焦炉改造工程设计方案.doc

焦炉改造工程设计方案概述1.1 方案概述我院于2004年9月为武钢新1、2#焦炉改造工程（原名：武钢焦化有限责任公司新建9、10焦炉工程）编制了初步设计，设计内容为：1）备煤系统：新建上煤系统。2）炼焦系统：新建2x55孔JN60型单热式单集气管焦炉。与其配套焦炉装煤及出焦除尘地面站、湿法熄焦（预留140t/h的干熄焦位置）。新建筛、贮焦楼系统、筛、贮焦楼除尘。3）煤气净化：为年产110万吨干全焦的焦炉配套设计。煤气净化车间组成为：冷凝鼓风工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段（配套330万吨焦化厂），原料及产品储存由原油库考虑。配套项目还包括变电所、制冷站、空压站等。上述项目（简称原始方案）厂址由武钢确定在耐火厂高铝车间机修间建设。该项目年产110万吨焦炭包括配套项目在内的总体投资：53644.07万元。为了武钢集团公司投资的合理性、建设项目的科学性，焦化公司决定让我院做如下方案比较，供集团公司领导决策参考。1.2 方案比较方案1在原始方案的基础上，于耐火厂耐材库处新建255孔6m焦炉(称新3、4#)和新冷凝鼓风工段，该两座焦炉产生的荒煤气经新冷凝鼓风工段后送一回收车间处理，该方案（共455孔6m焦炉，分别称新1、2、3、4#焦炉）年产焦炭总计220万吨。工程投资约97080.71万元。方案2在耐火厂高铝车间新建270孔7.63m焦炉，年产焦炭220万t/a，配套建设包括冷凝鼓风工段（220万吨规模）、硫铵工段和终冷洗苯工段（110万吨规模）、粗苯蒸馏工段（配套330万吨焦化厂），还包括变电所、制冷站、空压站等。其中170孔7.63m焦炉产生的荒煤气经新建冷凝鼓风工段处理后送一回收车间处理。工程总投资约125000万元(含3100万欧)。其中前期工程（170孔7.63m焦炉）总投资为92000万元，(含2400万欧元)。220万t/a的焦化厂可采用455孔6m焦炉或270孔7.63m焦炉，两种方案进行对比后，从产能、焦炭质量、煤炭资源、环保等方面比较7.63m焦炉更具优势。炼焦车间1.3 概述本预可行性研究对武钢新1号、2号焦炉改造工程的两个方案进行了论证比较。这两个方案分别是270孔7.63m焦炉和455孔6m焦炉。1.4 炼焦基本工艺参数1.4.1 方案1（455孔6m焦炉）炭化室孔数 455 孔炭化室有效容积 38.5 m3/孔每孔炭化室装煤量(干) 28.5 t焦炉周转时间 19 h焦炉年工作日数 365 d焦炉紧张操作系数 1.07装炉煤水分 10煤气产率 300 m3/t干煤成焦率 77焦炉加热用焦炉煤气低发热值 17900kJ/m3装炉煤水分10时干煤相当耗热量用焦炉煤气加热时 2514kJ/kg用混合煤气加热时 2835kJ/kg1.4.2 方案2（270孔7.63m焦炉）炭化室孔数 270 孔炭化室有效容积 76.25 m3/孔装炉煤的堆比重 0.76 t/m3每孔炭化室装煤量(干) 57.95 t焦炉周转时间 25.2 h焦炉年工作日数 365 d焦炉紧张操作系数 1.07装炉煤水分 10煤气产率 300 m3/t干煤成焦率 77焦炉加热用焦炉煤气低发热值 17900kJ/m3装炉煤水分10时干煤相当耗热量用焦炉煤气加热时 2779kJ/kg用混合煤气加热时 2930kJ/kg1.5 炼焦工艺流程1.5.1 方案1将备煤工段送来的配合煤装入煤塔。装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏炼制成焦炭并产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦机推出，经拦焦机导入熄焦车内，由电机车牵引熄焦车至熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定时间后送往筛贮焦工段。当采用干熄焦熄焦时，焦炉推出的焦炭经拦焦机导入由电机车牵引的焦罐车内，并送到干熄站干法熄焦，干熄后的焦炭由带式输送机送往筛贮焦系统。煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，进入机侧上升管、桥管进入集气管。约800的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至85左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间进行净化处理。焦炉加热用的焦炉煤气由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱,排入大气。