干法熄焦关键技术在焦化工业中的应用.doc
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1、干法熄焦技术在焦化工业中应用 案例分析概述 济南钢铁集团总公司始建于 1958 年,干熄焦工程 96 年正式开始开工建设, 99 年 3 月建成投产。济钢焦化厂既有 42 孔焦炉 4 座,年产焦炭能力可达 110 万吨,四座熄焦系统焦炉原配有两组湿熄焦装置。干熄焦装置由熄焦、循环、锅炉发电和除尘四个系统构成,它是在既有焦炉及其湿熄焦系统相配备状况下,改湿熄焦系统为干熄焦系统。该工程是国家经贸委批准立项节能环保示范工程,其工艺设备国产化率达 90% 以上,耐火材料、除尘系统、汽轮发电系统以及干熄焦建筑构造等国产化率达到 100% 。 工程投产运营后,不但回收了炼焦余热资源生产蒸气以用于发电,并且
2、提高了焦炭质量,改进了大气环境和职工工作条件;减少了炼焦比,增长炼铁喷煤量,提高了高炉运用系数,从而达到减少能源损失,综合运用能源目。 案例研究目 通过对实际项目研究,着重从理论、应用、市场潜力及经济效益等方面分析改湿法熄焦为干法熄焦先进性、可行性和必要性。 节能效果 干熄焦系统投入运营后,不但可以回收炼焦余热资源,并且提高了焦炭质量,减少了能源消耗,全年总经济收益为 9399.36 万元。 按年产干熄焦炭量 92.3 万吨计,回收蒸汽 445635 吨 (450 、5.4Mpa ,用于发电 ) ,经济效益 6217.81 万元。 与湿熄焦相比多回收焦粉 0.99% , 9137.7 吨,节约
3、资金 195.55 万元。 炼铁产量增长,效益 561.23 万元。 节约焦炭,效益 1554.72 万元。 炼铁喷煤量增长,效益 139.4 万元。 炼铁一级品率提高了 11.87% ,增长效益 730 万元。 每年减少二氧化碳排放 31197 吨 项目总投资 该项目设备总投资 22886.47 万元。 投资回收期 项目投资回收期为 2.7 年 合用对象 凡冶金行业焦化工业炉上仍采用湿法熄焦公司均可采用。 案例源单位 济南钢铁集团总公司 监测单位 金陵石化公司能源测试站 改造前系统运营状况 济钢焦化厂在没有应用干熄焦工艺技术时,四座焦炉原配有两组湿熄焦装置,布置在焦炉两端。湿法熄焦在生产过程
4、中产生大量蒸汽排放到大气中,白白挥霍掉宝贵余热资源, 1000 左右赤热焦炭所含热能,按年产焦炭能力 116 万吨计算,约可产蒸汽 47 万吨,用于发电,全年可达 3920 万 kWh 。此外,在湿法熄焦过程中,大量有毒、有害物质和粒度较细焦粉夹在蒸气中挥发飘散,对熄焦设备导致强烈腐蚀,给工作环境带来严重污染。 系统改造及方案选取 济钢干熄焦工程是在既有焦炉状况下将改焦系统熄为干熄焦系统,依照既有焦炉生产能力,每小时生产 120t ,拟定建设 70t/h 干熄焦装置 -35 t/h 余热锅炉 2 套及其配套发电机组,原湿法熄焦熄焦塔暂作备用。考虑到济钢实际,干熄炉布置在 3 号、4 号焦炉中部
