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焦化工程技术与设计行业重点服务于钢铁行业焦化厂及独立焦化企业建设项目,为国家重点支持的节能环保产业,该行业主要技术为焦化生产中能耗较高污染较重环节的节能减排技术,主要分为干熄焦技术、节能炼焦技术、煤气净化技术等。
1、干熄焦技术:干熄焦技术,是相对于湿熄焦而言,属于焦炭生产流程中的一个环节,处于工艺流程中焦炉炼焦和高炉炼铁两个环节之间,系采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法,自20世纪40年代起源于欧洲,于20世纪80年代起逐步引入我国并在部分大型钢铁企业推广应用,具有节能、环保、提高焦炭质量的特征。在炼焦过程中,从焦炉推出的红焦温度为950至1050摄氏度,需要通过熄焦程序使焦炭温度降至200摄氏度以下。
使用干熄焦来熄灭红焦的大致流程为:由装满红焦的焦罐车经电机车牵引至提升井架底部,由提升机将焦罐提升至干熄炉顶,由位于干熄炉顶的装料装置将红焦装入干熄炉,用于熄灭红焦的惰性气体由循环风机鼓入干熄炉底,与炉内红焦进行逆流换热,完成换热后从干熄炉中导出的循环气体温度约为850至950摄氏度,经过一次除尘、余热锅炉换热冷却、二次除尘、循环风机加压后温度降至130摄氏度左右,再次导入干熄炉内循环使用;在干熄炉内,焦炭与惰性气体直接进行热交换,通过热交换,焦炭被冷却至200摄氏度以下,并经干熄炉底部的排料装置送往焦处理系统;余热锅炉换热后产生高温蒸汽,通过汽轮机组发电。
干熄焦、湿熄焦工艺流程简图
据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国焦化废水处理市场监测调查分析与投资战略咨询预测报告》统计数据显示:采用湿熄焦时,对红焦喷水冷却,产生的蒸汽直接排放至大气中,红焦的显热也随蒸汽的排放而直接浪费。采用干熄焦时,红焦的显热则以蒸汽形式回收利用,因此可以节约水及能源。干熄焦可回收80%红焦显热产生蒸汽,并可用于发电,避免了生产等量蒸汽使用燃煤而对大气的污染,采用干熄焦技术,平均每吨焦炭降低炼焦能耗50至60千克标煤,节水0.44吨以上。以规模为100吨每年的焦化厂为例,采用干熄焦技术,每年可减少8至10万吨动力煤燃烧对大气的污染,相当于减少向大气排放144至180吨烟尘、1,280至1,600吨二氧化硫,尤其是每年可以减排10至17.5万吨二氧化碳,节能环保效益明显。
据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国焦化废水处理设备市场动态监测及竞争战略研究报告》统计数据显示:湿熄焦过程中,红焦与水接触产生大量的酚、氰化合物、硫化合物等有害物质,随熄焦产生的蒸汽自由排放,严重腐蚀周围设备并污染大气;干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却,可以免除对周围设备的腐蚀和对大气的污染;此外,干熄焦装置采用焦罐定位接焦,焦炉出焦的粉尘污染也易于控制,干熄炉顶装焦及炉底排、运焦产生的粉尘及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经除尘地面站净化后,以较小含尘量的高净化气体排入大气。因此,干熄焦的环保指标优于湿熄焦,干熄焦比湿熄焦可减少约60%各类大气污染物的排放量,环保效益明显。
此外,采用干熄焦技术生产的焦炭质量优于湿熄焦的很大一部分延伸效益体现在下游高炉炼铁生产上,可以降低焦比(即炼1吨铁所需要的焦炭量),从而提高高炉生产能力,特别是对于大型高炉,采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%至5%,高炉生产能力提高约1%,从而达到能源高效利用的目的。中金企信国际咨询专业编制《焦化废水处理项目可行性研究报告》为企业投融资、项目立项、银行贷款申请、批地申请等提供专业化优质服务。
干熄焦技术对焦炭质量的影响
2、节能炼焦技术
(1)大型焦炉炼焦技术:大型焦炉炼焦技术是利用炭化室高度6米及以上、容积38.5立方米及以上顶装焦炉的炼焦技术。采用大型焦炉可单独调节加热温度和升温速度,使整个焦饼温度更趋均匀,保证焦炭质量,装煤密度提高约10%。相同规模的焦炉,由于炭化室容积大,炉孔数减少,排放源减少,污染物泄露和排放量也相应减少,从而达到节能减排的目的。
(2)捣固炼焦技术:捣固炼焦技术是在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配好的煤捣实后,从焦炉机侧推入炭化室进行高温干馏的炼焦技术。采用捣固焦炉可以配入较多的高挥发分煤及弱粘结性煤,煤饼的堆积密度提高,相同生产规模下,可减少炭化室孔数或容积,减少出焦次数,改善操作环境,从而减少废气无组织排放。
3、焦炉上升管余热回收利用技术:炼焦过程中,从焦炉炭化室引出的荒煤气温度约800摄氏度,约占焦化厂总热损失的36%左右。大型焦炉配套上升管余热回收设施,即在焦炉上升管外设置夹套,回收焦炉荒煤气显热用于生产蒸汽,吨焦约可产生0.7兆帕饱和蒸汽130千克左右。上升管余热回收系统的建设不仅可以副产蒸汽,还可减少桥管循环氨水喷洒量,减少循环氨水泵耗电量,从而达到节能的效果。
4、烟气脱硫脱硝技术:焦炉烟气中含有大量的二氧化硫及氮氧化物,氮氧化物主要成分为一氧化氮和二氧化氮,是我国大气污染治理主要的减排对象。烟气脱硫技术根据脱硫过程是否使用工艺水和脱硫产物的干湿形态,可分为氨-硫酸铵湿法脱硫技术、喷雾旋转半干法(SDA)脱硫技术和碳酸氢钠干法(SDS)脱硫技术三种;焦炉烟气脱硝技术主要包括低氮燃烧技术、低温选择性催化还原(SCR)技术和氧化脱硝技术三种;此外,焦化烟气脱硫脱硝技术还包括活性炭(焦)一体化脱硫脱硝技术等。近年来,焦化行业焦炉烟气的脱硫脱硝工艺发展较快,新工艺与新技术开发试验日趋成熟。