焦炉加热用的高炉煤气由外部管道架空引入焦炉地下室，经掺混一定量的焦炉煤气后，通过废气开闭器、小烟道、蓄热室送入燃烧室立火道与同时引入的空气汇合燃烧。燃烧后产生的废气排入大气，其途径与燃烧焦炉煤气时相同。上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由交换传动装置定时进行换向。1.5.2 方案2由备煤车间送来的配合好的炼焦用煤装入煤塔。装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内，煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏炼制成焦炭和荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦机推出，经拦焦机导入焦罐车（或熄焦车）内。熄焦车开入到熄焦塔内进行熄焦。熄焦后的焦炭通过运焦皮带（或熄焦后的焦炭缷至凉焦台上，冷却一段时间后）送往筛贮焦工段。当采用干熄焦熄焦时，焦炉推出的焦炭经拦焦机导入由电机车牵引的焦罐内，并送到干熄站干法熄焦，干熄后的焦炭由带式输送机送往筛贮焦系统。煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管和桥管进入集气管。约800左右的荒煤气在桥管内经氨水喷洒冷却至85左右，荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部；空气经废气交换开闭器、小烟道、蓄热室的空气分别在三级入口（燃烧室底、距燃烧室底2.38 m和4.37 m）处汇合燃烧。燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱,排入大气。上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由交换传动装置定时进行换向。1.6 炼焦工艺布置1.6.1 方案1455孔JN60型焦炉，每两座焦炉构成一个炉组，平面布置一样，这两个炉组分别在不同地方建设。每两座焦炉中间设一座三跨双曲线斗槽的煤塔。煤塔下部各层分别设有液压交换机室、煤塔电子秤及其操作室、办公室和卫生间等。焦炉和煤塔之间设炉间台，焦炉端部设炉端台。在炉端台布置炉门修理站，推焦杆、平煤杆更换站。在炉端台外侧各设一台10t电动葫芦。在焦炉机焦两侧设两侧操作台。在焦炉的一个炉端台处设干熄焦系统和迁车台，迁车台供电机车和熄焦车及焦罐车等检修用。焦炉的另一个端台处设湿法熄焦系统。为改善工人的工作条件，在焦炉炉端台顶层设有工人体息室。1.6.2 方案2270孔 7.63m高炭化室焦炉布置在一条中心线上，组成一个炉组，两座焦炉之间设一座煤塔，煤塔与焦炉之间设炉间台，焦炉端部设炉端台，上述建筑物均在一条中心线上，两侧设机焦侧操作台。每座焦炉设一个烟囱，分别布置在各自焦炉的焦侧。在一座焦炉端台的外侧设一座140t/h干熄焦装置，在另一座焦炉端台的外侧设一座140t/h干熄焦装置和一套湿法熄焦装置。1.7 焦炉炉体1.7.1 方案11.7.1.1 焦炉炉体的主要尺寸及技术指标表2 焦炉炉体的主要尺寸及技术指标序 号名 称单 位数 量1炭化室全长mm159802炭化室有效长mm151403炭化室全高mm60004炭化室有效高mm56505炭化室平均宽mm4506炭化室锥度mm607炭化室中心距mm13008炭化室有效容积m38.59立火道中心距mm48010加热水平mm10051.7.1.2 焦炉炉体结构及特点a)JN606型焦炉的结构为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入的复热式焦炉。它是在总结国内十多座6m焦炉多年生产经验的基础上，运用国内外的新技术、新材质、新经验设计的改进型焦炉。此焦炉具有结构严密、合理、加热均匀、热工效率高的特点，比JN6082型焦炉有了很大的改进。b)蓄热室主墙是用带有三条沟舌的异型砖相互咬合砌筑的，而且蓄热室主墙砖煤气道管砖与蓄热室无直通缝，保证了砖煤气道的严密。蓄热室单墙为单沟舌结构，用异型砖相互咬合砌筑，保证了墙的整体性和严密性。c)蓄热室内装有薄壁大蓄热面格子砖，比厚壁格子砖增加1/3的蓄热面，可使废气离开蓄热室的温度降低30-40C。d)和JN6082型焦炉相比，改进了蓄热室封墙的设计，内封墙改用硅砖，由于热膨胀与蓄热室墙相同，密封效果显著增加；蓄热室外封墙取消了效果不佳的隔热罩，改用近年已在焦炉上广泛使用，隔热和密封效果都很好的新型保温材料抹面，再加一层20mm硅酸钙隔热板，因此减少了封墙漏气，改善了炉头加热,减少了热损失,改善了操作环境。e)与JN6082型焦炉相比有重大改进的是：加大了炉头斜道口断面，使炉头气量增加，大大保证了炉头温度。