2010焦化年会论文集.doc
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1、2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年6月8日11日6m焦炉的清洁生产综合治理韵金虎 郝志强 贺建忠 陈 勇 弓 剑(太原煤气化集团公司第二焦化厂)【摘 要】焦炉作业产生的烟尘是焦化行业的首要污染源,文中介绍了焦炉无烟治理方面许多创新并经过实际检验的技术和管理手段,提出了清洁生产并不是一定会赔钱的例证。【关键词】焦炉无烟治理 清洁生产 治理方案1.项目背景1.1 焦化行业污染情况焦炉生产伴有大量的烟尘和荒煤气逸散,是焦化行业的首要污染源。其污染物有固体悬浮物(TSP),苯可溶物(BSO)和苯并芘( BaP)等,总量在2.37Kg/t煤左右,以年产100万吨焦炭的焦化厂计算,年排放污
2、染物达3000吨。BaP、BSO是严重的致癌物质,因此行业内采用了多种工艺技术(包括装煤、出焦烟尘治理技术、干熄焦技术、弹簧刀边密封技术等)对其进行治理。国内尽管已经有了诸如宝钢这样的样板工厂,各企业配套的环保设施也日益齐全而先进,但总体上说,焦炉生产的环境污染问题仍很突出,如何用好现有设施、提高控制水平,并进而彻底解决焦炉烟尘污染是焦化行业面临的最主要的难题。1.2 我厂特点本厂焦炉采用焦耐院新型JN60型6M焦炉,设计能力年产冶金焦100万吨。主要工艺设备比较先进,自动化程度较高,环保设施也比较齐全。但因保障城市煤气供应的需要,生产比较紧张,对具体生产工程中的逸散控制更是艰难。我厂位于中心
3、城市(省城)边缘,离城市主干道约1km,离环城高速路约500m。随着城市扩展,已经被三面包围,高层住宅楼离焦炉仅200m。由于焦化行业本身给人的印象就是黄烟滚滚,加之集团公司原有的几个工厂已经对周边环境形成较大的污染威胁,导致环保部门对我们格外“重视”,清洁生产已经直接关系到了我们企业的生存。2.无烟焦炉的提出与难点分析焦炉生产中的跑烟冒火是最令人头疼的环保疑难,尤其是炉门的跑烟冒火,保持难、从冒到治更难。许多企业投产初期在清洁生产上都比较被动,顾此失彼。因此,我们及时组织对几个先进企业进行了考察,并提出了 “备煤无尘、炼焦无烟、净化无味”全方位创建“三无工厂”的理念。无烟焦炉就是“三无”之一
4、,其难度和重要程度均位居“三无工厂”之首。2.1 无烟焦炉治理的控制部位与存在的问题6m焦炉生产中的逸散控制点(泄露点)有1600余组,其中动态密封点1000余组,静态密封点600余组。控制数量大、难度高、标准严。根据类别不同,生产过程中的逸散主要表现在以下几个方面(如下表):表1序号重点部位存在的问题1炉门和炉门框密封不严密导致装煤后数小时内煤气泄露标准:2装煤操作密封不严、操作配合不协调引起烟尘泄露3装煤孔盖、上升管盖和轴头、桥管各部位密封不严或荒煤气导出不畅引起荒煤气泄露4出焦操作密封不严、焦炭欠火引起烟尘泄露5地面除尘站系统除尘吸力小;风机高速滞后;2.2 无烟焦炉治理的主要难点无烟焦
5、炉治理的主要难点主要表现在一下几方面:设备方面、工艺方面、生产方面。表2序号类别主要难点1设备方面炉门高度大,变形大、人工操作够不着、操作强度大;联结口变形设备自控不成熟、维护跟不上,导致无法使用;2工艺方面炉间缝处的石棉绳烧损严重,密封差;横排温度均匀控制难;蓄热室封墙窜漏严重,边火道部位焦炭成熟情况不良;3生产方面生产负荷大,检修时间少;人员少、操作程序繁复、泄露点多;3.治理方案与过程生产中的逸散控制包括操作、技术、设备、管理等各个方面,经过三年来的不断摸索,我们总结出了一些经验,提供给同行作交流,以期为焦炉污染治理提供一些参考。3.1 装满拉平是基础6米焦炉设备庞大,且大多采用螺旋装煤
