.86億噸，但億噸，但其中仍有其中仍有45004500萬噸產(chǎn)能是由不符合國家產(chǎn)業(yè)政策的萬噸產(chǎn)能是由不符合國家產(chǎn)業(yè)政策的耗能大、污染嚴(yán)重的小焦?fàn)t構(gòu)成的，必須予以徹底耗能大、污染嚴(yán)重的小焦?fàn)t構(gòu)成的，必須予以徹底淘汰。淘汰。 按照按照20092009年年1 1月實(shí)施的新月實(shí)施的新“焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件”，應(yīng)該建設(shè)炭化室高應(yīng)該建設(shè)炭化室高66米頂裝焦?fàn)t或炭化室高米頂裝焦?fàn)t或炭化

15、室高5.55.5米搗固焦?fàn)t，用以替代落后產(chǎn)能。米搗固焦?fàn)t，用以替代落后產(chǎn)能。 與小焦?fàn)t比，大型焦?fàn)t的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見與小焦?fàn)t比，大型焦?fàn)t的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的：的：1 1）有利于采用各種節(jié)能措施，降低煉焦工序能耗）有利于采用各種節(jié)能措施，降低煉焦工序能耗 大容積焦?fàn)t噸焦?fàn)t體表面積小，散熱損失小，有大容積焦?fàn)t噸焦?fàn)t體表面積小，散熱損失小，有利于提高焦?fàn)t熱效率。在相同生產(chǎn)規(guī)模條件下，利于提高焦?fàn)t熱效率。在相同生產(chǎn)規(guī)模條件下，6 6米米焦?fàn)t噸焦表面積比焦?fàn)t噸焦表面積比4.34.3米焦?fàn)t減少米焦?fàn)t減少5.3%5.3%。 生產(chǎn)規(guī)模相同時(shí)，大容積焦?fàn)t爐孔數(shù)少，其散熱生產(chǎn)規(guī)模相同時(shí)，大容積焦?fàn)t爐孔數(shù)少，其散熱量較

16、大的爐門框、裝煤孔、裝煤孔蓋和座、燃燒室量較大的爐門框、裝煤孔、裝煤孔蓋和座、燃燒室頂、炭化室頂就少，相應(yīng)的散熱量也大幅度減少。頂、炭化室頂就少，相應(yīng)的散熱量也大幅度減少。 大容積焦?fàn)t大容積焦?fàn)t的蓄熱室長向分格、裝備計(jì)算機(jī)加熱的蓄熱室長向分格、裝備計(jì)算機(jī)加熱自動(dòng)控制系統(tǒng)等綜合起來自動(dòng)控制系統(tǒng)等綜合起來節(jié)省節(jié)省3%3%4%4%煉焦耗熱量煉焦耗熱量。按此計(jì)算，按此計(jì)算，每生產(chǎn)每生產(chǎn)1t1t焦炭可節(jié)約焦炭可節(jié)約COGCOG約約6m6m3 3，同時(shí)明顯，同時(shí)明顯減少減少COCO2 2排放排放。（2 2）勞動(dòng)生產(chǎn)率顯著提高）勞動(dòng)生產(chǎn)率顯著提高 同樣推一孔炭化室焦炭：同樣推一孔炭化室焦炭：4.34.3米頂

17、裝焦?fàn)t每孔推米頂裝焦?fàn)t每孔推出焦炭出焦炭13.413.4噸、噸、6 6米頂裝焦?fàn)t米頂裝焦?fàn)t21.421.4噸、噸、6.986.98米米530mm530mm寬寬頂裝焦?fàn)t頂裝焦?fàn)t35.835.8噸、噸、7.637.63米頂裝焦?fàn)t米頂裝焦?fàn)t43.843.8噸。噸。大型焦?fàn)t大型焦?fàn)t的勞動(dòng)生產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中型焦?fàn)t。的勞動(dòng)生產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中型焦?fàn)t。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率就提高勞動(dòng)生產(chǎn)率就是節(jié)能。是節(jié)能。（3 3）提高裝爐煤密度，改善焦炭質(zhì)量）提高裝爐煤密度，改善焦炭質(zhì)量 4.3m4.3m頂裝焦?fàn)t的裝爐煤堆比重（按干煤計(jì)）為頂裝焦?fàn)t的裝爐煤堆比重（按干煤計(jì)）為0.75 t/m30.75 t/m3，6m6m頂裝焦?fàn)t為頂裝

18、焦?fàn)t為0.76 t/m30.76 t/m3，7.63m7.63m頂裝焦頂裝焦?fàn)t為爐為0.82 t/m30.82 t/m3。裝爐煤堆比重的提高，有利于改善。裝爐煤堆比重的提高，有利于改善焦炭質(zhì)量。焦炭質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)焦炭可使高爐節(jié)能降耗優(yōu)質(zhì)焦炭可使高爐節(jié)能降耗； 20082008年我國新建已投產(chǎn)的焦?fàn)t產(chǎn)能年我國新建已投產(chǎn)的焦?fàn)t產(chǎn)能30353035萬噸，其萬噸，其中大型焦?fàn)t產(chǎn)能已占中大型焦?fàn)t產(chǎn)能已占71.4%71.4%。我國正在掀起建設(shè)高效節(jié)我國正在掀起建設(shè)高效節(jié)能的大型和超大型焦?fàn)t來替代低效高耗能小焦?fàn)t的熱能的大型和超大型焦?fàn)t來替代低效高耗能小焦?fàn)t的熱潮。潮。太鋼太鋼7.637.63米焦?fàn)t機(jī)側(cè)米焦?fàn)t機(jī)

19、側(cè)太鋼推焦車太鋼推焦車太鋼太鋼7.63米焦?fàn)t攔焦車米焦?fàn)t攔焦車邯鋼集團(tuán)邯寶公司邯鋼集團(tuán)邯寶公司1 1號號7 7米焦?fàn)t于米焦?fàn)t于20082008年年2 2月順利投產(chǎn)月順利投產(chǎn)鞍鋼鲅魚圈鞍鋼鲅魚圈7米焦?fàn)t米焦?fàn)t2008年年4月投產(chǎn)月投產(chǎn)鞍鋼鲅魚圈鞍鋼鲅魚圈7米焦?fàn)t攔焦車米焦?fàn)t攔焦車鞍鋼鲅魚圈鞍鋼鲅魚圈7米裝煤車米裝煤車2.2 2.2 依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模選擇最適宜爐型和匹配依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模選擇最適宜爐型和匹配 煉焦過程要達(dá)到動(dòng)態(tài)煉焦過程要達(dá)到動(dòng)態(tài)- -有序、連續(xù)有序、連續(xù)- -緊湊和高效緊湊和高效- -精精準(zhǔn)的運(yùn)行目標(biāo)，必須實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)的運(yùn)行目標(biāo)，必須實(shí)現(xiàn)“界面技術(shù)界面技術(shù)”的優(yōu)化。即備煤、的優(yōu)化。即備煤、煉焦、干