f)为保证炭化室高向加热均匀，设计采用了加大废气循环量和设置焦炉煤气高灯头（高灯头距炭化室底400mm）等措施。此外，由于采用废气循环，可以降低废气中的氮氧化物含量，减少了对大气的污染。g)炭化室墙采用“宝塔”砖结构，它消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝，增强了炉体的严密性，使荒煤气不易窜漏，并便于炉墙剔茬维修。与JN6082型焦炉相比有重大改进是还在燃烧室立火道隔墙上增加沟舌，大大增加了燃烧室的结构强度和炉体的严密性。h)为了适应我国配煤需要，与JN6082型焦炉相比有所改进的是：将加热水平高度增加为1005mm，不但使焦饼上部与下部同时成熟，还可以避免炉顶空间长石墨过多。i)炉顶装煤孔和上升管孔砌体用带有沟舌的异型大块砖砌筑，并在装煤孔及上升管孔座砖上加铁箍，保证了它的整体性，使炉顶更为严密，减少了荒煤气的窜漏，防止炉顶横拉条的烧损。j)与JN6082型焦炉相比有所改进的是减少了装煤孔和上升管孔底部砖砌体的倾斜角，使之尽量接近入炉煤的安息角，以达到装煤时煤气流通畅的目的。本设计为机侧设单集气管的焦炉，所以特将机侧第一装煤孔至上升管之间的炉顶空间加大，并加大上升管孔底部面积，使流经此区域的荒煤气流速降低，有利于荒煤气中夹带的焦粉沉降，避免大量焦粉带进集气管。k)炉顶面焦炉中心至机、焦侧正面，设有50mm的坡度，以利炉顶排水。l)与JN6082型焦炉相比，尽量采用新材质。炉端墙与炉顶内层的红砖改为同强度的漂珠砖；普通隔热砖改为高强度的隔热砖；炉门衬砖改用堇青石材质等等；增强了隔热效果、使用效果和结构强度。 1.7.2 方案21.7.2.1 炉体的主要尺寸及技术指标表1 焦炉炉体的主要尺寸序号项 目单 位数量（热态）1炭化室全长mm188002炭化室有效长mm180003炭化室全高mm76304炭化室有效高mm71805炭化室平均宽mm5906机侧宽mm5657焦侧宽mm6158炭化室有效容积m376.258炭化室锥度mm509炭化室中心距mm165010炭化室墙厚mm9511炉顶厚mm176812基础平面到炭化室底高mm550013每一燃烧室火道数个361.7.2.2 焦炉炉体结构及特点a) 7.63m焦炉炉体为双联火道、分段加热、废气循环，焦炉煤气下喷、低热值混合煤气、空气侧入，蓄热室分格的复热式超大型焦炉。此焦炉具有结构先进、严密、功能性强、加热均匀、热工效率高、环保优秀等特点。b) 焦炉蓄热室为分格蓄热室，每个立火道单独对应2格蓄热室构成1个加热单元。底部设有可用孔板调节的喷嘴，喷嘴的孔板调节方便、准确，并使得加热煤气和空气在蓄热室长向上分布合理、均匀。c) 蓄热室主墙和隔墙结构严密，用异型砖错缝砌筑，保证了各部分砌体之间不互相串漏。d)由于蓄热室高向温度不同（由蓄热室底的100到蓄热室顶的800），因此蓄热室下部采用粘土砖砌筑，而蓄热室上部（接近蓄热室高度的65%）采用硅砖砌筑。从而保证了主墙和各分隔墙之间的紧密接合。e）分段加热使斜道结构复杂，砖型多。但通道内无膨胀缝使斜道严密，防止了斜道区上部高温事故的产生。f）燃烧室由36个共18对双联火道组成。分3段供给空气进行分段燃烧；并在每对火道隔墙间下部设循环孔，将下降火道的废气吸入上升火道的可燃气体中，用此两种方式拉长火焰，达到高向加热均匀的目地。当用高炉煤气和焦炉煤气的低热值混合煤气加热时，空气通过燃烧室底部斜道出口，距燃烧室底部1/3处的立火道隔墙出口，2/3处的立火道隔墙出口分别喷出，与燃烧室底部斜道另一个出口喷出的低热值混合煤气形成3点燃烧加热；当焦炉单用焦炉煤气加热时，混合煤气通道也和空气通道一样走空气，空气通过燃烧室底部两个斜道出口，距燃烧室底部1/3处的立火道隔墙出口，2/3处的立火道隔墙出口分别喷出。焦炉煤气由燃烧室底部煤气喷嘴喷出，形成3点燃烧加热。由于3段燃烧加热和废气循环，炉体高向加热均匀，废气中的氮氧化物含量低，可以达到先进国家的环保标准。1.8 焦炉机械1.8.1 方案11.8.1.1 焦炉机械配置表4 焦炉机械配置表序 号名 称数 量操 作备 用1装煤车212推焦机213拦焦机214电机车215熄焦车216液压交换机301.8.1.2 焦炉机械的主要性能及特点本方案的焦炉机械和主要性能以及特点叙述如下：这些焦炉机械应用了多项成熟可靠的新技术，充分考虑了焦炉生产机械化操作和对环境保护的要求。这些焦炉机械是在总结了国内焦炉机械操作经验的基础上，吸取了国外焦炉机械的先进技术，从提高机械效率、降低劳动强度和改善操作环境为出发点，以先进、安全、适用为原则进行设计和制造的。全套焦炉机械是按5-2推焦串序进行操作，一次对位，采用单元程序控制,并带有手控装置。采用自动识别炉号对位系统，推焦机、拦焦机以及电机车三车之间设有可靠的联锁装置。