提高能源利用效率促进焦化技术进步2013年全国冶金焦化节能减排关键技术研讨会纪要

提高能源利用效率促进焦化技术进步2013年全国冶金焦化节能减排关键技术研讨会纪要

2013年6月25日至28日，由中国金融石学会和山钢集团回族山地秘书处联合举办的“2013年全国冶金工业化节能减排重点研讨会”。会议目的是促进我国焦化工序节能减排,总结我国在炼焦过程等余热回收技术、焦炉减排关键技术与煤气和烟道气资源化利用技术等方面所取得的进步,提升焦化工序节能减排科技成果的普及和推广。参加会议的单位有钢铁企业、科研和大专院校、焦化生产企业、化工生产企业及设备制造厂等单位。共160余人参加会议;文集收录了71篇文章;进行了27个交流报告。中国金属学会常务副理事长王天义致开幕词。他首先通报了2013年1―5月份中国生铁、钢材及焦炭产量、库存量和利润率等指标,说明中国钢铁形式依然很严峻,产能过剩仍是主要原因。如何实现焦化企业的转型升级,重在非钢产品找出路。焦化工序节能潜力巨大,如何实现焦化企业节能减排,资源高效综合利用,必须发展新技术、新工艺和新产品,提高创新能力,为扭转焦化行业形势作出贡献。他还指出当前在焦化行业普遍突出的问题是:焦炉荒煤气的余热回收;煤气的高效利用;焦化污水的深度处理等,加上国家7月1日即将执行新的环保标准;如果按照常规模式运作,很难达到新标准,学会要通过搭建这个技术交流平台,为大家提供一个技术沟通、技术共享的机会,共同为焦化节能减排和资源高效利用做出贡献。山钢集团党委副书记、纪委书记苏斌致欢迎词,他首先感谢中国金属学会为钢铁行业内企业及大专院校的技术交流和研讨搭建了良好的技术平台,使各企业和大专院校、科研院校的专家们能够定期济济一堂,相互取长补短,共同研讨行业内专项技术,通过交流研讨,为企业技术发展指明方向。他表示希望借此机会虚心向与会的专家、代表们学习,诚心向各位专家请教,大家一起研讨,为我国焦化节能减排技术的进一步发展共同努力,共同创造美好明天。中国金属学会专家委员会专家温燕明做了题为“提高过程效率,做强焦化企业”的报告。他引用了徐匡迪院士报告:“目前钢铁企业尚有30%的余热、余能未被回收利用。其中,焦化过程约有50kg/t(焦)。这意味着在2011年炼焦生产过程中,有2139万t(标煤)的余热未被回收利用。”他指出,目前中国焦化工业进入产能过剩、成本上升、环境压力增大、同质化竞争日趋激烈、经济效益微利的发展阶段。面对资源、成本、环境、市场四道关的焦化工业必须创新转型发展,寻找新的价值和发展空间。焦炉大型化、捣固炼焦、干法熄焦、煤调湿、负压蒸馏、焦炉煤气制甲醇、焦化化工产品加氢、炼焦配煤优化技术等八大技术的突破和有序集成,实现了我国焦化工艺技术结构升级。高温高压干熄焦、焦炉烟道气煤调湿、导热油替代蒸气、焦炉烟气负压蒸氨、夹点及能源网络优化、上升管余热回收、焦炉烟气余热回收技术使焦化过程余热余能利用技术取得突破性进展。焦炉煤气与转炉煤气等制甲醇、焦炉煤气制天然气、焦油加氢制车用油、无水氨、硝酸铵、硫氰酸铵、轻吡啶、噻酚等,消纳城市医疗垃圾、废塑料、余热城市供暖技术等使焦化工艺产品价值及服务功能价值明显提升。大型储配煤仓、气膜室内煤场、焦炉高效除尘技术、上升管压力单调、过程酚水消减技术、过程尾气负压回收处理技术、沥青水下成型技术、物理化学法含酚废水处理技术、微波含酚废水处理技术等,使焦化工艺清洁度明显改善。我们应按“过程工业”理念,优化结构,做强焦化企业,过程工业诸“要素”匹配耦合、协同集成-有序运行。同时还要不断创新技术、创新发展模式、创新焦化流程新价值,构建洁净焦化技术创新平台,建设绿色焦化企业。中冶焦耐工程技术有限公司的郑文华教授作了“焦化厂余热回收利用技术”的报告。他指出在焦化生产过程中,出炉红焦显热约占焦炉输出热的37%,荒煤气带出热约占36%,焦炉烟道废气带出热约占17%,炉体表面热损失约占10%。他还指出在大力推进干熄焦技术的同时,钢铁联合企业应采用一套干熄焦备用方式(在生产干熄焦检修时用)。