20、熄焦、篩焦和煤氣凈化等工序之間具有經(jīng)濟(jì)的煉焦、干熄焦、篩焦和煤氣凈化等工序之間具有經(jīng)濟(jì)的銜接匹配、合理的接點(diǎn)、密切的協(xié)同、容量恰到好處的銜接匹配、合理的接點(diǎn)、密切的協(xié)同、容量恰到好處的緩沖。緩沖。最經(jīng)濟(jì)的焦?fàn)t匹配是：一套操作人員、一套焦?fàn)t最經(jīng)濟(jì)的焦?fàn)t匹配是：一套操作人員、一套焦?fàn)t機(jī)械、配置一個(gè)煤塔和兩座焦?fàn)t而能操作的最大孔數(shù)。機(jī)械、配置一個(gè)煤塔和兩座焦?fàn)t而能操作的最大孔數(shù)。只有這樣才能充分發(fā)揮操作人員、焦?fàn)t機(jī)械和焦?fàn)t本體只有這樣才能充分發(fā)揮操作人員、焦?fàn)t機(jī)械和焦?fàn)t本體的最大潛力，才能創(chuàng)造高的最大潛力，才能創(chuàng)造高效率和低能耗。效率和低能耗。 焦炭生產(chǎn)規(guī)模是選擇爐型的最基本依據(jù)焦炭生產(chǎn)規(guī)模是選擇爐

21、型的最基本依據(jù)。規(guī)模小，。規(guī)模小，而選擇過大型焦?fàn)t，是大馬拉小車，是貪大求洋，造成而選擇過大型焦?fàn)t，是大馬拉小車，是貪大求洋，造成能量浪費(fèi)；規(guī)模大，而選擇過小型焦?fàn)t，是低水平產(chǎn)能能量浪費(fèi)；規(guī)模大，而選擇過小型焦?fàn)t，是低水平產(chǎn)能的堆砌，同樣是能量浪費(fèi)。的堆砌，同樣是能量浪費(fèi)。 實(shí)際上，在充分發(fā)揮設(shè)備操作性能的前提下，實(shí)際上，在充分發(fā)揮設(shè)備操作性能的前提下，每種爐每種爐型都有自已最經(jīng)濟(jì)、最節(jié)能的匹配，從而保證型都有自已最經(jīng)濟(jì)、最節(jié)能的匹配，從而保證一次能源一次能源煤料向二次能源煤料向二次能源焦炭等焦炭等能量轉(zhuǎn)換的高能量轉(zhuǎn)換的高效率，效率，能量能量流流加熱煤氣的加熱煤氣的“耗散耗散”最小化和近最小化

22、和近“零排放零排放”。如：。如：焦?fàn)t爐型焦?fàn)t爐型座座孔數(shù)孔數(shù)經(jīng)濟(jì)規(guī)模（萬噸經(jīng)濟(jì)規(guī)模（萬噸/ /年）年）6 6米頂裝米頂裝2 250 50 2 26060100 100 1201206.986.98米頂裝米頂裝2 260 60 2 27070150 150 1751757.637.63米頂裝米頂裝2 260 60 2 27070200 200 2202205.55.5米搗固米搗固2 255 55 2 26565110 110 1301306.256.25米搗固米搗固2 250 50 2 25252120 120 1251253.3.焦?fàn)t輸出熱量的充分利用焦?fàn)t輸出熱量的充分利用高效回收利用在煉焦過

23、程中產(chǎn)生的余熱資源是高效回收利用在煉焦過程中產(chǎn)生的余熱資源是資資源節(jié)約、環(huán)境友好的源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色焦化廠節(jié)能的主要方向和潛綠色焦化廠節(jié)能的主要方向和潛力所在，也是提高力所在，也是提高 效率的主要途徑之一。通過對煉效率的主要途徑之一。通過對煉焦過程輸入端和輸出端能量流分析得出焦過程輸入端和輸出端能量流分析得出出爐紅焦顯熱約占焦?fàn)t輸出熱的出爐紅焦顯熱約占焦?fàn)t輸出熱的3737CDQCDQ荒煤氣帶出熱約占荒煤氣帶出熱約占焦?fàn)t輸出熱的焦?fàn)t輸出熱的3636正在正在 開發(fā)開發(fā)焦?fàn)t煙道廢氣帶出熱約占焦?fàn)t煙道廢氣帶出熱約占焦?fàn)t輸出熱的焦?fàn)t輸出熱的1717 煤調(diào)濕煤調(diào)濕爐體表面熱損失約占爐體表面熱損失約占焦

24、爐輸出熱的焦?fàn)t輸出熱的1010加加 強(qiáng)保溫強(qiáng)保溫3.1 3.1 大力推廣采用高溫高壓鍋爐的干熄焦技術(shù)大力推廣采用高溫高壓鍋爐的干熄焦技術(shù) 干熄焦是干熄焦是相對于用水熄滅熾熱紅焦的濕熄焦而言的。相對于用水熄滅熾熱紅焦的濕熄焦而言的。其基本原理是：其基本原理是：利用冷惰性氣體在干熄爐中與紅焦直接換利用冷惰性氣體在干熄爐中與紅焦直接換熱，從而冷卻焦炭。熱，從而冷卻焦炭。 采用干熄焦可回收約采用干熄焦可回收約8080紅焦顯熱，平均每熄紅焦顯熱，平均每熄1 1噸紅噸紅焦可回收焦可回收3.9MPa3.9MPa、450450蒸汽蒸汽0.50.50.6t0.6t，可直接送入蒸汽，可直接送入蒸汽管網(wǎng)，也可發(fā)電管