除尘装煤车设有4个煤斗，采用螺旋给料装煤，每个煤斗中设有料位检测仪。除尘装煤车走行采用变频调速，揭闭炉盖采用摇动电磁型式。装煤车上还设有炉顶清扫机构及轨道根部吹扫装置。在车上可实现机械关闭上升管盖、机械切换高低压氨水阀、机械清扫上升管等。装煤时产生的烟气采用套筒抽吸，不燃烧不洗涤，掺混空气降温后，送至地面站进行除尘。推焦机设有推焦、平煤、取闭炉门装置，机械清扫炉门及炉框装置，小炉门清扫及平煤密封装置，余煤回送机构，头尾焦回收装置、机械清扫操作台，上升管根部和炭化室顶部除石墨装置，推焦电流自动显示和记录等。司机室和电气室设空调。各单元程序操作，均由机控制。拦焦机设有取闭炉门和导焦机构，机械清扫炉门、炉门框机构，头尾焦回收装置和炉台清扫装置，并设有出焦除尘罩，通过集尘干管将出焦时产生的烟尘抽吸至地面除尘站除尘。电机车牵引熄焦车采用移动接焦方式操作。电机车上设空调和气路系统，由气缸开闭熄焦车车门,稳妥可靠。熄焦车车厢为固定斜底，结构简单、淌水快。液压交换机每台液压交换机设有液压站、电控屏、操作台、行程指示装置。液压站采用双泵、双阀系统，互为备用，并有手动装置。在煤气低压时，采用自动报警和切断煤气供应等安全措施，交换机的操作全部采用机控制。1.8.2 方案21.8.2.1 焦炉机械配置表3 焦炉机械配置表序 号 名 称数 量操 作备 用1装煤车112推焦机113拦焦机114熄焦车115液压交换机201.8.2.2 焦炉机械的主要性能及特点焦炉机械采用国外最先进技术，具有车体紧凑、自动化水平高等优点，其操作环境显著改善、工人劳动强度显著降低。全套焦炉机械按2-1推焦串序操作，采用自动识别炉号、自动对位和连续操作系统；焦炉机械采用一次对位，在司机室中通过屏幕工人用键盘操作控制，焦炉机械的定位由红外线定位系统来完成。焦炉机械除了具有上述共同特点以及国内现有焦炉机械已设置的清门、清框、头尾焦处理、电磁铁启闭炉盖等装置外，每台焦炉机械还有如下特点；焦罐车上配备有焦罐旋转装置，用以改善通过焦罐装入干熄焦槽的焦炭的粒度分布。拦焦机内轨设在熄焦车内轨内侧（靠近焦炉），而不是像常规焦炉那样设在操作台上，拦焦机外轨设在集尘干管支架旁。这样拦焦机的负荷不在操作台上，且操作台省出一定空间用于设置下述的炉门修理车。在机焦侧设置炉门修理车是本工程的一大特色。炉门修理车悬吊在固定于炉柱或端间台接近炉顶高度的单根轨道上，可以分别在焦炉机焦侧纵向行走，炉门修理上还有升降平台，维修工可以到达所有的炉门和炉门高度并对炉门进行简单的维修和调试。湿熄焦车是与稳定熄焦工艺配合的一种新式熄焦车。车的两侧走行方向有熄焦水导入管，车的斜底上有若干出水口用于熄焦。1.9 工艺装备1.9.1 方案1a)集气系统集气系统包括上升管、桥管、阀体、水封盖、集气管、低压氨水喷洒装置、高压氨水喷洒抽吸装置以及相应的操作台等。b)护炉铁件护炉铁件包括炉柱、纵横拉条、弹簧、保护板、炉门及炉门框等。c)加热交换系统焦炉采用焦炉煤气和混和煤气两套系统加热。系统加热煤气主管上设有温度、压力、流量的测量和调节装置。d)湿熄焦系统设计采用干法熄焦，湿法熄焦作为备用，在干熄焦年修或干熄焦设备出现故障时使用。1.9.2 方案2a)集气系统集气系统包括上升管、桥管及水封阀、集气管、吸气弯管、低压氨水喷洒装置、高压氨水喷射装置、集气管自动点火放散装置和上升管水封盖、水封阀开闭及高低压氨水切换装置、单个炭化室顶部压力自动调节装置以及相应的操作台。上升管水封盖、桥管水封阀的开闭、单个炭化室顶部压力调节以及高低压氨水切换采用气动控制系统自动实现是本项目的特点之一。b)护炉铁件护炉铁件包括炉柱、纵横拉条、弹簧、炉门、炉框和保护板。c)加热交换系统焦炉采用焦炉煤气和高炉煤气两套加热系统。各项参数的测量、显示、记录、调节和低压报警均由自动控制仪表来完成。d)熄焦系统本方案以干法熄焦为主，湿法熄焦为辅。干熄焦设计处理能力为2125t/h。湿法熄焦包括熄焦泵房、熄焦塔、熄焦水喷洒管、除尘捕集装置、高置槽、粉焦沉淀池、粉焦脱水台、装车台、粉焦捞出机械、工艺管道、设备等。本方案湿法熄焦为稳定式湿法熄焦。e)辅助设施主要辅助设施有炉门修理站、固定架、余煤处理站、推焦杆及平煤杆更换站、炉顶旋转起重机和迁车台等。1.10 焦炉除尘设施1.10.1 方案1a)装煤除尘采用单集气管高压氨水喷射，使上升管内形成一定负压，将装煤时产生的部分烟尘吸入集气管；另一部分烟尘经过除尘装煤车的烟气抽吸和导出机构，由地面站除尘风机抽吸至地面站进行除尘处理，使最终排放气体达到环保的要求。为了提高装煤烟尘捕集效果，推焦机上还设有平煤小炉门密封装置。b)出焦除尘采用地面站除尘系统，在拦焦机上设有吸尘罩，将出焦时产生的烟气通过吸尘罩、集尘干管抽吸到地面站进行净化后外排。c)集气管上设有自动放散点火装置，可将集气管放散的荒煤气焚烧掉。