6、,检修维护较为困难,因此增加了装满拉平的难度。一旦装不满,必将导致炉顶空间温度升高,荒煤气中的化学成分大量高温裂解,不仅严重影响化工产品的产量和质量,而且将堵塞系统管道、威胁稳定生产。由于管道阻力增加,系统运行压力增大,导致泄漏严重、操作紊乱。开工初期我们就曾深受其害,因此我们把装满拉平作为各项工作的重中之重来抓,采取了多种打破常规的做法,短期内取得了突破,为稳定生产打下了基础,焦炭和化工产品的产量、质量大幅度提升,系统泄漏也大幅度降低。按照挥发份同比,焦炭产量增加3-4%,煤气量增加1-2%。具体做法:1.平煤杆伸入长度和角度、装煤螺旋转速、角度等都定期组织调整,保证装满装匀。2.对各运行班
7、装满拉平实行量化考核,即每天都进行焦线抽查,对应各班挂钩考核。3.除了加强操作管理外,我们不断摸索改进操作方法,实行了二次补装煤工艺,解决了焦侧缺角问题,单炉产焦得到大幅度提高。表3 焦线与单炉产量、炉顶空间温度变化情况项目焦线mm炉顶空间温度单炉产焦入炉煤挥发份备 注2005年95087821.4927.08后半年已经开始治理2007年78075023.1424.313.2 责任落实是关键炉门冒烟是焦炉生产中跑烟冒火最主要的重点和难点所在。由于自动清铲设备无法正常使用,人工清铲环境差、强度大。因责任难分、监督困难、周期太长,我们在各运行工段分片承包的基础上,又增加了横铁到位与否包炉工段和出炉
8、工段“双包”挂钩办法,实现了炉炉清铲,解决了炉门冒烟的难题。为了进一步落实责任,采用了行业内未见的焦线日常测量、执行系数月汇总考核的办法,对各运行班装满拉平实行量化考核。即每天都进行焦线抽查,对应各班挂钩考核。由于责任直接和操作人员收入定量挂钩,积极性大大提高,一举扭转了装不满的情况。由于横排温度控制较难,环保要求又高,出炉冒烟不合格时有发生。针对这种情况,我们改变了焦炉调火监控的行业惯例,实行“全面炉温监控”管理,把横排温度监控日常化,并将各区段温度系数直接承包、量化挂钩至责任人,横排控制取得突破,横排系数由0.7左右很快提高到了0.95以上,基本杜绝了出炉冒烟情况,焦炉工艺管理提高到了一个
9、新水平。3.3 技改创新是保障尽管6m焦炉已经具有比较成熟的工艺和设备,但仍有许多不合理或不完善的地方。6m焦炉在设计上无法实现次序装煤的要求,我们采取了二次补装煤工艺以保证焦炉焦侧装煤无缺角;炉框冒烟问题出现晚但控制难度较大。如果更换,费时费力、风险大、影响生产,常规热态处理难度高、效果差。我们和有关厂家合作,采用新型黏结材料,并经过多次试验,首创了不停产炉间缝内侧喷抹工艺,解决了炉框煤气泄漏的问题;针对地面除尘站风机高速滞后和出灰系统故障多发的问题,我们对自控和排灰系统进行了技改;针对除尘接口密封不严的问题,我们采用新型材料,完成了煤车和拦焦车对位接口密封技改;针对出炉时焦侧炉顶冒烟严重,
10、实施了拦焦二次除尘技改,效果显著;利用新型保温材料,我们彻底解决了蓄热室封墙及两叉部的密封问题,大幅提高了焦炉边火道温度,保证了加热均匀。以上改进取得了明显的效果,逐步形成了良性循环,为清洁生产提供了保障。3.4 以调代修降成本6m焦炉炉门高度大、清铲难度大,导致容易变形,炉门冒烟大,如果不及时处理就会形成恶性循环,缩短使用周期。因此必须在加强清铲的同时,加强炉门调整力度,随时动态调节,以调代修。为此我们还设计制造了专用工器具,取得了较好效果。此外,为了降低成本,05年下半年开始炉门刀边、砖槽、小炉门等几乎全部翻修复用3次以上,节约备件费用100余万元。4.效果与结论我们坚持“效益让环保先行”
11、的理念,实施了一系列治理,焦炉生产的各类烟尘逸散得到了有效缓解,为企业获得“蓝色”(环境行为良好)标志打下了坚实的基础。经过三年不懈的综合治理,我们一方面增加了焦炭产量、保证了化工产品产率和质量,实现了经济效益最大化的目的;另一方面较成功的解决了焦炉生产跑烟冒火、污染环境的难题,初步达到了清洁生产的要求,改变了焦化生产“乌烟瘴气”的形象,为公司焦化厂在中心城市的生存和可持续发展打下了良好的基础。目前,我们的设备故障率明显下降,焦炉单孔产焦稳定在23.0t/孔;K均,k横排等系数已全部达至特级标准。统计数据显示,我们每年在以上环保方面的投入约需要150万元。目前焦炭单炉产量(与设计能力挥发份同比
