焦化行業(yè)煤調(diào)濕技術(shù)的選擇

焦化行業(yè)煤調(diào)濕技術(shù)的選擇

煤調(diào)節(jié)濕的基本原理是利用外部熱量對焦?fàn)t外的舊煤進行預(yù)干燥，以減少進入焦?fàn)t的煤，控制焦?fàn)t的能耗，提高焦?fàn)t的操作，提高焦的質(zhì)量，并擴大粘合性碳灰?guī)r的用量。CMC與傳統(tǒng)煤干燥的區(qū)別在于不追求最大限度地去除入爐煤的水分,而只把水分穩(wěn)定在一定水平,既可達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)能的目的,又不因水分過低而引起焦?fàn)t和回收系統(tǒng)操作的困難,使入爐煤密度增大、焦炭及化工產(chǎn)品增產(chǎn)、焦?fàn)t加熱用煤氣量減少、焦炭質(zhì)量提高和焦?fàn)t操作穩(wěn)定的效果。焦?fàn)tCMC的特點是:處理能力大;防止干燥過程中的粉塵爆炸;干燥后粉煤的濕含量控制在6.5%±0.5%;干燥后粉煤的溫度不超過85℃。過干燥和溫度過高,會導(dǎo)致粉煤的輕質(zhì)可燃組分揮發(fā),既增加安全隱患,又會造成不必要的浪費,同時對后續(xù)焦?fàn)t生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響。1節(jié)約煉焦余熱,延長焦?fàn)t生產(chǎn)能力研究數(shù)據(jù)顯示,每1%水分在干燥裝置內(nèi)脫除的熱耗量為42kJ/kg,在焦?fàn)t內(nèi)的熱耗量為63kJ/kg,每降低1%水分可節(jié)約的熱耗量為21kJ/kg。太鋼煉焦用配煤平均水分為10.5%,增設(shè)CMC蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)后,將配煤水分從10.5%降低到6.0%,按處理量400t/h計算,可節(jié)約能量28.35GJ/h,按年運轉(zhuǎn)8000h計算,每年可節(jié)約226.8TJ的熱量,相當(dāng)于10kt標(biāo)準(zhǔn)煤。通俗地說,一套400t/h蒸汽管煤調(diào)濕裝置每年能完成10kt標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能減排任務(wù)。此外裝爐煤水分降低,還可以提高煉焦速度,縮短結(jié)焦時間,改善焦炭質(zhì)量。含水9%~11%的裝爐煤經(jīng)干燥調(diào)濕后水分降低為5%~6.5%時,裝爐煤的堆密度增加,約提高6.9%,結(jié)焦時間約縮短4%,兩項效果可使焦?fàn)t生產(chǎn)能力提高11%左右。我國目前現(xiàn)有焦炭生產(chǎn)企業(yè)1300多家,各種類型焦?fàn)t2790多座,年產(chǎn)焦炭約240Mt,年耗洗精煤約330Mt。我國焦化廠煉焦煤含水量普遍偏高,年平均含水在11%左右。如果焦?fàn)t煤含水以10%計,則就有17Mt/a的水進入焦?fàn)t。這些水在焦?fàn)t中汽化要消耗的能量相當(dāng)于2.23Mt/a標(biāo)準(zhǔn)煤。如果采用裝爐CMC裝置,將焦?fàn)t煤含水量降至5%,則使8.50Mt/a的水不進入焦?fàn)t,不僅降低了煉焦耗熱量,且裝爐煤含水量降低還提高了裝爐煤的堆密度,有利于提高焦?fàn)t質(zhì)量和產(chǎn)量,具有極大的經(jīng)濟效益。2煉焦廠采用配煤調(diào)濕技術(shù)采用CMC技術(shù)后的運行效果有:a.煤料含水量每降低1%,煉焦耗熱量就降低62.0MJ/t(干煤)。當(dāng)煤料水分從11%下降至6%時,煉焦耗熱量節(jié)省了11%。b.裝爐煤水分降低,可以提高煉焦速度,縮短結(jié)焦時間,改善焦炭質(zhì)量。含水9%~11%的裝爐煤經(jīng)干燥調(diào)濕后水分降低為5%~6.5%時,裝爐煤的堆密度,提高約6.9%,結(jié)焦時間約縮短4%,兩項效果可使焦?fàn)t生產(chǎn)能力提高11%左右。