5、,打破了干熄焦装置与焦炉垂直排列老式方式,为不断产改造创造了先决条件。同步参照上海宝钢干熄焦装置,对乌克兰原设计进行了改进: 1 发电方案由抽凝式改为背压式发电,余热锅炉由高压锅炉改为次高压锅炉,这样既有助于热能综合运用,更符合焦化厂用蒸汽需要,又省去了抽凝发电所需庞大循环水系统,也解决了高温、高压余热锅炉需要从国外进口问题,节约了投资。 2 新建除盐水站,采用先进反渗入膜解决技术,由济钢自己设计,防止原有软水站设备解决技术无法保证干熄焦余热锅炉用水水质规定。 3 对干熄炉耐火砖衬在消化原有技术基本上进行全面优化。 4 氮气循环风机采用变频调速技术调节风机风量,实现了自动调节进锅炉烟气温度。
6、干熄焦生产工艺流程 由焦炉生产温度约为 1000 赤热焦炭排出装入焦罐车中,焦罐经牵引、提高移送至熄槽上部,从加焦口将焦炭放入干熄槽预存室,预存一定期间后下行至熄焦室,并与逆流惰性循环气体 N2 进行热互换,冷却后焦炭经排焦装置从排焦口排出,再经皮带转运至筛焦楼筛焦、储存,供炼钢(炼铁)用。被加热后循环气体出干熄槽后经降尘解决进入余热锅炉,再次进行热互换,其中余热锅炉产生蒸汽送往发电机组发电,而换热后温度下降循环惰性气体则由鼓风机再送至干熄槽循环使用。 改造后实际运营状况 济钢干熄焦工程于 1999 年 3 月 2 日试生产,投入正常运营至今一年 半时间,其运营状况表白,不但干熄焦炉、余热锅炉
7、、汽轮机和发电机等重要设备运营可靠,性能达 到了设计规定,并且水解决系统、除尘系统、废水排放以及噪声等均符合国家关于原则规定。投产初期,存在着熄焦不均匀影响生产能力(实际干熄焦炭量占额定干熄焦炭量百分数)问题,通过一系列调节实验,有效地提高了其生产能力。由于 1# 、2# 焦炉红焦成熟不抱负(设备老化, 69 年就投用),只能某些干熄,剩余仍用湿法熄焦。 此外,由于发电并网困难,影响了发电生产。余热锅炉产生蒸汽经减温减压成 1.0MPa,300 供其他车间用。从 年 7 月 28 日开始发电。据记录每发 1kWh 电耗 11.4kg 汽。 1999 年 69 月通过不同负荷下生产标定,证明了涉
8、及牵引、提高、装焦、排焦、除尘、气力输送等各个环节干熄焦焦炭系统以及发电系统无论是单机作业,还是联合运作都基本安全、可靠,两套干熄焦系统运营正常,都达到了设计生产能力。 项目监测状况 济钢焦化厂能源管理制度非常完善,为咱们监测提供了详尽数据及有关资料。在关于人员配合下,咱们对干熄焦系统运营进行了热工测试,并对某些能耗记录数据进行了校验。由于 1# 、2# 焦炉某些焦炭成熟不好,不能装入干熄炉内(即不能实现所有干熄),对干熄炉生产能力提高有一定影响,因此咱们模仿了实现所有干熄状况下节能效果,依照焦化厂改湿熄焦系统为干熄焦系统先后 28 个月产焦量、能耗及产汽量(均折算为标煤)等原始数据记录、监测
9、和计算分析,得出了如下结论: 1 干熄焦装置投入运营后,每吨焦产汽( 5.4MPa 、450 )约 0.45 吨,自 1999 年 7 月至 年 7 月其合计节能量如图二、三所示。 2 回收余热用于发电,每发 1kWh 电耗蒸汽 11.4kg ; 3 与湿熄焦相比多回收焦粉 1% ; 此外节约了湿熄焦运营费用,高了焦炭质量,减少了炼铁焦比等效益。 市场潜力 济钢干熄焦工程是在国内炼焦工业发呈现状比较落后状况下提出。国外如日本、德国等已普遍推广应用,国内除宝钢(引进日本设备和技术)建有干熄焦并正常运营外,济钢属第二家正常运营。蒲东煤气厂是全套引进乌克兰技术和设备,于 1994 年开始运营,但运营