12、)增加约3%(0.7吨/炉),年增加利润约3000万元;煤气泄漏减少(煤气产量额外增加)1%,年增加利润约300余万元。实例证明,搞好清洁生产并不是一定会赔钱。表4 主要经济和环保指标对比项 目治 理 前治 理 后对 比备 注焦炭产量21.023.14增加3-4%单炉焦炉耗热量23902273节约1-2%包括减少泄漏增加效益效益3300万元冒烟率10左右2%达国家一级关于焦化节能降耗问题的探讨刘 红(湖南华菱涟钢焦化厂)【摘 要】本文论述了当前钢铁工业焦化节约能源,降低耗热量应采取的具体措施和途径,通过详实的论证说明这项工作的潜力很大,应当引起广泛的重视和推广。【关键词】节能降耗 措施 途径0
13、.前言我国的钢铁工业能源,全部立足于国产能源,消费以煤炭为主,约占钢铁工业各种能源耗量的70%以上。节约能源是钢铁企业的主要问题,做为能源转换生产的焦化厂尤为突出。当前焦化工业的节能越来越受到各企业的重视,节能的核心是炼焦过程中的热耗,一方面要节约能源,回收显热,另一方面要降低耗热量。1.目前焦化节约能源的几项措施1.1 积极进行余热利用焦化企业的余热资源率很高,约占企业所消耗能量的30%以上,而余热资源利用率很低,焦化企业回收余热资源可以从以下两方面着手。 一是回收冷却水余热。焦化产品的余热大部分被冷却水带走,冷却水带走的热量占全厂总能耗的40% ,其中初冷却水带走的热量又占总热量的33%
14、,这部分热量应采取措施加以回收。二是回收产品及工艺过程等的余热。回收产品及工艺过程带走的热量约占焦化企业总能量的30% ,可采用干法熄焦,上升管汽化冷却等方式予以回收,焦炉耗热量中焦炭的显热约占40% ,干法熄焦可回收焦炭显热的80%。1.2 采取措施,减少焦炉散热焦炉表面散失热量的大小,主要决定于焦炉设计,但在现有焦炉的条件下也可以采取一些措施。如在装煤孔盖、蓄热室封墙、废气盘等部位都可以采用硅酸铝隔热材料,有些焦炉使用后效果显著,可减少炼焦耗热量2.547KJ/kg湿煤。1.3 提高计量用仪表和设备的完整性及准确性没有准确的计量手段,反映出来的能耗等数值也容易丧失其真实性。对焦化企业来说是
15、很大的一个缺陷,不利于焦化企业对吨焦耗热量的准确计算。1.4 采用先进技术,改革现有工艺采用先进的调温技术,装煤操作采取高压氨水喷射,冷凝水回收等工艺,采用先进的仪器仪表,高效的隔热材料等新技术都能达到节约能源的目的。2.降低焦炉耗热量的途径炼焦耗热量是指1kg 湿煤在焦炉炭化室中炼成焦炭所需要的热量,其中包括变成焦炭的结焦热,水分蒸发需要的热量以及焦炉炉体损失和废气带走的热量。它除了作为煤气耗热量的计算依据外,在技术上是评定焦炉结构完善,炉体严密程度,焦炉热工操作及管理水平的重要指标,在经济上也是炼焦消耗定额的主要指标。提高焦炉热效率,降低炼焦耗热量是改善产品质量,降低产品成本,节约炼焦能耗
16、的重要措施,它直接关系到企业的经济效益。2.1 降低焦饼中心温度和标准温度根据焦炉的热平衡可以看出,从炭化室推出的赤热焦炭所带走的热量是焦炉热量支出中的最大部分,约占40%左右。若以焦饼最终温度为1000计,焦饼温度每增减50,焦炭带走的热量增减5%左右。例如焦饼中心温度从1050降低到1000,若原耗热量为2310KJ/kg,则焦炭带走的热量可降2310x0.4x0.05=46.2KJ 左右。因此,在保证焦炭质量和顺利推焦的前提下,尽量使焦饼中心的最终温度维持在最低值。要降低焦饼中心温度,就要降低标准温度,而降低标准温度的前提是炉温必须均匀稳定,否则降低炉温后会使部分焦炭成熟不好而降低焦炭质
17、量,并容易造成推焦困难。所以把炉温调好,使其均匀稳定是提高热效率,降低耗热量的主要措施。2.2 降低炉顶空间温度从炉顶排出的荒煤气带走的热量也是较多的。在生产条件相同的前提下,炉顶空间温度取决于炉体加热水平的高低和焦饼高向加热的均匀程度。在生产中,改变炭化室煤的装满程度和炼焦煤的收缩度,也能使炉顶空间温度产生一定的变化。保证炭化室装满煤,减少荒煤气在炉顶空间的停留时间,降低炉顶空间温度,从而减少荒煤气从炭化室带走的热量。当结焦时间和装入煤料一定时,炉顶空间温度每降低10,炼焦耗热量可降低20KJ/kg 左右,因此降低炉顶空间温度对耗热量的降低也是有利的。2.3 减薄炭化室墙砖厚度为了快速炼焦和