d)装煤孔盖采用球面密封，使装煤孔盖与座间为球面接触，增加了装煤孔盖的严密性。e)炉门采用弹簧刀边，炉门刀边密封靠弹簧顶压，使刀边受力均匀，密封效果好。f)炉顶上升管盖及桥管与阀体承插均采用水封结构，可以杜绝上升管盖和桥管承插处的冒烟现象。g)上升管根部采用铸铁底座，杜绝了上升管根部因损坏而引起的冒烟、冒火现象。1.10.2 方案2本方案对焦炉生产过程中阵发性烟尘和连续性烟尘的治理采取有效的治理措施。由于本方案采用了140孔炭化室高7.63m的大容积焦炉,作为同样规模的焦化厂,需要国内炭化室高度为6m的焦炉455孔才能达到其产量要求。由于焦炉孔数的减少（与炭化室高度为6m的焦炉相比），焦炉的连续性排放污染物与阵发性排放污染物大为降低。相同时间内，本工程270孔大容积焦炉与455孔炭化室高度为6m的焦炉相比，装煤及出焦次数平均减少52%，污染物排放量约减少20%；整个炉组装煤孔总周长减少约30%，装煤孔的连续污染物排放量约减少10%。另外由于采用了稳定式湿法熄焦工艺，与常规湿法熄焦装置相比，其向环境排放的粉尘量由130g/t焦粉减少到20g/t焦粉以下。同时通过焦炉机械上采用了先进的除尘设施，保证了本方案对环境的污染程度最小。总而言之，由于本方案焦炉技术、装备的先进性，在生产高质量焦炭等产品的同时，完全达到了清洁生产的目的。本方案实施后，环境效益将十分显著。a) 阵发性烟尘治理1）装煤除尘采用高压氨水喷射，依靠喷嘴喷射的氨水使上升管内形成一定负压，将装煤时产生的部分烟尘吸入集气管，同时每个炭化室设有压力调节系统，二者的综合作用大减少了装煤孔溢出的烟尘。2）推焦时焦侧的烟尘通过导焦车上的集尘烟罩、皮带密封的集尘干管送到地面除尘站处理。3) 熄焦除尘：在熄焦塔顶部设有双层折流式木结构的捕集装置和水雾捕集装置，捕集熄焦时产生的大量焦粉和水滴。b) 连续性烟尘治理1) 装煤孔盖与座之间为球面密封，大大地增加了装煤孔盖的严密性。2) 炉门采用弹簧刀边、弹簧门栓的腹板式挠性结构炉门，密封效果好。3) 炉顶上升管盖及桥管与阀体承插均采用水封结构，杜绝上升管盖和桥管承插处的冒烟现象。4) 上升管根部采用铸铁座，杜绝了上升管根部的冒烟冒火现象。2 方案1和方案2的综合比较2.1.1 焦化技术水平7.63m焦炉与6米焦炉相比，其先进性主要体现在：a)焦炉的超大型化。270孔7.63m焦炉即可生产焦炭220万吨，相当于目前国内最大的455孔6m焦炉的产量，生产效率高，占地面积小。而且，武钢如果建设6m焦炉，需在两处施工，占地更大。b)焦炉炉体与工艺设备均代表了当今世界最先进的焦化技术水平，如分段加热系统保证了焦炉高向加热均匀性和焦炭成熟度；先进的特殊结构的弹性炉门，保证了炉门优良的密封性；完善的焦炉铁件系统，保证了炉体严密性和使用寿命。c)焦炉机械具有完全的机械化和自动化功能，如炉门炉门框清扫、一点定位、头尾焦处理、装煤孔盖及座的清扫、装煤孔盖泥封、机焦侧车辆自动对位与联锁。d)自动化水平高。如集气系统设有可调节单个炭化室顶部压力的装置（PROven）。带自动编制推焦计划的焦炉自动加热系统。2.1.2 环境保护如前所述，焦炭年产量相同的情况下，方案2为270孔，方案1为455孔，。正是由于焦炉孔数的减少，7.63m焦炉较6m焦炉的阵发性污染物的排放与连续性污染物的排放大为降低。相同时间内，270孔7.63m焦炉与455孔6m焦炉相比，装煤及出焦次数平均减少52%，污染物排放量约减少20%；整个炉组装煤孔总周长减少约30%，装煤孔的污染物排放量约减少10%。另外由于采用了稳定式湿法熄焦工艺，与常规湿法熄焦相比，其向环境排放的粉尘量由130g/t焦减少到20g/t焦以下。应用7.63m焦炉采用煤气一段空气多段加热，焦炉烟囱向外排出的NOX物排放量减少。7.63m焦炉的NOX物排放量仅300mg/m3，而6m焦炉的NOX物排放量至少比其大一倍以上。2.1.3 焦炭质量随着炭化室的加高和加宽，7.63m焦炉装炉煤散密度比6m焦炉明显增加。众所周知，装炉煤散密度提高，可以提高焦炭质量。7.63m焦炉的装炉煤（干）散密度约为0.76t/m3以上，而6m焦炉的装炉煤（干）散密度仅为0.74t/m3。这样， 7.63m焦炉装炉煤（干）散密度比6m焦炉提高约0.2 t/m3以上，则焦炭质量会显著提高，M40可以提高约2个百分点以上，M10可以改善约0.5个百分点以上。同时焦炭的反应性和反应后强度会显著改善，这样可以显著降低焦比，提高高炉利用系数，进而降低炼铁成本，提高经济效益。如果在保证焦炭同等质量的条件下，应用7.63m焦炉可以多配入一些弱粘结性煤，减少炼焦煤的用量，可以合理利用煤炭资源。7.63m焦炉采用了稳定式湿法熄焦工艺，通过合理控制熄焦时间可保证获得水分低且均匀稳定的焦炭，焦炭水分可控制在3%左右。