25、網(wǎng)，也可發(fā)電; ; 采用干熄焦可以改善焦炭質(zhì)量，降低高爐焦比或在配采用干熄焦可以改善焦炭質(zhì)量，降低高爐焦比或在配煤中多用煤中多用10101515的的弱粘結(jié)性煤；弱粘結(jié)性煤； 噸焦炭節(jié)水大于噸焦炭節(jié)水大于0.45m0.45m3 3； 采用干熄焦技術(shù)可凈降低煉焦能耗采用干熄焦技術(shù)可凈降低煉焦能耗404050kgce/t50kgce/t焦，焦， 效率高達(dá)效率高達(dá)70%70%。 截至截至20092009年年8 8月底，我國大中型鋼鐵企業(yè)焦炭月底，我國大中型鋼鐵企業(yè)焦炭生產(chǎn)干熄焦率已達(dá)生產(chǎn)干熄焦率已達(dá)6565以上以上。按干熄焦能力計(jì)，按干熄焦能力計(jì)，位居世界位居世界第一位第一位。唐唐鋼鋼處處理理能能力力

26、為為180t/h的的干干熄熄焦焦裝裝置置太鋼全封閉式太鋼全封閉式140t/h干熄焦裝置干熄焦裝置太鋼全封閉式太鋼全封閉式140t/h140t/h干熄焦裝置干熄焦裝置 在研究干熄焦回收紅焦顯熱并在鍋爐中變成蒸汽的在研究干熄焦回收紅焦顯熱并在鍋爐中變成蒸汽的能源轉(zhuǎn)化中，不能只注重蒸汽量的回收，而忽視了回收能源轉(zhuǎn)化中，不能只注重蒸汽量的回收，而忽視了回收蒸汽的品質(zhì)蒸汽的品質(zhì)，要注重鍋爐與發(fā)電機(jī)組的匹配耦合及利用，要注重鍋爐與發(fā)電機(jī)組的匹配耦合及利用價(jià)值，以免造成過剩供應(yīng)能源的損失耗散。大鍋爐價(jià)值，以免造成過剩供應(yīng)能源的損失耗散。大鍋爐- -大發(fā)大發(fā)電機(jī)的熱電系統(tǒng)，熱機(jī)效率高，單位電能的能耗低，而電機(jī)

27、的熱電系統(tǒng)，熱機(jī)效率高，單位電能的能耗低，而且易于實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)電能自給，經(jīng)濟(jì)效益好。因此，且易于實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)電能自給，經(jīng)濟(jì)效益好。因此，國國家發(fā)改委在家發(fā)改委在“鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃”中，要求推廣中，要求推廣采用高溫高壓鍋爐的干熄焦技術(shù)。而現(xiàn)在我國已投產(chǎn)和采用高溫高壓鍋爐的干熄焦技術(shù)。而現(xiàn)在我國已投產(chǎn)和在建的在建的134134套干熄焦裝置中，大多采用中溫中壓鍋爐，采套干熄焦裝置中，大多采用中溫中壓鍋爐，采用高溫高壓鍋爐的占用高溫高壓鍋爐的占20%20%多。多。項(xiàng)目項(xiàng)目方案一方案一中溫中壓聯(lián)合循環(huán)中溫中壓聯(lián)合循環(huán)方案二方案二高溫高壓聯(lián)合循環(huán)高溫高壓聯(lián)合循環(huán)方案三方案三高溫

28、高壓自然循環(huán)高溫高壓自然循環(huán)蒸汽參數(shù)蒸汽參數(shù)3.82MPa3.82MPa、4504509.81MPa9.81MPa、5405409.81MPa9.81MPa、540540額定產(chǎn)汽量額定產(chǎn)汽量74 t/h74 t/h71 t/h71 t/h71 t/h71 t/h汽機(jī)裝機(jī)容量汽機(jī)裝機(jī)容量18000 kw18000 kw20000 kw20000 kw20000 kw20000 kw小時(shí)發(fā)電量小時(shí)發(fā)電量16086 kw16086 kw19189 kw19189 kw19189 kw19189 kw電耗量電耗量980 kw980 kw1560 kw1560 kw1390 kw1390 kw小時(shí)凈發(fā)電

29、量小時(shí)凈發(fā)電量15106 kw15106 kw17629 kw17629 kw17799 kw17799 kw小時(shí)焦炭產(chǎn)量小時(shí)焦炭產(chǎn)量125.6 t125.6 t125.6 t125.6 t125.6 t125.6 t噸焦凈發(fā)電噸焦凈發(fā)電120.3 kwh120.3 kwh140.4 kwh140.4 kwh141.7 kwh141.7 kwh投資投資3767 3767 萬元萬元5010 5010 萬元萬元4745 4745 萬元萬元說明：說明：1 1）方案一和方案二聯(lián)合循環(huán)所需的強(qiáng)制循環(huán)泵按引進(jìn)考慮；）方案一和方案二聯(lián)合循環(huán)所需的強(qiáng)制循環(huán)泵按引進(jìn)考慮； 2 2）投資只限于熱力專業(yè)，不含其它專

30、業(yè)，但其它專業(yè)投資變化不大。）投資只限于熱力專業(yè)，不含其它專業(yè)，但其它專業(yè)投資變化不大。 目前常用的目前常用的140t/h140t/h干熄焦裝置配建干熄焦裝置配建凝汽式凝汽式汽輪發(fā)電汽輪發(fā)電機(jī)組幾種機(jī)組幾種鍋爐選擇的比較：鍋爐選擇的比較：分析與建議：分析與建議：1 1）高溫高壓聯(lián)合循環(huán)比中溫中壓聯(lián)合循環(huán)的噸焦發(fā)電高溫高壓聯(lián)合循環(huán)比中溫中壓聯(lián)合循環(huán)的噸焦發(fā)電增加增加16.7%16.7%。按。按0.500.50元元/ /度計(jì)，小時(shí)凈增收益度計(jì)，小時(shí)凈增收益1261.51261.5元，元，全年凈增收益全年凈增收益1261.51261.5元元80408040小時(shí)小時(shí)= =1014.21014.2萬萬元

31、元（考慮（考慮1 1個(gè)月檢修時(shí)間）；個(gè)月檢修時(shí)間）；而投資僅增加而投資僅增加12431243萬萬元元，等于年凈增收益的，等于年凈增收益的122.5122.5；2 2）高溫高壓自然循環(huán)比中溫中壓聯(lián)合循環(huán)的噸焦發(fā)電高溫高壓自然循環(huán)比中溫中壓聯(lián)合循環(huán)的噸焦發(fā)電增加增加17.8%17.8%，小時(shí)凈增收益，小時(shí)凈增收益1346.51346.5元，元，全年凈增收全年凈增收益益1082.61082.6萬元；而投資僅增加萬元；而投資僅增加978978萬元萬元，等于年凈等于年凈增收益的增收益的90.590.5 ； 3 3）按照國標(biāo)）按照國標(biāo)GB/T 754-2007GB/T 754-2007發(fā)電用汽輪機(jī)參數(shù)系列