18、节约能源,可以减薄炭化室墙的厚度,若墙厚减10mm,可增产7%10% ,节约能耗7%。据相关数据计算,墙厚每减1mm ,结焦时间可缩短5.46 分钟。2.4 选择合适的空气过剩系数aa值大小是影响燃烧的主要指标之一,使加热煤气与空气能有正确比例,对降低耗热量有较大意义。a值过大,燃烧所生成的废气量增多,废气带走的热量增加; a值过小,会使燃烧不完全,部分可燃气体损失,反而增加了炼焦耗热量。一般说来, a每增加0.1,对使用高炉煤气加热,耗热量将增加33.637.8KJ/kg;对使用焦炉煤气加热,耗热量将增加2125.2KJ/kg。空气过剩系数不仅影响耗热量,同时对焦炉高向加热和产品质量均有直接
19、关系,所以控制合适的a值并调节均匀很重要。2.5 焦炉的大型化一些研究表明,炉长增加对耗热量影响不大,而炉高影响则比较显著,在同一结焦时间,炉长相同的情况下,炭化室高3m 与4m 的炉子耗热量相差50.454.6KJ/kg 湿煤, 4m与5m高的焦炉耗热量相差16.825.2KJ/kg 湿煤, 6m高的炉子的耗热量接近于5m炉子的耗热量。2.6 降低小烟道温度降低从小烟道排出的废气温度,减少废气带走的热损失,可以提高焦炉的热效率和降低炼焦耗热量。一般情况下,小烟道温度降低25,焦炉热效率可提高1%,炼焦耗热量可减少2530KJ/kg。气体在蓄热室中分布均匀,可以提高蓄热面的利用率,气体的分布和
20、篦子砖孔排列有关,另外在生产中应保持格子砖清洁畅通,避免灰尘堵塞和高温烧熔。交换周期越长,格子砖换热效率越低,但交换时间如果过短,交换频繁对操作不利,并增加了交换时的煤气损失。加强炉体严密,加大蓄热室单位换热面积,尽可能使气流在蓄热室格子砖中分布均匀合理,选择适当的换向周期和合理稳定的焦炉压力制度等都有利于降低废气温度。2.7 加热煤气种类用高炉煤气加热的耗热量比用焦炉煤气加热时高10%20%。虽然烧高炉煤气时的小烟道温度比烧焦炉煤气时低,但烧高炉煤气时产生的废气量大,废气从烟囱带走的热量也多,同时因炉体和设备不严密而造成的漏失量也多,每次交换时上升气流蓄热室中的贫煤气直接流入烟道中,这些都增
21、加了炼焦耗热量。尽管用焦煤气加热时耗热量少,但焦炉煤气是优质的气体燃料,所以对复热式焦炉来说,如果条件允许,应尽可能烧高炉煤气,这对能源的合理利用,环境保护以及社会、经济综合效益等都有好处。2.8 降低装入煤水分由水蒸气带走的热量也是较多的,装入煤水分每变化1% ,炼焦耗热量就相应变化6080KJ/kg 。配煤水分的变化,不仅对耗热量影响很大,而且还影响焦炉加热制度的稳定和焦炉炉体寿命。当配煤水分变化频繁,而调火工作又不到位时,容易使焦饼过火或不熟,引起焦饼难推。为了不产生推焦困难,势必采用较高的标准温度,这就会进一步增大煤焦耗热量,所以,规定和稳定配煤水分是确保焦炉正确操作的主要条件之一。2
22、.9 寻求适宜的周转时间生产实践表明,一般大型焦炉的周转时间,当炭化室宽为450mm 的在18 20小时,炭化室宽为407mm 的在1618 小时,此时耗热量是最低的。周转时间每改变1小时,耗热量将增加1%1.5% ,短于上述周转时间,耗热量随周转时间的缩短而升高,周转时间长于2022 小时,由于标准温度不能随周转时间的延长而降低,造成焦饼提前成熟,焦炉的热工效率降低,耗热量随周转时间的延长而升高。2.10 炉体和设备的严密程度若炉体不严,蓄热室漏气率增大,势必增加加热煤气量,提高炼焦耗热量;若炭化室墙漏气率增大,使荒煤气漏进立火道内燃烧,表面上耗热量有所减少,但荒煤气漏失量直接与荒煤气发生量
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