c.改善焦炭質(zhì)量,在保證焦炭質(zhì)量不變的情況下,可多配弱粘結(jié)煤8%~10%。d.煤料水分降低可減少1/3的剩余氨水量,相應(yīng)減少剩余氨水蒸氨用蒸汽1/3,同時也減輕了廢水處理裝置的生產(chǎn)負(fù)荷。e.減少溫室效應(yīng),平均每噸入爐煤可減少約35.8kg的COf.煤料水分穩(wěn)定在6%的水平上,使煤料的堆密度和干餾速度穩(wěn)定,有益于改善焦?fàn)t的操作狀態(tài)實現(xiàn)降耗增產(chǎn)。g.煤料水分的穩(wěn)定可保持焦?fàn)t操作的穩(wěn)定,有利于延長焦?fàn)t壽命。3國內(nèi)煤調(diào)濕技術(shù)的發(fā)展煤調(diào)濕技術(shù)是21世紀(jì)初煉焦煤資源和能源緊缺的背景下發(fā)展起來的,該技術(shù)是對20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的煤干燥工藝的進一步改進,與煤干燥的區(qū)別在于不追求最大限度地去除入爐煤的水分,而只把水分穩(wěn)定在相對低的水平,既可達(dá)到增加效益的目的,又不因水分過低而引起焦?fàn)t和回收系統(tǒng)操作的困難。我國煤調(diào)濕技術(shù)研發(fā)始于上世紀(jì)90年代,經(jīng)過多年攻關(guān),已經(jīng)掌握了利用蒸汽為干燥介質(zhì)的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機煤調(diào)濕技術(shù)和利用焦?fàn)t尾氣為干燥介質(zhì)的流化床煤調(diào)濕技術(shù)。其中蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機煤調(diào)濕技術(shù)由天華化工機械及自動化研究設(shè)計院與太鋼集團有限公司聯(lián)合開發(fā),已經(jīng)分別在太鋼、寶鋼和攀鋼應(yīng)用并取得了顯著的經(jīng)濟效益,申報的“煤調(diào)濕工藝設(shè)計、制造及優(yōu)化”課題經(jīng)山西省科學(xué)技術(shù)廳組織的科技成果鑒定技術(shù)水平達(dá)到當(dāng)前國際先進水平,該項目于2010獲得中國化工集團公司科學(xué)技術(shù)二等獎,2011年獲得中國冶金行業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎,且已獲得國家發(fā)明專利和實用新型專利共20項。流化床煤調(diào)濕技術(shù)由濟南鋼鐵有限公司、中冶焦耐工程技術(shù)有限公司和中日聯(lián)節(jié)能環(huán)保有限公司聯(lián)合開發(fā),該技術(shù)已經(jīng)在濟南鋼鐵有限公司應(yīng)用,但始終沒有穩(wěn)定連續(xù)運行。此外,神華國際貿(mào)易有限責(zé)任公司與天華院正在研究開發(fā)利用焦?fàn)t尾氣為干燥介質(zhì)的回轉(zhuǎn)圓筒煤調(diào)濕風(fēng)選一體化及利用焦?fàn)t尾氣的氣流-流化床煤調(diào)濕技術(shù)。3.1煤粉干燥器設(shè)備特點現(xiàn)在用于煤調(diào)濕的設(shè)備主要有:a.回轉(zhuǎn)圓筒干燥機。該干燥器調(diào)節(jié)簡便,水分波動小,操作可靠,動力消耗小,但生產(chǎn)能力低、容積蒸發(fā)強度小,設(shè)備笨重,占地面積大。b.氣流干燥器。該干燥器單位體積生產(chǎn)能力大,結(jié)構(gòu)簡單,占地面積小,但操作和粒度控制較嚴(yán),動力消耗大,設(shè)備易磨損,不易控制干燥后煤粉水分。c.流化床干燥器。該設(shè)備單位體積生產(chǎn)能力大,結(jié)構(gòu)簡單,便于制造,維修方便,易于設(shè)備放大,但操作和粒度控制較嚴(yán),對易結(jié)壁和結(jié)塊的物料會產(chǎn)生設(shè)備結(jié)壁和堵床現(xiàn)象。