应大力研究和推广以焦炉烟道气为热源的煤调湿技术;回收烟道气余热生产蒸气;以焦炉烟道气为热源的负压蒸氨技术等都已投产生产且有较好的推广前景。在荒煤气余热回收利用方面目前主要有上升管、导热油、热管、余热锅炉、半导体温差发电等方法回收荒煤气余热;把荒煤气净化处理后的焦炉煤气进行高温裂解或重整生成合成气;还有利用荒煤气余热进行负压蒸氨、脱硫液的再生、制冷等等。会议交流专题综述如下:1焦炉煤调湿技术研究概况焦炉入炉煤水分控制(CoalMoistureControl)技术(简称煤调湿或CMC)是将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分,保持装炉煤水份稳定在6%～7.5%,然后装炉炼焦。这项技术从第1代导热油煤调湿技术发展到第2代蒸气煤调湿技术,直到现在的第3代烟道气煤调湿技术。国内已投产的采用焦炉烟道气为热源的第3代煤调湿装置共有:济钢、昆钢煤焦化公司(4.3m捣固焦炉)、贵州天能焦化厂等采用气流分级调湿装置,是由济南钢铁公司联合国内科研院所自主研发并应用于工业生产的第3代煤调湿装置,特点是:①占地面积小、换热效率高。②具备风选煤料分级功能。③利用回转隔板机刮料。技术节约加热焦炉用煤气、减少焦化污水排放、降低高温气体的排放,实现了配合煤的良好分级,控制了配合煤的粒度组成,能够有效避免配合煤中黏结组分的过细粉碎。昆钢煤焦化公司(师宗5.5m捣固焦炉)等单位采用节能型滚筒干燥机技术;马钢煤焦化公司煤调湿装置是由“日本新能源·产业技术开发机构”(简称NEDO)和马钢煤焦化公司共同实施的节能环保示范项目,工艺流程与北海制铁(株)室兰厂采用焦炉烟道气对煤料调湿的流化床煤调湿工艺相同。2012年,唐钢焦化厂年144万t能力的焦炉,煤调湿系统正式投入运行,处理能力350t/h,其采用了由大连理工大学与北京国能中天环保科技有限公司联合研发的“移动热风分布板式流化床”煤调湿装置。技术特点:①采用移动式流化床在停机后流化床内不会有存料现象,避免了因存料,产生的煤粉自燃等问题,有利于停机的检查作业。②为了将烟道气用作煤调湿的热源,创建了不对称多点气源集中取气的操作模型,有力地保证了焦炉现有生产不受影响,取气灵活可靠。系统设置多点,可联锁控制,保证焦炉烟道吸力的稳定。③移动式流化床设备简单合理、热效率高,投资成本低、运行费用省。④采用了自主设计的自动化控制程序,自动化程度高,实现现场无人值守。⑤采用全封闭式设备,保证环境粉尘含量达标。⑥设置多处的联锁和旁路,保证后续布袋除尘不产生结露问题,也保证烟囱吸力稳定。正在研究和在建项目中应用的煤调湿技术如下:中冶焦耐工程技术有限公司研发的“振动流化床煤调湿技术”工艺特点:由于振动流化床下部气速大,且附加振动,因此该工艺的分离效率高,调湿效果好,且快速高效、有选择性,系统安全性好、可靠性高,投资和运行费用低,占地面积小。中冶焦耐工程技术有限公司与长沙通发高新技术开发有限公司联合研发的“旋流流化床煤调湿技术”工艺特点是:①独特的旋流气流带动并强制物料进行充分热交换,能够充分利用热气体所携带的热量,热效率高达60%～67.7%。②采用风动原理,结构形式独特,内部无机械传动,维护工作量小,长期运行可靠。③设备阻力较小约3000Pa,有效降低热风输送系统的电力消耗。④微正压操作,调湿机烟气排出口压力为±100Pa,避免由于空气进入造成设备氧含量超标情况的发生。⑤调湿机上部气体流速较小,气体携带灰尘量较少,经多次试验标定气体携带灰尘量为调湿煤量的3%～5%。中冶焦耐还具有“全沸腾振动推进式煤调湿及分级一体化技术”自主知识产权,处于中试试验,技术特点:①将原料煤调湿与煤分级技术有机结合起来,充分利用焦炉烟道气废热,在对原料煤进行高效、均匀调湿的同时,实现煤料的高效分级。②焦炉烟道废气以二次送风方式送入煤调湿分级机,一次风仅满足原料煤流化及粗中颗粒煤料调湿的需求,二次风用于补充细颗粒煤料调湿所需的热量,同时防止尾部烟气结露。③气流分布板辅以电磁振动,有助于团粒振散、煤料流化,防止流化床出现沟流。④全沸腾振动推进式煤调湿与分级一体化技术不仅适用于粉碎前煤料,同时也适用于粉碎后煤料。