稳定熄焦可以使焦炭处于“沸腾”状态，相当于对焦炭进行了摔打，所以稳定熄焦具有“整粒”作用，可以使焦炭的潜在缺陷提前释放，使焦炭块度均匀，避免了焦炭进入高炉后碎裂给高炉操作带来不利影响。2.1.4 小结综上所述，方案2显著优于方案1，因此，推荐选用方案2。3 煤气净化车间3.1 概述方案1：同原始方案，这里不再叙述。只叙述方案2。方案2：煤气净化车间与270孔7.63m新1、2#焦炉配套设计。煤气净化车间组成为：冷凝鼓风工段（220万吨规模）、硫铵工段和终冷洗苯工段（110万吨规模）、粗苯蒸馏工段（配套330万吨焦化厂），原料及产品储存由原油库考虑。煤气处理量：冷凝鼓风工段95310m3/h, 硫铵工段、终冷洗苯工段45310m3/h, 粗苯蒸馏工段配套330万吨焦化厂。3.2 设计基础数据a) 净化前煤气中杂质含量NH36g/m3B.T.X32g/m3b) 产品产率焦油3.5%(对干煤)硫铵1.0%(对干煤)轻苯0.93%(对干煤)重质苯0.04%(对干煤)c) 净化后煤气中杂质含量NH30.05g/m3B.T.X4g/m3萘0.3g/m3焦油0.05g/m33.3 产品a) 焦油符合YB/T5075-93（1号指标）密度(20C)1.151.21g/cm3甲苯不溶物（无水基）3.57%灰分不大于0.13%水分不大于4.0%粘度(E80)不大于4萘含量（无水基）不小于7.0%（不作质量考核依据）b) 轻苯符合YB/T5022-93外观黄色透明液体密度(20C)0.8700.880g/cm3馏程：馏出96%（容）温度不大于150水分室温（1825）下目测无可见的不溶解的水c) 重质苯密度(20C)0.9300.980 g/cm3馏程（大气压760mmHg）初馏点200前（容）不小于150不小于50%水分不大于0.5%d) 硫铵符合GB535-1995（一级品）氮（N）含量（干基计）21.0%水分（H2O）含量0.3%游离酸H2SO4含量0.05%3.4 工艺流程、特点、主要技术操作指标及主要设备选择3.4.1 冷凝鼓风工段工艺流程来自新1、2#焦炉82的荒煤气与循环氨水沿吸煤气管道至气液分离器，荒煤气由气液分离器上部出来进入横管初冷器，在横管初冷器中分两段冷却。上段用循环水，下段用低温水将煤气冷却至2122。煤气从横管初冷器下部排出，进入电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油，再由煤气鼓风机加压一部分送三回收硫铵工段，一部分送一回收车间硫铵工段。由气液分离器分离下来的焦油、氨水进入焦油渣分离箱，在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离，氨水和焦油自流入焦油氨水分离槽，焦油渣排入焦油渣小车，定期送备煤。焦油氨水分离槽上部的氨水自流入下部氨水中间槽内，再由循环氨水泵送至焦炉集气管喷洒冷却煤气，剩余氨水自流入焦油浮选器，经过焦油浮选器处理过的剩余氨水自流入剩余氨水槽，用泵送蒸氨装置处理。焦油氨水分离槽下部的焦油通过溢流瓶自流入焦油中间槽，用焦油泵送原油库。焦油氨水分离槽底部的焦油渣用焦油渣泵送焦油渣分离箱。横管初冷器上段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵将冷凝液一部分送到初冷器上段喷洒，多余部分送至吸煤气管道。横管初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兑入一定量的焦油氨水分离槽相界面的乳浊液，再用下段冷凝液泵送到初冷器下段喷洒，多余部分经交通管流入上段冷凝液槽。为了保证初冷器冷却效果，在其顶部用热氨水不定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质。工艺特点初冷器采用高效横管冷却器,将煤气从82冷却到2122,并在上、下两段分别喷洒焦油、氨水混合液，使煤气中的萘被焦油溶解,确保后序设备无堵塞之患。初冷器采用两段结构，中间带断塔盘，节省了低温水，降低了操作费用。采用新型高效的蜂窝式电捕焦油器，处理后煤气中焦油含量可控制在50mg/m3以下，有利于后序设备的正常操作。主要技术操作指标初冷器后煤气温度2122初冷器上段循环水入口温度32初冷器上段循环水出口温度45初冷器下段低温水入口温度16初冷器下段低温水出口温度23电捕焦油器绝缘箱温度80100初冷器阻力1000Pa电捕焦油器阻力500Pa主要设备的选择设备名称及规格主要材质台数初冷器 FN4000m2碳钢5电捕焦油器(蜂窝)DN4600 不锈钢3焦油渣分离箱碳钢6焦油氨水分离槽 DN12500碳钢3煤气鼓风机 D12503主要环保措施贮槽放散气体与压力平衡系统相连接，不放散。