d.蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機。該干燥機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定,操作維護簡單,能量利用率高,處理能力大,但該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工設(shè)計難度大。3.2工藝總結(jié)3.2.1煤粉干燥和煙氣回收回轉(zhuǎn)圓筒干燥機煤調(diào)濕系統(tǒng)主要由煤粉輸送裝置、熱風(fēng)爐、干燥機、旋風(fēng)分離器、濕式除塵器及風(fēng)機等組成,工藝流程如圖1所示。濕煤粉經(jīng)皮帶輸送機輸送至密封式刮板輸送機,通過溜槽進入干燥機內(nèi),在此濕煤粉與來自熱風(fēng)爐的熱煙氣充分接觸并流干燥,干燥后的煤粉從干燥機出料箱排入密封式刮板輸送機內(nèi)送至煉焦工段。干燥煤所用的熱介質(zhì)在熱風(fēng)爐內(nèi)制備,由鼓風(fēng)機經(jīng)風(fēng)管送入的空氣和煤氣管輸送來的煤氣經(jīng)燃燒器混合后進行燃燒,產(chǎn)生熱煙氣到轉(zhuǎn)筒干燥機內(nèi)加熱濕煤粉并蒸發(fā)吸收水分,廢氣經(jīng)排料箱、風(fēng)管進入并列設(shè)置的一次旋風(fēng)除塵器進行煤粉回收,初步凈化后的氣體在經(jīng)風(fēng)管由引風(fēng)機通過風(fēng)管送至濕式除塵器進一步凈化,最后潔凈的廢氣由排風(fēng)煙囪排入大氣。由一級旋風(fēng)除塵器收集下來的細(xì)煤粉經(jīng)螺旋輸送機和星形排料器閥送到出料刮板輸送機摻入干后產(chǎn)品。二級濕式除塵器所排黑水入原有地溝回選煤廠集中處理。3.2.2煙氣氣流干燥管下干燥氣流干燥器煤干燥系統(tǒng)主要由加料器、打散器、氣流干燥管、熱風(fēng)爐、旋風(fēng)分離器、二次旋風(fēng)分離器、循環(huán)風(fēng)機、排風(fēng)機及洗滌塔等組成,工藝流程如圖2所示。濕煤通過原料煤加料器進入打散器打散后直接送入氣流干燥管下部。燃料氣在直燃式熱風(fēng)爐中與空氣充分接觸燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?高溫?zé)煔馀c來自循環(huán)風(fēng)機的低溫?zé)煔饣旌虾笥蓺饬鞴芨稍锲鞯撞窟M入氣流管干燥器,將濕煤粉迅速分散并預(yù)熱干燥。由于熱煙氣在氣流管干燥器中流速較大,可將絕大多數(shù)煤粉帶出氣流管干燥器。少量未被帶走的大顆粒,可由干燥器的下部排料閥排出,用運輸機運走。懸浮在熱煙氣中的煤粉隨煙氣氣流進入旋風(fēng)分離器,在離心力的作用下使煤粉沉降下來,由旋風(fēng)分離器底部灰斗經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥排出到輸送機上。少量未沉降下來的細(xì)煤粉用濕式除塵器洗滌,洗滌后產(chǎn)生的污水在污水處理中心統(tǒng)一處理。3.2.3煙氣分離和煙氣回收流化床干燥器煤調(diào)濕系統(tǒng)主要由加料器、流化床干燥器、熱風(fēng)爐、鼓風(fēng)機、袋式除塵器及引風(fēng)機等組成,工藝流程如圖3所示。濕煤通過原料煤加料器直接送入流化床干燥器箱體內(nèi)。燃料氣在直燃式熱風(fēng)爐中與空氣充分接觸燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?高溫?zé)煔馀c混溫空氣混合后由流化床干燥器底部進入流化床干燥器錐斗。錐斗內(nèi)熱煙氣通過流化床分布板后均勻地進入流化床箱體,將濕煤粉迅速分散并預(yù)熱干燥。由于氣體流速接近煤粉沉降速度,流化床干燥器內(nèi)的濕煤粉在熱煙氣作用下被分散處于沸騰狀態(tài)。干燥后的煤粉從流化床干燥器尾部排出送入煉焦工段。與煤粉換熱后的煙氣夾帶著蒸發(fā)出的水蒸氣及少量煤粉從流化床干燥器頂部排出。