10、效果不好。而济钢干熄焦实现了国产化率 90% 以上,又是在既有焦炉状况下改湿熄焦系统为干熄焦系统。 据不完全记录,国内既有大小焦化厂 140 余家, 400 余座焦炉,其中大中型以上焦炉 120 余座,年产焦炭 5000 余万吨,按产汽率 0.45 计算,拥有可回收蒸汽 2250 万吨,若用于发电,年发电量 58 亿千瓦时,价值 26 亿元。潜在效益则更大,可见干熄焦技术在国内既有焦化厂改造中将有很大市场潜力。 案例源公司评价 我公司干熄焦工程引进国外先进技术与核心设备,采用乌克兰国家焦耐设计院和济钢设计院共同设计、合伙制造、技贸结合方式,达到对干熄焦技术、设备消化、吸取并实现国产化,国产化率
11、达到 90% 以上。通过与乌克兰合伙设计,济钢已全面掌握了干法熄焦技术,对干熄焦装置总体布局、熄焦工艺、核心设备设计、制造和选型以及电气、仪表控制,热力、发电、水解决、集尘等配套工程设计等各专业领域有一整套成熟技术,具备了干熄焦设备制造、安装、调试等一条龙服务能力。 我公司干熄焦工程国家经贸委批准立项节能环保示范工程,它是回收炼焦余热和改进操作环境一项先进工艺技术,也是国家重点支持和推广一项新技术,它成功投运提高了焦化工业装备水平和焦炭质量,大大地改进了大气环境,特别是将红焦热量所有回收运用,从而达到了杜绝能源损失和能源综合运用目。因而我公司干熄焦成功投运和明显经济效益、社会效益无疑将对推广干
12、熄焦技术国产化起到典范作用,也必将对推动国内焦化工业发展发挥积极作用。工艺流程焦炉生产工艺为:通过洗选炼焦煤运进厂后,在各煤车间进行配煤和粉碎,输送煤焦车间贮煤塔,然后经装备车装入炼焦炭化室炼制焦炭。再通过干熄焦和筛分工段分级,即获得各级炭产品。炭化室荒煤气经冷凝回收其中各种化学产品,煤气净化后供炼钢、轧钢和都市煤气用。由于干炼焦工程仅是对焦炉系统进行技术改造,为此,只列出干熄焦工艺流程(见图27)。1焦炭运营工艺由焦炉推出红焦排入装在焦罐车上焦罐中,焦罐车接焦后,由电机车牵引运往于炼焦装置,由牵引装置将焦罐牵引到提高机井架中心。然后,提高机将焦罐模移到干熄槽上部。焦罐底板自动启动,焦炭即放入
13、干熄槽预存室上部。加焦完毕,焦罐提起(此时底板自动关闭)运营至提高机井架。此时,加焦斗自动离开,装料装置将盖关闭。空焦罐由提高机降落到焦罐中间托架上。再由牵引装置将焦罐推向罐车底盘。在预存室内所有焦炭温度逐渐均衡。红焦在预存室内预存15小时左右,下行到熄炼焦室。并被与其逆流闭路系统循环气体熄灭,熄焦室上部四周布有通向下集气环道斜道。灼热气体从上环道导人余热锅炉。鼓风装置位于干熄槽下部。鼓风装置设有扇形阀,焦炭借助扇形阀均匀排下。由排焦装置下焦室排到槽下运焦机(见图28焦炭运营流程)。2干熄焦气体循环工艺焦炭由循环于“干熄槽锅炉”闭路系统气体熄灭。循环气体从沉降室进入余热锅炉,惰性气体在余热锅炉
14、内进行热互换产生余热蒸汽,热互换后隋性气体温度降到170190度,然后循环气体进入循环风机吸气管,再由风机送到干熄槽底部鼓风装置再次进行循环(见图29)。三、重要污染源和污染物及防治办法干熄焦工程项目重要污染源有干熄焦生产工艺过程中产生废气以及推焦、排焦、转运过程中产生废气,另一方面有少量废水、废渣和噪声。1重要污染源和污染物(1)废气。推焦系统。从炼焦炉排红焦经焦车落入焦罐,在推入拦焦车落人焦罐过程中,产生废气污染,废气量约20立方米小时,原始烟气含尘浓度12克立方米。重要污染物为烟尘、二氧化硫。熄焦系统。在红焦由焦罐导入干熄槽及冷却后焦炭,由熄焦室底部排焦机排到运焦皮带机过程中,产生大量烟
