干法熄焦还是湿法熄焦（摘译）—成本、效益的对比.doc

干法熄焦还是湿法熄焦（摘译）成本、效益的对比太钢译文干法熄焦还是湿法熄焦(摘译)成本,效益的对比李连发译陶钧校千法熄焦和湿法熄焦的对比1.工艺过程对比1)干法熄焦工艺德国多特蒙德的Kairstuhl焦化厂于1992年12月建成投产,这无疑为炼焦技术树立了一个世界范围的标准.它引进了现代最新技术:远程自动控制技术和极其重要的环保技术.在Kairstuhl焦化厂许可证书上写着这样的句子出炉焦必须采取干法熄焦,于是,Kaiserstuhl焦化厂建成了世界最大的干法熄焦厂,处理量达到250t/h.Kaisetuhl焦化厂焦炉的尺寸为碳化室高7.63m,长18m,平均宽61Orion,每一炉焦炭重50t.当焦罐被拽到干法熄焦厂(CDQ),由提升机提升到预存室的装料设备上装焦时,先打开干法熄焦厂预存室的水封盖.在于法熄焦工艺中(图3),低温冷却气流从中心位置出来,与红焦运动方向相反,从四周通过焦炭,经预存室下面的斜道,离开红焦.在这个过程中,冷却气流从130左右预热到900左右,而焦炭温度由人口处的】000左右降到出口处的200以下.焦炭由能振动的排焦装置排出,该装置与能旋转的氮气气封阀联接在一起.高温冷却气经一次除尘后.通过双通道余热锅炉,每小时产生温度约480,压力64bar的蒸汽120t.紧接着,冷却气经过旋风除尘器除尘后,再由鼓风机送回干熄室循环使用.在Kaiserstuhl焦化厂,蒸汽驱动三级气圈3干法熄焦流程2002年第1期轮机来发电,从中间汽缸抽汽,把I2bar和3har的蒸汽送人焦化厂蒸汽管网.根据外围结构,还可以把这些蒸汽应用到其他方面,例如向远距离管阿供热取暖.由于红焦有残余煤气,所以在冷却过程中,循环冷却气的焦炉煤气含量增加,体积也增大.所谓荒煤气是指在集气管内有一定的空气存在的条件下不完全燃烧,放出热值约3000k1/lm的气体,它被送到焦炉组下部加热系统中,干法熄焦白始至终以完全燃烧方式在惰性环境下工作,通过除尘设备把冷却气中的过剩气体排放到大气中去.干熄焦在运送到筛焦楼的途中,经过一个称作焦炭终冷厂的地方,在那儿,它的温度(<200)通过空气和水的处理降低到80以下,处理后的焦炭表面变潮容易粘附粉尘.但是焦炭平均水分仍然远远低于1%.2)湿法熄焦工艺干法熄焦工艺的余热锅炉,法规要求定期维修.维修期间,整个干法熄焦厂无法进行干法熄焦.上面提到的Kaiserstuhl焦化厂许可证书考虑到这个情况,制定了如下规定:干法熄焦厂无法进行干法熄焦时,可以采用湿法熄焦处理焦炭.已经建成的湿法熄焦系统由一个定点熄焦车,一个熄焦塔(包括一个熄焦水处理站),一个晾焦台组成.熄焦车接受出炉焦(出炉焦重50t)时,静止不动,焦炭层的厚度自然比不定点熄焦车焦炭层厚度高.为了恰好浇熄焦炭,既不存在红焦又不把焦炭浸湿,采用水窝式熄焦工艺(图4)熄焦过程中,有一部分水从喷嘴出来后,沿切线方向洒向熄焦车.熄焦塔内,在上部安装有向熄焦蒸汽洒水的洒水装置和清洗挡板装置.水窝喷洒水量,上部喷洒水量和熄焦时间会影响湿法熄焦工艺中焦炭的水分含量.湿法熄焦焦炭水分常保持在3%3.5%的出口面积l们图4湿法熄焦塔流程范围内众所周知传统焦化厂有效能约为39%,干法熄焦厂利用干法熄焦回收焦炭显热,使有效能上升到50%左右2.