32、發(fā)電用汽輪機(jī)參數(shù)系列： 中溫中壓新蒸汽的流量推薦范圍是中溫中壓新蒸汽的流量推薦范圍是2020120t/h120t/h； 高溫高壓新蒸汽的流量推薦范圍是高溫高壓新蒸汽的流量推薦范圍是100t/h100t/h410t/h410t/h； 按寶鋼、武鋼等七個(gè)焦化廠干熄焦裝置平均噸焦按寶鋼、武鋼等七個(gè)焦化廠干熄焦裝置平均噸焦產(chǎn)汽量為產(chǎn)汽量為0.5960.596噸噸計(jì)，計(jì)，我國常用干熄能力為我國常用干熄能力為7575190t/h190t/h干熄焦裝置的新蒸汽流量范圍為干熄焦裝置的新蒸汽流量范圍為4141102t/h102t/h，符合中，符合中溫中壓新蒸汽的流量推薦范圍，這是我國當(dāng)前干熄焦溫中壓新蒸汽的流量

33、推薦范圍，這是我國當(dāng)前干熄焦裝置較多選用中溫中壓鍋爐的主要原因；裝置較多選用中溫中壓鍋爐的主要原因； 4 4）干熄焦鍋爐蒸發(fā)量比電力系統(tǒng)鍋爐蒸發(fā)量小干熄焦鍋爐蒸發(fā)量比電力系統(tǒng)鍋爐蒸發(fā)量小，強(qiáng)制循，強(qiáng)制循環(huán)水泵和鍋爐給水泵因流量小、壓力高、溫度高，國環(huán)水泵和鍋爐給水泵因流量小、壓力高、溫度高，國產(chǎn)化難度大，國外生產(chǎn)廠家也少，甚至產(chǎn)化難度大，國外生產(chǎn)廠家也少，甚至沒有通用產(chǎn)品沒有通用產(chǎn)品需重新設(shè)計(jì)，因此，需重新設(shè)計(jì)，因此，引進(jìn)費(fèi)用高，備品備件難求，采引進(jìn)費(fèi)用高，備品備件難求，采購時(shí)間長。購時(shí)間長。 這是我國當(dāng)前干熄焦裝置較多選用中溫中壓鍋爐這是我國當(dāng)前干熄焦裝置較多選用中溫中壓鍋爐的主要原因之二；

34、的主要原因之二；5 5）干熄焦鍋爐參數(shù)的選擇也與蒸汽的用途有關(guān)。如果干干熄焦鍋爐參數(shù)的選擇也與蒸汽的用途有關(guān)。如果干熄焦產(chǎn)生的蒸汽直接進(jìn)入公司蒸汽動(dòng)力管網(wǎng)，則蒸汽熄焦產(chǎn)生的蒸汽直接進(jìn)入公司蒸汽動(dòng)力管網(wǎng)，則蒸汽壓力稍高于動(dòng)力管網(wǎng)蒸汽壓力即可，這是寶鋼干熄焦壓力稍高于動(dòng)力管網(wǎng)蒸汽壓力即可，這是寶鋼干熄焦選擇中溫中壓鍋爐的主要原因；選擇中溫中壓鍋爐的主要原因；6 6）高溫高壓自然循環(huán)鍋爐沒有強(qiáng)制循環(huán)水泵，有用電量）高溫高壓自然循環(huán)鍋爐沒有強(qiáng)制循環(huán)水泵，有用電量 少的優(yōu)勢，但有些焦化廠擔(dān)心：鍋爐啟動(dòng)時(shí)間長，負(fù)少的優(yōu)勢，但有些焦化廠擔(dān)心：鍋爐啟動(dòng)時(shí)間長，負(fù)荷波動(dòng)頻繁；鍋爐出口蒸汽參數(shù)不穩(wěn)定，荷波動(dòng)頻繁；

35、鍋爐出口蒸汽參數(shù)不穩(wěn)定，減少了汽輪減少了汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，雖單位時(shí)間發(fā)電量高，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，雖單位時(shí)間發(fā)電量高，但全年發(fā)但全年發(fā)電量不一定高，電量不一定高，節(jié)能效益并不一定十分理想節(jié)能效益并不一定十分理想，因此，因此，目前選用的廠家尚不多。目前選用的廠家尚不多。7 7）我國焦化企業(yè)幾乎都是常壓設(shè)備及低溫低壓鍋爐，對我國焦化企業(yè)幾乎都是常壓設(shè)備及低溫低壓鍋爐，對 操作高溫高壓鍋爐生疏，甚至有懼怕的心理，這也是操作高溫高壓鍋爐生疏，甚至有懼怕的心理，這也是 干熄焦裝置選用高溫高壓鍋爐較少的原因之一。干熄焦裝置選用高溫高壓鍋爐較少的原因之一。 然而隨著高溫高壓鍋爐在焦化廠實(shí)踐的逐步增多，然而

36、隨著高溫高壓鍋爐在焦化廠實(shí)踐的逐步增多，人們認(rèn)識的逐步深入，再加上國家政策的提倡和支人們認(rèn)識的逐步深入，再加上國家政策的提倡和支持，我國采用高溫高壓鍋爐的干熄焦裝置已經(jīng)在逐持，我國采用高溫高壓鍋爐的干熄焦裝置已經(jīng)在逐步增多。步增多。建議建議： 1 1）在有條件的鋼鐵企業(yè)，干熄焦回收的蒸汽應(yīng)盡）在有條件的鋼鐵企業(yè)，干熄焦回收的蒸汽應(yīng)盡 量并入鋼鐵企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)，與其它蒸汽匯量并入鋼鐵企業(yè)的蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)，與其它蒸汽匯 總一起在大發(fā)電機(jī)組高效發(fā)電；總一起在大發(fā)電機(jī)組高效發(fā)電； 2 2）大型干熄焦裝置采用高溫高壓鍋爐。）大型干熄焦裝置采用高溫高壓鍋爐。3.2 3.2 大力推廣利用焦?fàn)t煙道氣廢熱煤調(diào)