设备放空液、泵的漏液经地下放空槽回吸煤气管道，废水不外排。3.4.2 硫铵工段工艺流程由冷凝鼓风工段来的煤气经煤气预热器进入饱和器。煤气在饱和器的上段分两股入环形室经循环母液喷洒，其中的氨被母液中的硫酸吸收，然后煤气合并成一股进入后室经母液最后一次内旋风式除酸器，以便分离煤气所夹带的酸雾.从喷淋饱和器出来的煤气经迷宫式捕雾器后,送至终冷洗苯工段。饱和器下段上部的母液经母液循环泵连续抽出送至环形室喷洒，吸收了氨的循环母液由中心下降管流至饱和器下段的底部，在此晶核通过母液向上运动，使晶体长大，并引起颗粒分级。定期用结晶泵将其底部的浆液送至结晶槽。饱和器满流口溢出的母液经液封槽满流至满流槽，用小母液泵送入饱和器的后室喷淋。多余的母液满流至母液贮槽，补水和加酸时母液贮槽的母液用小母液泵送入饱和器的后室喷淋。此外，母液贮槽还可供饱和器检修时贮存母液之用。结晶槽的浆液排放到离心机，经分离的硫铵由输送机送至振动流化床干燥机，并用被热风器加热的空气干燥，再经冷风冷却后进入硫铵贮斗。然后称量、包装送入成品库。滤出的母液与结晶槽满流出来的母液一同自流回饱和器的下段。干燥硫铵后的尾气经旋风分离器后由引风机排放至大气。由原有油库送来的硫酸入硫酸贮槽再用硫酸泵送至硫酸高置槽，然后自流到满流槽。由冷凝鼓风工段送来的剩余氨水与蒸氨塔底排出的蒸氨废水换热后进入蒸氨塔，用直接蒸汽将氨蒸出（武钢焦化厂提出采用导热油作热源处理剩余氨水，此工艺等初设审查通过后，焦化厂与焦耐设计院共同考查后作决定），终冷洗苯送来的碱液经静态混合器兑入剩余氨水中进入蒸氨塔上部分解剩余氨水中固定铵，蒸氨塔顶部的氨汽经分缩器浓缩进入喷淋饱和器，换热后的蒸氨废水进入废水冷却器冷却后送至生化。工艺特点采用喷淋式饱和器，材质为不锈钢,使用寿命长,集酸洗、除酸与结晶为一体，煤气系统阻力小，硫铵颗粒较大,流程简单，工艺先进，技术可靠。主要技术操作指标饱和器后煤气含氨0.05g/m3饱和器后煤气温度5055干燥后硫铵含水0.3%饱和器的阻力2000Pa主要设备的选择设备名称及规格主要材质台数饱和器 DN4200/3000 H=10165SUS316L2结晶槽 DN2000SUS316L2振动流化床干燥机1母液循环泵2蒸氨塔 DN2400 H=17000 铸铁2主要环保措施放空母液、酚水进入地下放空槽，然后返回系统，不外排。干燥硫铵后的尾气经处理后排入大气,有利于环境保护.工艺流程从硫铵工段来的约55的煤气，首先进入横管终冷器分二段冷却。上段用32的循环将煤气冷却至40，然后进入横管终冷器下段用16低温水将煤气冷到2527后送至洗苯塔。从横管终冷器出来的煤气进入洗苯塔，经贫油洗涤脱除苯后送往下一工段。由粗苯蒸馏工段送来的贫油从洗苯塔的顶部喷洒，与煤气逆向接触吸收煤气中的苯，塔底富油经富油泵送至粗苯蒸馏工段脱苯后循环使用。系统消耗的洗油定期从洗油槽经富油泵入口补入系统。工艺特点终冷采用间冷形式，没有外换热器堵塞现象。洗苯塔选用新型填料，比表面积大，节省投资。主要技术操作指标出横管终冷器的煤气温度2527进洗苯塔的贫油温度2729横管终冷器阻力1000Pa洗苯塔阻力1500Pa洗苯塔后煤气含苯量4g/m3主要设备的选择设备名称及规格主要材质台数终冷塔 FN4355m2Q235-A2洗苯塔 DN4000 H=43090Q235-A1主要环保措施系统内的放空水、放空油和漏液集中回收，不对环境产生污染。3.4.3 粗苯蒸馏工段a) 工艺流程终冷洗苯工段的富油应送一回收的粗苯蒸馏工段处理,而一回收粗苯蒸馏工段富油处理能力配套220万焦化厂,如果把三回收的富油送至此装置, 一回收的粗苯蒸馏工段处理能力满足不了要求,必须要对一回收的粗苯蒸馏工段进行改造扩容,需要很大一笔改造费用.在原装置内扩容非常困难,要停产进行,此阶段内粗苯回收不了,减少收益.因此,在三回收新建配套330万吨焦化厂的粗苯蒸馏,建成投产后,拆除一回收粗苯蒸馏工段.这种建设方式,不影响一回收的生产,简单宜行.从终冷洗苯工段及一回收送来的富油入富油槽，用富油泵依次送经油汽换热器、二段贫富油换热器及一段贫富油换热器，换热至145后送经管式炉，加热至190后入脱苯塔，在此用再生器来的油汽进行汽提和蒸馏。脱苯塔顶逸出的轻苯蒸汽经油汽换热器、轻苯冷凝冷却器后，进入油水分离器。分出的轻苯流入轻苯回流槽，部分用轻苯回流泵送至塔顶作为回流，其余流入轻苯中间槽，用轻苯产品泵送至精苯车间。脱苯塔底排出的热贫油用热贫油泵抽出经一段贫富油换热器、二段贫富油换热器和一段贫油冷却器冷却至40后，流入贫油槽,再用冷贫油泵送至终冷洗苯及一回收车间洗苯装置。在脱苯塔的顶部设有断塔盘及塔外油水分离器,用以引出塔顶积水,稳定操作。从脱苯塔侧线引出萘油馏份,降低贫油含萘。引出的萘油馏份进入萘溶剂油槽，定期用泵送至旧有焦油油库。从脱苯塔侧线引出精重苯,入精重苯槽，定期用泵送至旧有精苯油库。