环境方面的对比1)基本评论干法熄焦和湿法熄焦一些处理过程不同,两者逸散物来源不同.以什么样的值来反映粉尘逸散物?这还有望于最新科技发展,如逸散物控制技术的运用.炼焦厂的除尘站在湿法熄焦时,净化空气中残余粉尘浓度允许值为50mg/m3+干法熄焦的允许值为20mg/m3.指示值的上限是反映在允许范围内最大可能开发利用的逸散物浓度.对于总的气体逸散物,两种熄焦工艺都没有规定一个综台评价极限值.现在用来评价逸散物的数据远远不够.在比较范围内的还有筛焦楼,筛焦楼粉尘逸散物取决于焦炭的水分,而焦炭水分又取决于熄焦工艺.太钢译文32)逸散物来源焦炭运输过程两种熄焦工艺中,敞口车的的设计不一样,影响出炉焦的运输过程.焦炭运到熄焦系统要花费大约l2分钟,这期间两种熄焦方式的粉尘量相当,同时还逸出sch.和CO,其数值可通过逸散因素计算出来.对于干法熄焦过程,约3分钟的提升时间须加到红焦车的运行时间里.熄焦过程在所谓的水窝式熄焦工艺中,熄焦过程快速完成,减少了s和CO等气体混合物的生成.乍一开始,大部分水汽化,生成的蒸汽带走一些粉尘.熄焦塔内的蒸汽体积和流速决定了逸散物的数量.按照普通规律可以说水窝式熄焦工艺比阵雨式熄焦工艺产生蒸汽少.通过向熄焦蒸汽洒水,熄焦蒸汽披冷却下来,出口速度也减缓了.同时粉尘初步得到分离,然后蒸汽通过一个由许多挡板组成的排汽筒系统,使粉尘更好地分离,蒸汽流速又一次降低了.从熄蒸塔顶跑掉的逸散物主要取决于分离系统的分离作用,还取决于熄焦水和蒸汽洒水的相互作用.粉尘逸散物大多数情况下与公认的极限值一致.工作状况良好的现代焦化厂粉尘逸散物在520g/t焦.现在得到的气体逸散物数据资料表明:水窝式熄焦工艺逸散物逸散速度(尤其是生成的Hs和CO的速度)比阵雨式熄焦工艺慢.干法熄焦系统基本上与大气是不相通的,这样可以直接控制逸散物.另外,干法熄焦不存在水煤气反应,湿法熄焦中水煤气反应产生s和CO气体逸散物.在装焦和排焦过程中产生的粉尘逸澈物被吸走,送到除尘站处理,处理后净化空气中的残余粉尘浓度为20mg/m3,这符合环保规定.根据普通使用的布袋除尘器技术,逸散物还可以实质性降低,即逸散物低于20g/t焦,装焦和排焦过程释放出来的气体混合物也可通过除尘设备除掉.气体混合物主要为焦炭轻度燃烧和红焦残余煤气中的S02和CO.两个反应过程发生在熄焦室内,导致了循环冷却气中s和CO含量增加.焦炭处理过程在水窝式湿法熄焦工艺中,已熄好的焦炭从熄焦车卸到晾焦台上(表1中焦炭处理1),然后通过封闭的传送带做进一步处理,送到筛焦楼进行分类(图5焦炭处理2).逸散因素是指用于佶算在晾焦台上产生的粉尘逸散物的数值.湿法熄焦从晾焦台到传送带各个环节产生的粉尘逸散物披吸走,送除尘设备处理.在那儿净化空气中粉尘逸散物,处理到lOg/t焦以下.筛焦楼产生的粉尘逸散物披吸走,送除尘设备处理.由于湿法熄焦焦炭水分高,净化空气中粉尘含量明显低于允许极限值50rag/(等于总逸散物含量65g/t焦).靠焦炭高水分和布袋除尘器的作用.逸散物明显减少了.在干法熄焦中,焦炭离开干熄室时,温度在200以下.