37、濕技術(shù)大力推廣利用焦?fàn)t煙道氣廢熱煤調(diào)濕技術(shù) “煤調(diào)濕煤調(diào)濕”是將煉焦煤料在裝爐前去除一部分水是將煉焦煤料在裝爐前去除一部分水份，保持裝爐煤水份穩(wěn)定在份，保持裝爐煤水份穩(wěn)定在6%6%左右，然后裝爐煉焦左右，然后裝爐煉焦。 其特點(diǎn)是：當(dāng)煤料水分從其特點(diǎn)是：當(dāng)煤料水分從11%11%下降至下降至6%6%時(shí)，煉焦時(shí)，煉焦耗熱量節(jié)省耗熱量節(jié)省10.60 kce/t10.60 kce/t（干煤）（干煤）；焦?fàn)t生產(chǎn)能力可；焦?fàn)t生產(chǎn)能力可提高提高4 48%8%；提高焦炭質(zhì)量；提高焦炭質(zhì)量或可或可多配弱粘結(jié)煤多配弱粘結(jié)煤5%5%10%10%；可減少可減少1/31/3剩余氨水量，相應(yīng)減輕廢水處理裝置的生剩余氨水量，

38、相應(yīng)減輕廢水處理裝置的生產(chǎn)負(fù)荷。產(chǎn)負(fù)荷。 以焦?fàn)t煙道廢氣為熱源對煤料進(jìn)行調(diào)濕，可充分以焦?fàn)t煙道廢氣為熱源對煤料進(jìn)行調(diào)濕，可充分利用排入大氣廢熱，減排利用排入大氣廢熱，減排COCO2 248kg/t48kg/t焦炭，焦炭，具有顯著具有顯著節(jié)能效益和社會(huì)效益。其特點(diǎn)是：煤料與節(jié)能效益和社會(huì)效益。其特點(diǎn)是：煤料與230230300300焦?fàn)t煙道氣直接接觸換熱，煙氣余熱利用率高，工藝焦?fàn)t煙道氣直接接觸換熱，煙氣余熱利用率高，工藝流程短，設(shè)備少，投資省，操作成本低，占地面積少，流程短，設(shè)備少，投資省，操作成本低，占地面積少， 19961996年日本在新日鐵年日本在新日鐵室蘭廠室蘭廠投產(chǎn)了以焦?fàn)t煙道投產(chǎn)了

39、以焦?fàn)t煙道廢氣為熱源、采用流化床干燥機(jī)的煤調(diào)濕裝置。廢氣為熱源、采用流化床干燥機(jī)的煤調(diào)濕裝置。 20072007年年濟(jì)鋼濟(jì)鋼投產(chǎn)一套氣流床煤調(diào)濕裝置。該裝置投產(chǎn)一套氣流床煤調(diào)濕裝置。該裝置位位于備煤粉碎機(jī)前于備煤粉碎機(jī)前；具有；具有風(fēng)選功能風(fēng)選功能，首先將小于，首先將小于3mm3mm合合格粒度的煤料風(fēng)選出來（占總量的格粒度的煤料風(fēng)選出來（占總量的30304040），減），減輕粉碎機(jī)負(fù)荷，輕粉碎機(jī)負(fù)荷，節(jié)能；布袋除塵器濾出的煤粉（占節(jié)能；布袋除塵器濾出的煤粉（占總量的總量的3 35 5），壓成型煤，），壓成型煤，入爐煉焦。入爐煉焦。焦?fàn)t煙道廢氣焦?fàn)t煙道廢氣粉碎后濕煤粉碎后濕煤流化床流化床干燥機(jī)干

40、燥機(jī)布袋布袋除塵器除塵器焦?fàn)t煤塔焦?fàn)t煤塔引風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)煙囪煙囪日本室蘭煤調(diào)濕流程示意圖日本室蘭煤調(diào)濕流程示意圖細(xì)粒煤型煤細(xì)煤塵粗粒煤未粉碎配合煤調(diào)濕分級裝置粉碎機(jī)焦?fàn)t煤塔陶瓷多管除塵器布袋除塵器煤塵成型機(jī)引風(fēng)機(jī)放散煙囪濟(jì)鋼氣流床煤調(diào)濕分級裝置濟(jì)鋼氣流床煤調(diào)濕分級裝置焦?fàn)t煙道氣濟(jì)鋼氣流調(diào)濕分級裝置濟(jì)鋼氣流調(diào)濕分級裝置頂層：除塵裝置頂層：除塵裝置三層：濕煤進(jìn)入三層：濕煤進(jìn)入二層：煤料干燥二層：煤料干燥底層：干煤排出底層：干煤排出3.3 3.3 研發(fā)荒煤氣帶出熱的回收和利用研發(fā)荒煤氣帶出熱的回收和利用3.3.1 3.3.1 用導(dǎo)熱油回收焦?fàn)t荒煤氣帶出熱用導(dǎo)熱油回收焦?fàn)t荒煤氣帶出熱 從炭化室經(jīng)上升管逸出

41、的從炭化室經(jīng)上升管逸出的650650700700荒煤氣帶荒煤氣帶出熱占焦?fàn)t總熱量的出熱占焦?fàn)t總熱量的3636。為了冷卻高溫的荒煤氣必。為了冷卻高溫的荒煤氣必須噴灑大量須噴灑大量70707575的循環(huán)氨水，高溫荒煤氣因循的循環(huán)氨水，高溫荒煤氣因循環(huán)氨水的大量蒸發(fā)而被冷卻至環(huán)氨水的大量蒸發(fā)而被冷卻至82828585，再經(jīng)初冷，再經(jīng)初冷器冷卻至器冷卻至22223535，荒煤氣帶出熱被白白浪費(fèi)荒煤氣帶出熱被白白浪費(fèi)。 現(xiàn)在正研發(fā)用導(dǎo)熱油回收荒煤氣帶出熱。現(xiàn)在正研發(fā)用導(dǎo)熱油回收荒煤氣帶出熱。即將上即將上升管做成夾套管，導(dǎo)熱油通過夾套管與荒煤氣間接換升管做成夾套管，導(dǎo)熱油通過夾套管與荒煤氣間接換熱，被加熱

42、的高溫導(dǎo)熱油可以去蒸氨，去煤焦油蒸餾，熱，被加熱的高溫導(dǎo)熱油可以去蒸氨，去煤焦油蒸餾，去干燥入爐煤。去干燥入爐煤。噴灑氨水噴灑氨水65070082852235初步冷卻初步冷卻器器冷卻水冷卻水傳統(tǒng)的焦?fàn)t煤氣冷卻工藝傳統(tǒng)的焦?fàn)t煤氣冷卻工藝上升管上升管焦焦 爐爐導(dǎo)熱油儲(chǔ)槽導(dǎo)熱油儲(chǔ)槽膨脹槽膨脹槽氣液分離器氣液分離器蒸氨預(yù)熱器蒸氨預(yù)熱器蒸氨再沸器蒸氨再沸器硫銨預(yù)熱器硫銨預(yù)熱器硫銨干燥器硫銨干燥器熱導(dǎo)熱油熱導(dǎo)熱油冷導(dǎo)熱油冷導(dǎo)熱油液相液相冷導(dǎo)熱油冷導(dǎo)熱油氣相氣相用導(dǎo)熱油回收荒煤氣帶出熱示意圖用導(dǎo)熱油回收荒煤氣帶出熱示意圖3.3.2 3.3.2 用荒煤氣帶出熱對用荒煤氣帶出熱對COGCOG進(jìn)行高溫?zé)崃呀饣蜻M(jìn)行