无锡亿恩科技股份有限公司开发的“炼焦配合煤梯级筛分煤调湿技术”工艺流程特点:①烟道气余热回收装置不受焦炉加热煤气种类的影响。加热煤气种类不同,废气组分也不同。②热源输送灵活方便。③有效控制调湿煤水分基本恒定。雨季来煤水分超过设计值时,通过在废热回收系统设置的蒸气喷射装置提高高温热水的温度,保证调湿煤水分基本恒定。④系统安全性高。调湿机内置热源采用热水,系统安全可靠。⑤系统调节方便。通过调节高温热水的流量、温度,控制去湿量;通过调节各风室的风量使其达到最佳流化状态。⑥粉尘有序控制。可根据生产要求调整、控制装炉煤粉尘量,有效降低细煤粉在炭化室顶、上升管等部位快速炭化结石墨。⑦干煤返混系统。设置干煤返混,提高装置对来煤水分的适应性。青岛利物浦环保科技有限公司研发的“高效复合床分级预热调湿技术”。技术特点:①焦炉烟道废气为热载体及流化介质,调湿与分级一体化。②核心设备由浅层流化床、输送床和移动床组成,单位处理能力大、传质传热快、效率高,机组阻力低于2kPa。③对煤料适应能力强,针对不同粒度、湿度的煤料及去湿强度的要求,进行最优化的控制。④运动部件较少,易维护。宝钢专家从3个方面考虑煤调湿过程中的节能效果得出边界条件为:煤调湿后煤中水分含量不高于6%,设备投资不高于6000万元,余热热源的烟气温度不低于180℃。超出该边界,则其节能效率不会明显,甚至可能不仅不会节能,反而增加系统的能耗,增大生产成本。2上升管余热利用目前,从炭化室经上升管逸出的650～700℃荒煤气带出热量占焦炉总热量的36%。为了冷却高温的荒煤气必须喷洒大量70～75℃循环氨水,高温荒煤气因循环氨水的大量蒸发而被冷却至82～85℃,再经初冷器冷却至22～35℃,荒煤气带出热被白白浪费。中钢和无锡亿恩科技公司联合开发的利用惰性气体氮气作为载体进行的荒煤气余热回收技术,其特点是:①使用惰性气体氮气作为媒介,避免泄露带来安全隐患;洁净烟气,无磨损和腐蚀。②采用夹套式。适宜的壁温避免结焦;合适的材料确保长期稳定运行。③结构紧凑。利用原有上升管空间,布置紧凑,灵活。④余热锅炉。采用强化传热,高效率地吸收氮气热。武汉平煤武钢联合焦化有限责任公司承担“炼焦荒煤气显热利用关键技术创新及产业化示范工程”科研课题。首先在一个上升管进行用特殊水套管(传热方式是高导热的金属导热剂)回收上升管余热的试验。研发出低热应力的换热结构、高导热耐腐蚀的上升管内衬材料及高效导热介质材料。中试获得成功后,在武钢8号焦炉55个上升管进行工业化试验,其荒煤气余热回收效率达到32%,吨焦可降低炼焦工序能耗10kg(标煤)。后工序还能减少氨水循环量、冷却用循环水、循环水系统电耗及补充水消耗。每组焦炉每年可减少二氧化碳排放2.8万t,节能减排效果显著。但是在运行8个月后,因种种原因出现变形问题,为此,现只在5个上升管上继续进行改进试验,至2013年4月底已稳定运行2个月,前景看好。来自宝钢集团中央研究院的专家指出,目前荒煤气余热利用研究主要有3个方向:换热方式余热利用;利用荒煤气余热直接裂解提高氢含量;荒煤气直接燃烧发电。在不考虑运行和投资费用的情况下,从经济效益初步计算结果来看,裂解式余热回收经济效益最优,直接燃烧发电次之,换热式余热回收经济效益最小。3焦炉煤气制备液化焦炉煤气主要成分是H中冶焦耐/日晖制备LNG技术是采用日本日晖公司提供基本工艺设计,中冶焦耐进行详细设计和施工的合作技术。技术特点:有针对性的去除原料焦炉煤气中的各种杂质;甲烷化工艺在较低压力工况下操作,有利于节能;合理地确定富氢气的成分与热值,并使其得到充分地利用。汉兴能源提出了4种制备天然气技术:①直接提纯制压缩天然气(CNG),该方法特点:投资和能耗较低,但天然气产量较小,焦炉煤气利用率低。②无甲烷化生产LNG特点:该方案的LNG产量小,单位能耗较高,焦炉煤气利用率低。③甲烷化生产LNG特点:该方案的LNG产量大,单位能耗较低,进入LNG之前是否需要脱CO内蒙古恒坤化工有限公司焦炉煤气制液化天然气项目(LNG),是首家焦炉煤气制液化天然气项目。工艺流程为:气柜→螺杆压缩→预净化→活塞压缩→