为了更好地冷却焦炭,焦炭由全封闭的传送带系统送到一个叫做终冷仓的地方,在那儿空气穿过焦炭层把它冷却到80以下(表1焦炭处理1).在这个过程中,产生的粉尘逸散物被吸走,送到过滤器处理.在焦炭送到终冷仓之前,向焦炭洒水可以减少粉尘.实现净化空气中粉尘浓度低于50mg是没问题的,采用普通的吸尘系统,粉尘逸散物可低于30g/t焦.逸散物评价的法规规定表1中的对比表明,两种不同的熄焦工艺粉尘逸散物浓度与法规制定的允许值相吻合.湿法熄焦工艺中粉尘逸散物最大允许范围为135g/t焦,而干法熄焦的上限为125g/t?4?2002年第1期表1粉尘逸散物含量,g/t焦a医域来源;d=直接来源;?=根据德国法规的最大值焦.两种熄焦工艺逸散物在实际操作中的数据,是通过对Kaiserstuhl焦化厂做了大量观测研究后得到的.3)逸散物的测定为了确定直接来源的逸散物+即通过烟囱排出的逸散物,测量方法采用等动力取样管法,每步按照规定做.通过这种方法确定逸散浓度和废气体积.进而得到逸散物的质量流量或每吨焦化产品的逸散物量.熄焦塔逸散物的确定是采用传统方法,把48根取样器安装到熄焦塔出口处逸散物密集区取样.熄焦塔气体混合物的确定也是用传统取样器到熄焦塔内密集区域取样,然后进行分析.湿法熄焦中,为了计算出逸散物的质量流量,在它们逸散过程中,通过实验确定熄焦蒸汽的体积.逸散物的逸散主要取决于熄焦塔出口处湿蒸汽的体积.但是.因为出口处蒸汽受冷凝作用,无法确切知道冷凝会使蒸气体积减少了多少,所以湿蒸汽的体积是无法确切知道的.下面的想法就是这类问题的一个例子:假设熄焦塔出口处蒸汽已经冷却到70左右,这确实是町以实现的,湿蒸汽的总体积量会从1200rfl3/t焦减少到350ttl3/t焦.表2熄焦工艺粉尘逸散物:非满负荷运行/满负荷运行?*:二次腺尘设备站.太钢译文运焦车把焦炭运到熄焦系统或卸焦到晾焦台上所引起的逸散物叫做逸散物的区域来源.要对这些逸散物进行测定,其设备上的投资相当大.通过分析法也可以实现测定,即与已知逸散物的逸散因素相比较,得出相对值.湿法熄焦和于法熄焦的逸散物测定在表2和袭3做了总结(逸散物浓度值是相对于标准状态下干废气的浓度).测定结果反应了Kairstuhl焦化厂逸散物的真实状况,它们可以作为其他焦化厂的参照标准.4)熄焦工艺逸散物对环境的影响逸散物计算中规定焦炉邻近区域的最大距离为距焦炉中心590m,超出这个范围的计算就不同r.Kairstuh焦化厂的邻近区域都处在工厂厂区范围内.距离焦炉中心500m的地方和距离焦炉中心1000m的地方,悬浮粉尘影响如表3.表3熄焦工艺气体逸散物*:满负荷运行满负荷运行表4离焦炉中心不同距离处悬浮粉尘对环境的影响(极限值1w】为0.15mg/m3】从悬浮粉尘影响来看,空气中悬浮粉尘含量相差不多.湿法熄焦焦炉邻近区域粉尘较大,这是由于大气中蒸汽冷凝作用和废气中部分粉尘沉降作用,以及在晾焦台不可避?6?2002年第1期免地产生一些粉尘所致,这些粉尘受风向影响,随风飘散,但大部分仍落在焦炉邻近区域.两种熄焦工艺中,距离焦炉中心略多于500m处粉尘污染非常低.距离焦炉中心远大于500m处,湿法熄焦比干法熄焦粉尘污染大30%50%,不同地点,污染程度百分数不一样.就粉尘引起的环境影响效果来说,两种熄焦工艺粉尘沉降作用是差不多的.