43、高溫?zé)崃呀饣蛑卣卣?上世紀(jì)上世紀(jì)9090年代，德國人提出生產(chǎn)兩種產(chǎn)品年代，德國人提出生產(chǎn)兩種產(chǎn)品焦焦炭炭和和還原性氣體還原性氣體的焦化廠。即的焦化廠。即高溫荒煤氣從炭化室逸高溫荒煤氣從炭化室逸出后不冷卻，直接進(jìn)入熱裂解爐出后不冷卻，直接進(jìn)入熱裂解爐，將，將COGCOG中煤焦油、中煤焦油、粗苯、氨、萘等有機(jī)物熱裂解成粗苯、氨、萘等有機(jī)物熱裂解成以以COCO和和H H2 2為主要成分為主要成分的合成氣體，然后去合成氨或合成甲醇或生產(chǎn)二甲醚、的合成氣體，然后去合成氨或合成甲醇或生產(chǎn)二甲醚、也可以直接還原制海綿鐵。也可以直接還原制海綿鐵。焦焦 爐爐合成氣合成氣高溫?zé)崃呀飧邷責(zé)崃呀鉅t爐合成氨合成氨合成

44、甲醇合成甲醇生產(chǎn)二甲醚生產(chǎn)二甲醚生產(chǎn)還原鐵生產(chǎn)還原鐵650700荒煤氣高溫?zé)崃呀馍a(chǎn)合成氣荒煤氣高溫?zé)崃呀馍a(chǎn)合成氣 日本人直接把焦?fàn)t上升管和集氣管改造成日本人直接把焦?fàn)t上升管和集氣管改造成COGCOG重整重整裝置，利用裝置，利用COGCOG自身顯熱（自身顯熱（650650700700）和夾帶的）和夾帶的水份，直接鼓入純氧水份，直接鼓入純氧, , 發(fā)生高溫裂解和轉(zhuǎn)化反應(yīng)，發(fā)生高溫裂解和轉(zhuǎn)化反應(yīng)， 重整生成合成氣。重整生成合成氣。 其優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)能；可大幅度提高其優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)能；可大幅度提高H H2 2 、COCO成份和成份和調(diào)整調(diào)整H H2 2與與COCO的比例；不產(chǎn)生焦油等副產(chǎn)品，可大大降的比例

45、；不產(chǎn)生焦油等副產(chǎn)品，可大大降低生產(chǎn)用水量和污水排放。低生產(chǎn)用水量和污水排放。 其不足是：不回收其不足是：不回收COGCOG里的焦油、粗苯等副產(chǎn)品，里的焦油、粗苯等副產(chǎn)品，等于失去許多寶貴的難以替代的化學(xué)物質(zhì)；焦?fàn)t每等于失去許多寶貴的難以替代的化學(xué)物質(zhì)；焦?fàn)t每個(gè)炭化室至少有一個(gè)上升管，而且管內(nèi)荒煤氣量波個(gè)炭化室至少有一個(gè)上升管，而且管內(nèi)荒煤氣量波動(dòng)，壓力很低，把它們逐一或分組改造成在高溫下動(dòng)，壓力很低，把它們逐一或分組改造成在高溫下工作的重整爐，無論從技術(shù)上還是從經(jīng)濟(jì)上實(shí)施起工作的重整爐，無論從技術(shù)上還是從經(jīng)濟(jì)上實(shí)施起來都有一定難度。來都有一定難度。 20052005年日本愛知萬博會(huì)上，向大型

46、燃料電池公共年日本愛知萬博會(huì)上，向大型燃料電池公共汽車充加氫氣的瀨戶北加氫站，就是由新日鐵君津汽車充加氫氣的瀨戶北加氫站，就是由新日鐵君津焦化廠的焦化廠的COGCOG重整提氫，然后用罐車將氫氣運(yùn)送至加重整提氫，然后用罐車將氫氣運(yùn)送至加氫站。氫站。 日本煤炭能源中心（簡稱日本煤炭能源中心（簡稱JCOALJCOAL）在焦?fàn)t旁安裝）在焦?fàn)t旁安裝一個(gè)一個(gè)COGCOG重整裝置，在重整裝置，在1200120012501250高溫下對高溫下對COGCOG進(jìn)進(jìn)行重整，生成合成氣行重整，生成合成氣。目前已在日本三井礦山焦化。目前已在日本三井礦山焦化廠的焦?fàn)t間臺(tái)進(jìn)行廠的焦?fàn)t間臺(tái)進(jìn)行三孔爐實(shí)驗(yàn)三孔爐實(shí)驗(yàn)。其特點(diǎn)是不

47、使用催。其特點(diǎn)是不使用催化劑，不用對現(xiàn)有焦?fàn)t進(jìn)行較大改造?；瘎挥脤ΜF(xiàn)有焦?fàn)t進(jìn)行較大改造。3.3.3 3.3.3 荒煤氣帶出熱用于加熱和制冷荒煤氣帶出熱用于加熱和制冷 將焦化廠初冷器第一段將焦化廠初冷器第一段6565高溫冷卻水用于采高溫冷卻水用于采暖，已經(jīng)普遍應(yīng)用，高溫冷卻水熱量實(shí)際就是荒煤暖，已經(jīng)普遍應(yīng)用，高溫冷卻水熱量實(shí)際就是荒煤氣帶出熱的一部分。氣帶出熱的一部分。 最近，最近，中冶焦耐在設(shè)計(jì)焦?fàn)t煤氣真空碳酸鉀法中冶焦耐在設(shè)計(jì)焦?fàn)t煤氣真空碳酸鉀法脫硫時(shí)，將再生塔底部分脫硫貧液抽出，送至初冷脫硫時(shí)，將再生塔底部分脫硫貧液抽出，送至初冷器上段與荒煤氣間接換熱。換熱后脫硫貧液通過再器上段與荒煤