为保证洗油质量,从脱苯塔底热贫油泵出口引出11.5%的热贫油，送入再生塔内,用经管式炉加热的过热蒸汽蒸吹再生。再生残渣排入残渣槽,用泵送焦油车间。系统消耗的洗油定期从洗油槽经富油泵入口补入系统。各油水分离器排出的分离水，经控制分离器排入分离水槽,再用泵送往冷凝鼓风工段。各贮槽槽顶设呼吸阀，减少外排废气量。b) 工艺特点1）采用单塔生产轻苯精重苯的工艺，具有流程短，设备少，占地小，能耗低等优点。2）脱苯塔顶设断塔盘引水,保证了全塔的操作稳定,侧线产品易于合格。3）贫富油换热器等均采用全焊改良板式换热器，占地少，换热效率高。c) 主要技术操作指标管式加热炉后富油温度 190脱苯塔顶部温度 80脱苯塔底部贫油温度 185入再生器过热蒸气温度 400一段贫油冷却器后贫油温度 40脱苯塔底部压力 0.04Mpa再生塔顶部压力 0.05Mpad) 主要设备的选择设备名称及规格主要材质台数脱苯塔 DN3800/3500不锈钢1 再生器 DN2600Q235-A 1 管式炉11.63MW-2.45MPa-140/159Q235-A 1 e) 主要环保措施（1）各贮槽槽顶设呼吸阀，减少外排废气量。（2）系统内的放空水、放空油和漏液集中回收，不对环境产生污染。3.5 管道的防腐、保温、保冷措施的论述根据管道内介质的温度要求，管道外壁涂刷相应的高性能涂料，满足管道在恶劣的条件下的防腐要求。根据管道内介质保温、保冷的要求，选用高性能的保温、保冷材料，满足保温、保冷要求。3.6 防火、防爆措施车间内部一区、二区选用防爆电机、防爆设备，保证用电设备的安全。有易燃、易爆气体产生的泵房、仓库等室内房间设有强制通风措施。3.7 抗震设防所有的设备都按甲方提供的地震裂度进行的核算。处理易燃、易爆物料的装置，都有妥善的液体放空系统，废气排放系统及必要的管道清扫系统。3.8 原材料、能源的计量措施每一个进工段的循环水、低温水、蒸汽等管道都有计量、累计装置。3.9 车间外部管道为满足生产的需要，建设一套外部管道是十分必要的。外部管道的设计包括如下内容：连接各工段的煤气管道；输送各种物料和产品的工艺管道；部分公共设施管道（仅包括宜于架空敷设的公用设施管道）；煤气放散装置。管道均采用架空敷设的方式，其结构型式为综合管廊和一般管架相结合，在管线密集处采用综合管廊结构，在综合管廊上还为电力专业留有架设电缆的位置，煤气净化车间内部外部管廊与车间内部管廊合二为一，其余的地方则采用一般管架。由于架空外部管道的设计包含了工厂内诸多外部管线的综合设计，因而具有设计合理，结构紧凑，节约占地，方便施工，利于管理的特点。4 总图4.1 方案1（455孔6m焦炉方案）武钢焦化厂新1、2#焦炉工程拟定在武钢耐火厂高铝车间和机修车间现址上建设，新3、4#焦炉工程拟定在武钢焦化厂旧3#、4焦炉现有位置或者在武钢耐火厂耐材仓库现址上建设。新1、2#焦炉工程场地东北方向为武钢耐火厂镁砖车间及堆砖库，东南方向隔耐火南路与耐火厂食堂和办公楼为邻，西南方向隔耐火西路与焦化厂的焦油库相对，西北方向为焦化厂贮煤厂。该述场地自然地面标高在36.14m36.73m之间，场地内有部分铁路线和耐火厂高铝车间、机修车间、研究室等部分厂房和办公楼、绿地等需要拆除。如果新3、4#焦炉工程场地在武钢焦化厂旧3#、4焦炉现有位置上，其北侧为制冷站，西侧为焦化厂5、6号焦炉，南侧武钢焦化站，东侧为预留的4焦炉。该场地自然地面标高在36.00m左右。场地内有老3、4#焦炉与新3、4焦炉共用的筛焦楼需要拆除，新3、4焦炉焦炭回旧系统的通路将被堵死。为了布置两座干熄焦的位置，同时需要拆除5焦炉。如果新3、4#焦炉工程场地在武钢耐火厂耐材仓库现址上，其北侧为武钢耐火厂厂办大楼，西侧为公司高架通廊及铁路西干线，隔铁路为焦化厂新建1、2号焦炉，南侧隔铁路为炼铁新高炉，东侧的单位不详。该场地自然地面标高在34.50m左右。场地内有耐火厂耐材仓库和炼铁厂部分设施等需要拆除。4.1.1 总平面布置思路与比较4.1.1.1 新1、2#焦炉在高铝和新3、4#在耐材库方案本方案主要优点：对焦化厂现有生产没有影响，不会因拆除现有焦炉影响焦炭的产量。本方案需要建设两套湿熄焦，两个鼓风冷凝工段，新1、2#焦炉的煤气经鼓风冷凝工段进入三回收进一步净化处理；新3、4#焦炉的煤气经鼓风冷凝工段送到一回收进一步净化处理。四座焦炉共用一套备煤系统即04年为1、2号焦炉修建的备煤系统；1、2号焦炉与3号和预留的4号焦炉共用原有的备煤系统。四座焦炉产出的焦炭送入新建的切焦机室和新建的筛焦楼。本方案主要缺点：对耐火材料公司的生产和未来发展产生很大的不利影响，不但要拆除耐火材料公司的高铝车间和机修车间，还要拆除耐火材料公司的耐材仓库及炼铁的煤粉制备系统。两组焦炉分处两地，备煤系统与筛焦系统通廊均较长。同其他方案比