15、(粉)尘污染。每个干熄槽有6处排气(扬尘)点,总风量为75000立方米/小时,含尘浓度15克立方米。重要污染物为烟尘、二氧化硫。氮气循环系统。干熄焦用惰性气体重要是氮气,循环量为100000立方米时,冷惰性气体由循环风机送入干熄焦炉与焦炭进行热互换,热互换后惰性气体含尘浓度1013克立方米。该气体先经重力沉降室粗除尘后,进入余热锅炉冷却,然后再经陶瓷多管除尘器解决后循环使用。为维持干熄槽内压力,减少装焦时预存室排放有害气体及焦尘,循环气体多余量通过循环风机后放散管放散。重要污染物为烟尘、二氧化硫。(2)废水。干熄焦工艺自身不消耗工业水,仅熄焦室顶部环形水封耗水为552立方米/小时。其废水来源重
16、要为湿法除尘排水和软水站排污水。湿法除尘排水量50立方米/小时,软水站排污水约36立方米小时。重要污染物有pH、氰化物名SS、COD、挥发酚、石油类等。(3)废渣。废渣重要是除尘器除下焦粉。年产量为30,900吨。(4)噪声。干熄焦生产过程中使用两套鼓风装置,四台循环风机,两台除尘器引风机。风机噪声均为95db。2.污染防治办法干熄焦与湿熄焦相比,虽然不产生有害蒸汽污染大气环境,但干炼焦生产过程中仍产生扬尘污染及少量废水及噪声污染。为有效防止生产过程中排放各种污染物污染周边环境,设计中对各个产生污染生产环节均采用了有效防止办法。(1)废气解决设施。由于影响焦炉生产,推焦除尘装置延期至安装。熄焦
17、系统除尘干熄焦系统6个排尘点处设有吸尘罩,收集起来含尘气体进入一套二级净化解决系统。一级为陶瓷多管除尘器,二级采用湿式凝聚除尘器。氮气循环系统放散气体治理冷却焦炭所用惰性气体由于循环使用,因而不会对周边大气环境产生污染。但循环系统放散多余气体(已通过重力沉降室和陶瓷多管除尘器解决)有也许对周边大气环境产生污染。为此,放散系统设有湿式除尘器,设计解决能力5000立方米小时放散气体经湿式除尘器解决后外排。(2)废水解决设施。湿式除尘器废水解决设施。湿式除尘泥浆水约50立方米/小时排往沉淀池,解决后废水外排。软水站排污水解决系统。软水站排污水最大概36立方米小时,由水泵通过管道排入焦化明沟。熄焦室顶
18、部水封水解决。熄焦室顶部水封水用量32立方米/小时,属净热废水,其溢流水量少于1立方米小时,流入地下皮带通廊积水坑,由水泵抽出排入焦化水池。(3)废渣治理及综合运用。除尘器除尘后焦粉,年产量30900吨,进入集尘站,用车外运,作为球团厂和烧结厂原料。(4)噪声防治。为减少噪声,对风机采用减振、消声办法,在厂房噪声较大岗位设有隔音操作室,以及选用低噪音设备等。(5)绿化。为改进和美化厂区环境,厂房周边、公路铁路两旁植树、种花、种草进行绿化,共种植草坪260平方米,占工程占地面积2,可绿化率为100,起到了降尘隔噪作用。(1)防治污染办法效果防治废气污染办法效果(见表221)由废水监测成果看出:厂
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- 干法熄焦 关键技术 焦化 工业 中的 应用
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