48、氣間接換熱。換熱后脫硫貧液通過再生塔底部閃蒸裝置，產(chǎn)生蒸汽，作為脫硫液再生熱生塔底部閃蒸裝置，產(chǎn)生蒸汽，作為脫硫液再生熱源，節(jié)能效果顯著。對于一個(gè)年產(chǎn)源，節(jié)能效果顯著。對于一個(gè)年產(chǎn)200200萬噸焦炭焦化萬噸焦炭焦化廠，年節(jié)約低壓蒸汽廠，年節(jié)約低壓蒸汽2626萬噸，相當(dāng)于回收利用了萬噸，相當(dāng)于回收利用了25%25%荒煤氣帶出熱荒煤氣帶出熱。此技術(shù)已在焦化工程中推廣。此技術(shù)已在焦化工程中推廣。 來自脫硫再生塔底的部分脫硫貧液來自脫硫再生塔底的部分脫硫貧液蒸蒸汽汽脫硫液再生脫硫液再生熱源熱源2222焦?fàn)t煤氣去電撲焦油器焦?fàn)t煤氣去電撲焦油器來自焦?fàn)t荒煤氣來自焦?fàn)t荒煤氣初初 冷冷 器器閃蒸閃蒸一段一段

49、二二 段段三三 段段荒煤氣帶出熱用于再生脫硫液荒煤氣帶出熱用于再生脫硫液加熱后脫硫貧液加熱后脫硫貧液 最近，我國江蘇雙良集團(tuán)開發(fā)出一種熱水制冷機(jī)，最近，我國江蘇雙良集團(tuán)開發(fā)出一種熱水制冷機(jī)，可利用初冷器第一段可利用初冷器第一段6565高溫冷卻水制取高溫冷卻水制取1616的低溫的低溫水，就近用于焦化廠初冷器第三段的低溫冷卻。水，就近用于焦化廠初冷器第三段的低溫冷卻。以年以年產(chǎn)產(chǎn)120120萬噸焦炭焦化廠為例，如果取初冷器第一段高萬噸焦炭焦化廠為例，如果取初冷器第一段高溫冷卻水溫度為溫冷卻水溫度為68/58,68/58,則可取出則可取出750t/h750t/h熱水，可熱水，可以實(shí)現(xiàn)以實(shí)現(xiàn)32032

50、0萬萬kcal/hkcal/h的制冷量。雖然熱水制冷的成本的制冷量。雖然熱水制冷的成本大約是常規(guī)蒸汽制冷的一倍，但其投資回收期基本上大約是常規(guī)蒸汽制冷的一倍，但其投資回收期基本上在在2.52.5年以內(nèi)。年以內(nèi)。 焦化廠初冷器第一段高溫冷卻水，冬天用于采暖，焦化廠初冷器第一段高溫冷卻水，冬天用于采暖，夏天用于制冷，使荒煤氣帶出熱得到較好利用。夏天用于制冷，使荒煤氣帶出熱得到較好利用。 2222焦?fàn)t煤氣去電撲焦油器焦?fàn)t煤氣去電撲焦油器來自焦?fàn)t來自焦?fàn)t80808282荒煤氣荒煤氣初初 冷冷 器器一段一段二二 段段三三 段段5858循環(huán)冷卻水循環(huán)冷卻水6868循環(huán)冷卻水循環(huán)冷卻水熱水制冷機(jī)熱水制冷機(jī)1

51、616制冷水制冷水2323冷卻水冷卻水荒煤氣帶出熱用于制冷荒煤氣帶出熱用于制冷4. 4. 焦?fàn)t煤氣的資源化利用焦?fàn)t煤氣的資源化利用 COGCOG含有含有54545959H H2 2和和24242828CHCH4 4，只有在萬不只有在萬不得已的情況下，才用作燃料和發(fā)電得已的情況下，才用作燃料和發(fā)電，因?yàn)楸容^而言，因?yàn)楸容^而言，直接燃燒和發(fā)電的效益最差。直接燃燒和發(fā)電的效益最差。應(yīng)大力提倡將應(yīng)大力提倡將COGCOG燃料燃料化利用改為資源化利用，高質(zhì)量地利用化利用改為資源化利用，高質(zhì)量地利用COGCOG不僅有利不僅有利于降低鋼鐵企業(yè)單位產(chǎn)品的能源消耗和排放負(fù)荷，甚于降低鋼鐵企業(yè)單位產(chǎn)品的能源消耗和排

52、放負(fù)荷，甚至能開發(fā)出大量最清潔能源至能開發(fā)出大量最清潔能源氫氣氫氣, ,從而引發(fā)鋼鐵從而引發(fā)鋼鐵制造流程能量流新的供制造流程能量流新的供- -需平衡關(guān)系需平衡關(guān)系，甚至?xí)l(fā)，甚至?xí)l(fā)整整個(gè)社會(huì)新的供個(gè)社會(huì)新的供- -需關(guān)系需關(guān)系，體現(xiàn)出對可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的，體現(xiàn)出對可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的“多樣化支持多樣化支持”，由此可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)，由此可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。效益。4.1 4.1 焦?fàn)t煤氣制甲醇焦?fàn)t煤氣制甲醇 COGCOG中含有中含有50%50%以上氫，只需將以上氫，只需將COGCOG中中CHCH4 4轉(zhuǎn)化成一轉(zhuǎn)化成一定比例的定比例的COCO和和H H2 2，即可滿足合成甲醇的

53、比例要求。，即可滿足合成甲醇的比例要求。 但但COGCOG進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化后，進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化后，H/CH/C比較高，馳放氣量大，比較高，馳放氣量大，H H2 2沒有得到充分利用。如果用鋼鐵企業(yè)含有豐富沒有得到充分利用。如果用鋼鐵企業(yè)含有豐富COCO和和COCO2 2的高爐煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行補(bǔ)碳，則可形成最佳氣的高爐煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行補(bǔ)碳，則可形成最佳氣源。資料表明，一般源。資料表明，一般200020002200m2200m3 3COGCOG生產(chǎn)生產(chǎn)1t1t甲醇甲醇，相，相當(dāng)于獨(dú)立焦化廠（其生產(chǎn)的當(dāng)于獨(dú)立焦化廠（其生產(chǎn)的COGCOG約約50%50%用于本廠焦?fàn)t加用于本廠焦?fàn)t加熱）每生產(chǎn)熱）每生產(chǎn)8 8