如果干法熄焦粉尘枵染相对而言比较大的话.原因主要是由于各种除尘设备烟囱排放出的粉尘逸散物多.从表3列出的逸散物数据来看,对干法熄焦和湿法熄焦,可以计算出气体逸散物的逸散速度.CO和s在工厂邻近区域外的地方,其环境影响低于德国规定的空气极限值.表5将影响的最大值与空气质量标准进行了对比.干法熄焦引起的CO和s枵染略比湿法熄焦太.对于空气中的s,还没有制定出质量标准.湿法熄焦所算得的H2s环境影响较大,但是,它在现实中可以通过沉降作用而减少表5气体逸散物对环境的影响3.成本效益比率比较已经建成的Kairstuhl焦化厂年产焦炭量为200万t.相应需要个处理量为250t/h的干法熄焦厂,这需要12000万美元的巨额投资.如果决定建设一个大型干法熄焦厂(像Kairstuhl焦化厂那样)或几个小型的干法熄焦厂,处理所有的炼焦产品需要约60-90美元/t焦的巨额投资.湿法熄焦系统,包括熄焦污水处理站和熄焦车,需要的资金少得多.本文曾提到Kaiserstuhl焦化厂建成了仅有的一个熄焦塔和一辆熄焦车的湿法熄焦系统,这是因为Kaiserstuhl焦化厂生产的焦炭主要采用干法熄焦.要想100%采用湿法熄焦,还需要再配备一辆熄焦车和一个传送设备齐全的晾焦台.湿法熄焦系统所有投资为3000万美元左右,即相对每年产200万t焦炭而言投资为l5美元/l焦.因为在Kaiserstuhl焦化厂实行湿法熄焦是完全行得通的,所以下面以Kalserstuhj焦化厂的经济成本状况为基础,说明两种熄焦系统的成本效益对比.也就是再注人一笔巨额投资扩建一个设备配套的熄焦塔.每笔投资有效期为l5年.干法熄焦厂的运行成本包括劳动力成本和原料成本,年达到约1300万美元,相当于大约6.5美元/t焦.与湿法熄焦的一年500万美元,即大约2.5美元/t焦形成对比.这还未计于法熄焦厂的维修,按要求每三年维修一次,每次费用达到250万美元左右或太钢译文?7?者说每年约为90万美元,即每吨焦炭约需要增加0.5美元的成本,干法熄焦折算成本约为12美元/t焦.湿法熄焦系统需要的折算成本只有2.00美元/t焦.表6熄焦工艺成本的对比,干法熄焦有效性为85%f一表示成本.+表示效益)单位:美元/t焦两种熄焦工艺重要区别在于干法熄焦通过回收熄焦产生的蒸汽带来利益,这是干法熄焦有利的一面.蒸汽带来的效益取决于在每个特定条件下对能量的评估.对Kiserstuhl焦化厂而言,从压力为64bar的蒸汽得到的收益约为l7美元/t蒸汽.这叶,值折合总计一年约1400万美元或约7.o0美元/t焦.这样的话,干法熄焦总运行成本费用约为l1.50美元/t焦,而湿法熄焦总运行成本费用为4.5美元/t焦.考虑到干法熄焦的维修费用,情况更差,总运行成本还得再增加05美元/t焦.因此,干法熄焦带来的利润主要取决于对回收能量的评估.例如在日本能源价格高,所以他们权衡利弊后不仅建成了干法熄焦厂,而且还确定了操作模式.这就是单从经济的角度看,日本为什么使循环冷却气中可燃成分也完全燃烧(循环冷却气是惰性气体),以得到蒸汽和电力.它们甚至增加焦炭燃烧来得到蒸汽和电力.总结本文尽量把干法熄焦和湿法熄焦进行对比.干法熄焦需要尖端的工艺技术和复杂的结构体系,所以它