随着节能减排有关政策要求的实施,干熄焦技术在我国逐步推广应用。据有关报道我国焦化厂有140余家,共400余座焦炉,年产焦炭5000多万吨,采用干熄焦技术可回收蒸汽2250万吨,年发电量58亿kw/h,合26亿元,其他潜在效益也很大[5]。可见,干熄焦技术在我国焦化企业中有很大的市场潜力。
1.2 干熄焦技术概况
1.2.1 干熄焦原理
干熄焦 (coke dry quenching)是相对于湿熄焦而言的,湿熄焦是用大量水喷洒在炽热焦炭上使其冷却的,而干熄焦技术是将1000℃左右的高温焦炭装入密闭的干熄炉内,采用低温惰性气体逐步置换高温焦炭的热量,使焦炭温度降低至200℃左右,升温后的冷却气体(约800℃)经余热锅炉进行热交换,产生中压或高压蒸汽,这些蒸汽可用于发电或作为车间用汽或采暖等等,被冷却的惰性气体由循环风机鼓入干熄炉再次用于熄焦[6]。
1.2.2 干熄焦工艺流程
干熄焦设备主要由电机车、焦罐台车、焦罐、提升机、装入装置、干熄炉、排焦装置、一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、循环风机、除尘地面站、水处理单位、自动控制部分以及发电部分等组成,其工艺布置图1.1所示。
图1.1干熄焦装置工艺流程图
1.焦罐运输车 2.焦罐 3.吊车 4.装料槽 5.预存室 6.冷却室 7.冷焦排出装置 8.放散管
9.循环气体鼓风机 10.一次除尘器 11.锅炉 12.给水泵 13.给水预热器
14.汽包 15.二次除尘器 16.集尘槽 17.排尘装置 18.蒸汽
不同厂家设计的干熄焦主要设备会有所不同,根据具体情况可能会减少某个设备或是增加其他设备,比如德国TSOA公司没有设计一次除尘器,由干熄焦本体去除进锅炉的循环气体中夹杂的粗颗粒焦粉;有的干熄焦系统没有设计发电装置,将锅炉产生的蒸汽减温减压后直接并网使用[7]。
1.2.3 干熄焦技术特点
相对湿熄焦,干熄焦技术具有显著的优点,能提高焦炭强度降低焦炭反应性,尤其对焦炭质量严格的用焦企业,干熄焦技术意义重大。利用干熄焦技术还可以降低大气污染,减少对周围设备的腐蚀,环保效益好。另外,由于采用逆流换热,干熄焦可吸收红焦显热的83%,产生的蒸汽可用于发电,降低炼焦能耗[8]。
(l)提高焦炭质量
湿熄焦时,由于采用喷水的方法来急剧冷却焦炭,使得其内部结构产生很大的热应力,造成网状裂纹多气孔率高,转鼓强度会降低,并且焦炭容易碎裂;而在干熄焦过程中,焦炭冷却没有湿熄焦那么剧烈,内部热应力降低,网状裂纹减少,气孔率低,使得转鼓强度提高,真密度增大[9]。焦炭在干熄炉内从上往下运动时,焦块之间的摩擦和碰撞次数增加,大块焦炭易出现裂纹,强度低的焦块提前脱落,由于焦块之间的摩擦使焦块的棱角磨蚀,这就改善了冶金焦的机械稳定性,减少了在70%以上的大块焦,而相应增多了25mm一75mm的中块焦提高了焦炭块度的均匀性,这对于高炉是有利的[10]。前苏联对干熄焦与湿熄焦的焦炭质量做过对比试验,将进行l h后的湿熄焦部分焦炭进行干熄焦,结果发现焦炭质量比对比试验湿熄焦的还要略好一些。采用干法熄焦可使焦炭M40提高3%一5%,有利于降低炼铁入炉焦比,提高高炉生产能力,最终降低钢铁生产总的成本费用[11]。
(2)保护环境
干熄焦设备密闭性好,并设有除尘净化装置,使得惰性气体熄焦后夹带的粉尘由除尘净化装置处理,将其污染控制在工艺装置内部,有效控制粉尘污染[12]。另外,干熄焦过程采用惰性气体熄焦,不发生水煤气反应,产生的H2S量极少,而湿熄焦发生了部分水煤气反应,产生的量较多。因此,干熄焦能有效解决焦化过程的环境污染问题[13]。
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