54、1010萬萬t t焦炭的剩余焦炭的剩余COGCOG可生產(chǎn)可生產(chǎn)1 1萬萬t t甲醇。甲醇。一個(gè)年產(chǎn)一個(gè)年產(chǎn)200200萬萬t t焦炭獨(dú)立焦化廠，不補(bǔ)碳，其剩余煤焦炭獨(dú)立焦化廠，不補(bǔ)碳，其剩余煤氣可生產(chǎn)氣可生產(chǎn)2020萬萬t t甲醇；如果進(jìn)行合適的補(bǔ)碳，則至少可甲醇；如果進(jìn)行合適的補(bǔ)碳，則至少可生產(chǎn)生產(chǎn)2727萬萬t t，提高產(chǎn)能，提高產(chǎn)能35%35%。 用用COGCOG制甲醇的生產(chǎn)成本制甲醇的生產(chǎn)成本低于低于用天然氣、用煙煤用天然氣、用煙煤或者用無煙煤為原料制甲醇的生產(chǎn)成本，具有較強(qiáng)競或者用無煙煤為原料制甲醇的生產(chǎn)成本，具有較強(qiáng)競爭力，是資源化利用爭力，是資源化利用COGCOG有效途徑之一。有

55、效途徑之一。 目前我國目前我國COGCOG制甲醇年產(chǎn)能已達(dá)制甲醇年產(chǎn)能已達(dá)312312萬噸萬噸。四川達(dá)。四川達(dá)鋼利用本廠鋼利用本廠COGCOG和轉(zhuǎn)爐煤氣，建成投產(chǎn)了和轉(zhuǎn)爐煤氣，建成投產(chǎn)了1010萬噸萬噸/ /年甲年甲醇和醇和2020萬噸萬噸/ /年二甲醚裝置，高質(zhì)量利用了年二甲醚裝置，高質(zhì)量利用了COGCOG和轉(zhuǎn)爐和轉(zhuǎn)爐煤氣煤氣。4.2 4.2 焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫 COGCOG含有豐富氫和含有豐富氫和CHCH4 4是優(yōu)質(zhì)制氫原料氣，只需按是優(yōu)質(zhì)制氫原料氣，只需按照焦化廠現(xiàn)有煤氣凈化工藝，去除有害雜質(zhì)，即可通照焦化廠現(xiàn)有煤氣凈化工藝，去除有害雜質(zhì)，即可通過變壓吸附（過變壓吸

56、附（PSAPSA）技術(shù)提取出高純度（）技術(shù)提取出高純度（99.9999.99）氫。）氫。1m1m3 3COGCOG約可制取約可制取0.44 m0.44 m3 3氫氫。COGCOG分離出氫后，分離出氫后，剩余氣剩余氣體中體中CHCH4 4含量提高含量提高1 1倍多，煤氣熱值提高倍多，煤氣熱值提高20%20%以上以上，使，使用價(jià)值更高。因此，用價(jià)值更高。因此，COGCOG制氫有可能成為大規(guī)模、高制氫有可能成為大規(guī)模、高效、低成本生產(chǎn)氫的有效途徑，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)的環(huán)境效、低成本生產(chǎn)氫的有效途徑，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)的環(huán)境改善和向工業(yè)生態(tài)化轉(zhuǎn)型。改善和向工業(yè)生態(tài)化轉(zhuǎn)型。 20082008年我國生產(chǎn)焦炭而副產(chǎn)年我

57、國生產(chǎn)焦炭而副產(chǎn)COGCOG中的氫資源量為中的氫資源量為600600億億m3m3，約，約600600萬噸萬噸，采用重整技術(shù)可以得到更多的，采用重整技術(shù)可以得到更多的氫。我國鋼鐵企業(yè)和獨(dú)立焦化廠大多位于大中城市附氫。我國鋼鐵企業(yè)和獨(dú)立焦化廠大多位于大中城市附近，近，將來可很方便地向城市輸送清潔能源將來可很方便地向城市輸送清潔能源氫氣。氫氣。 目前國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)目前國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)COGCOG最常見利用方式是作氣最常見利用方式是作氣體燃料體燃料燃料化利用燃料化利用，即首先滿足鋼鐵制造流程對，即首先滿足鋼鐵制造流程對氣體燃料的需求，剩余煤氣再用來發(fā)電。氣體燃料的需求，剩余煤氣再用來發(fā)電。新一代鋼鐵新一

58、代鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)將企業(yè)應(yīng)當(dāng)將COGCOG由燃料化利用提升為資源化利用，即由燃料化利用提升為資源化利用，即鋼鐵企業(yè)焦化廠鋼鐵企業(yè)焦化廠生產(chǎn)的生產(chǎn)的COGCOG先全部通過先全部通過PSAPSA裝置制氫，裝置制氫，提取氫氣后的高熱值解吸氣再返回鋼鐵制造流程，用提取氫氣后的高熱值解吸氣再返回鋼鐵制造流程，用作燃料或發(fā)電作燃料或發(fā)電。對于。對于年產(chǎn)約年產(chǎn)約900900萬噸粗鋼的新一代鋼萬噸粗鋼的新一代鋼鐵企業(yè)鐵企業(yè), ,采用資源化利用新流程采用資源化利用新流程，每年至少生產(chǎn)氫約，每年至少生產(chǎn)氫約6.76.7億億m m3 3/a/a，扣除鋼廠內(nèi)部使用氫約，扣除鋼廠內(nèi)部使用氫約844844萬萬m m3 3/a/a，至少至少可外供氫可外供氫6.66.6億億m m3 3/a/a（約約66000t/a66000t/a）。）。 COGCOG變壓吸附制氫已成功應(yīng)用于苯加氫、生產(chǎn)過變壓吸附制氫已成功應(yīng)用于苯加氫、生產(chǎn)過氧化氫（氧化氫（H H2 2O O2 2）、作軋鋼廠保護(hù)性氣體和生產(chǎn)尼龍）、作軋鋼廠保護(hù)性氣體和生產(chǎn)尼龍6666鹽等。鹽等。 4.34.3焦?fàn)t煤氣直接還原制海綿鐵焦?fàn)t煤氣直接還原制海綿鐵 傳統(tǒng)煉鐵工藝完全依靠碳為還原劑，隨著煉焦煤和焦傳統(tǒng)煉鐵工藝完全依靠碳為還原劑，隨著煉焦煤和焦炭資源的日益短缺，人們正在開發(fā)資源節(jié)約、環(huán)境友好的炭資源的日益短缺，人們正在開發(fā)資源節(jié)約、環(huán)境友好的氫冶