從流化床干燥器頂部排出的煙氣、水蒸氣及煤粉粉塵被引風(fēng)機抽吸到袋式過濾器內(nèi)進行氣固分離。分離下來的粉塵沉積到袋式過濾器底部經(jīng)星形卸料器卸出后與干燥后的煤粉混合。凈化后的煙氣、水蒸氣經(jīng)引風(fēng)機引至安全地點排放。3.2.4干燥機載氣、蒸氣的分離蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機煤調(diào)濕系統(tǒng)主要由濕煤粉儲倉、皮帶輸送機、鼓風(fēng)機、空氣加熱器、蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機、袋式除塵器、引風(fēng)機、混合機、凝液罐及凝液回收泵等組成,工藝流程如圖4所示。來自煤粉儲倉的濕煤粉經(jīng)皮帶輸送機均勻地加入到干燥機內(nèi),在此煤粒與干燥機內(nèi)布置的通有過熱蒸汽的換熱管充分接觸干燥,物料中的濕分不斷蒸發(fā),物料從干燥機入口向出口方向運動,當(dāng)物料到達(dá)干燥機出口時成為濕含量不高于6.5%的產(chǎn)品,產(chǎn)品從干燥機下料口經(jīng)螺旋匯合后,輸送至煉焦工段。干燥過程中產(chǎn)生的水蒸氣由來自空氣預(yù)熱單元的干燥載氣帶出,干燥載氣是由干燥機物料入口進料螺旋處與物料并流進入干燥機,從干燥機出料箱頂部排出。為提高干燥機的干燥能力,防止干燥后的水分結(jié)露,干燥載氣是經(jīng)蒸汽加熱器預(yù)熱的熱空氣。從干燥機尾部排出的載氣、水蒸氣和煤粉粉塵被引風(fēng)機抽吸到袋式過濾器內(nèi)進行氣固分離。分離下來的粉塵沉積到袋式過濾器底部經(jīng)星形卸料器進入雙軸攪拌混合機內(nèi)進行增濕,增濕后的煤粉與干燥后的煤粉混合。凈化后的載氣、水蒸氣經(jīng)引風(fēng)機引至安全地點排放。加熱蒸汽從干燥機旋轉(zhuǎn)接頭進入干燥機內(nèi),通過汽室分配到干燥機換熱管內(nèi),在此蒸汽與干燥機蒸汽管外的物料進行換熱后冷凝,凝液通過自身重力自流至凝液罐中貯存,凝液通過凝液泵送至凝液回收系統(tǒng)。4蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機法煤調(diào)濕技術(shù)目前的幾種煤調(diào)濕技術(shù)運行過程中均存在各種各樣的問題,有些甚至閑置荒廢。在煤調(diào)濕工藝選型過程中,關(guān)鍵應(yīng)考慮節(jié)能降耗,清潔生產(chǎn)和長周期運行穩(wěn)定的問題。節(jié)能降耗是煤調(diào)濕技術(shù)實施的主要目的,選擇方案時應(yīng)充分考慮各企業(yè)的資源優(yōu)勢,盡可能利用富產(chǎn)能源,達(dá)到節(jié)能降耗目的。例如寶鋼、太鋼和攀鋼均有CDQ發(fā)電裝置,可利用背壓蒸汽作為熱源,采用蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機法煤調(diào)濕技術(shù)較為合理。具有此技術(shù)運行穩(wěn)定、操作成本低廉及運行監(jiān)護人員少等特點,是目前國內(nèi)外尤其在日本最多使用的技術(shù)。清潔生產(chǎn)是煤調(diào)濕技術(shù)實施過程中重點考慮的問題,煤調(diào)濕后,由于煤水分降低,在輸送、裝煤過程中,若收塵裝置設(shè)計不合理,煤粉散逸,生產(chǎn)環(huán)境惡劣,且煤粉散逸堆積容易自燃爆炸,帶來安全問題;干燥后的煤粉帶有水氣,若采用布袋收塵,極易造成布袋堵塞,起不到收塵效果,應(yīng)考慮向布袋內(nèi)摻入額外焦?fàn)t尾氣或熱煙氣,提高尾氣溫度,防止結(jié)露,便于收塵裝置穩(wěn)定運行,確實起到環(huán)保效果。選型時應(yīng)充分對比各項技術(shù)的可靠程度,且應(yīng)實地考察現(xiàn)有技術(shù)實際運行情況,調(diào)研各項技術(shù)運行存在的問題和對策。5蒸汽干燥和煙氣干燥的經(jīng)濟性比