焦煤气流分级调湿设备及工艺技术分析

2019-05-29张旺

山东工业技术 2019年14期

摘要：重点介绍了以焦炉烟道废气为热源、采用流化床干燥机设备的煤调湿工艺和焦煤分级工艺，煤调湿及焦煤分级工艺利用焦煤粒度分布的自有特性，将调湿技术与原料煤粒度分级相结合，可有效提高生产效率、降低能耗，符合当下节能环保、产业升级的政策要求。

关键词：分级调湿；流化床；节能减排

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.004

煤焦化行业是国民经济的重要支柱产业，我国是焦炭生产和消费大国，援引工信部公布的数据，2018年1-10月份焦炭产量累计3.6亿吨，同比下降1.0%，其中，钢铁联合企业焦化厂焦炭产9100万吨，同比下降4.9%，独立焦化企业焦炭产量2.68万吨，同比下降0.2%。2018年全年产量将超过4.3亿吨。同时，焦化行业产能严重过剩，预计2018-2020年之间，国内仍有约4000多万吨的焦化产能陆续释放，而行业集中度低、生产粗放、环保不达标等矛盾仍较为突出，产业结构亟待优化。

焦炉生产需消耗大量能源，同时产生较多气体、固体和液体等污染物，污染环境。目前，在国家供给侧改革及产业升级、节能减排的政策导向下，炼焦行业的降耗、节能、减排已刻不容缓。焦化企业只有通过一系列新技术、新工艺的应用才能实现行业的可持续发展。

煤调湿技术作为炼焦用煤预处理技术，是焦化行业节能减排的重要技术之一。通过采用该技术，可有效提高焦炉生产能力和焦炭产品质量，降低炼焦能耗，有利于保护环境，是国家鼓励的重点节能环保项目。

1 煤调湿技术设备及工艺的发展及应用现状

煤调湿技术是焦煤入炉前的预处理工艺，主要是指利用焦化厂余热，如烟道废气、干熄焦蒸汽或其它低压蒸汽等，对装炉煤进行加热，使其水分降低到6%左右，然后再装入焦炉的技术。从上世纪80年代日本新日铁研发该技术至今，已逐步发展了三代技术工艺，并得到大规模工业化应用。

目前煤调湿技术采用的热源主要有导热油、烟道废气、蒸汽。

（1）第一代导热油煤调湿技术：该技术利用导热油吸收上升管荒煤气显热，并在回转式的干燥机内完成间接加热，调节煤料的水分含量。该技术工艺流程复杂、设备多且投资大，目前已基本淘汰。

（2）蒸汽煤调湿技术：该技术属于第二代煤调湿技术，其原理是合理利用焦化厂区内工艺线内的低压蒸汽，包括干熄焦发电的背压及其他低压气源作为导热源，利用多管回转式干燥机内完成间接加热，达到调湿目的。该技术结构紧凑、流程简单，但设备较为复杂，成本及投资较高。其工艺流程见图1。

（3）利用烟道气进行煤调湿技术：焦化生产中产生大量的高温废气，第三代煤调湿技术是利用焦炉烟道废气的余热，并使用较为先进的流化床干燥机进行煤料调湿的技术。利用烟道废气余热进行流化床直接加热的煤调湿技术具有工艺流程短、设备投资少、操作成本低等特点，同时余热利用效率高、节能环保。

2 流化床设备技术的应用分析

近年来，焦化企业和科研院所积极研究和改进煤的气流分级分离与调湿工艺方法，将煤调湿与风选破碎工艺集于一体，能够集中上述两项先进工艺的特点和优势，不但能够提高焦炉产量、降低焦炉能耗及减少焦炉剩余氨水量等，实现烟道废气的合理有效利用。

济钢焦化厂是国内较早进行煤调湿工艺研发和应用的焦化企业，并已成功将焦煤分级和调湿工艺结合并应用和推广。该技术主要的工艺流程为：焦化的原料煤经给料装置进入床体内的筛板上，经筛板下气室内的一定温度的焦炉烟道废气吹动至流态化状态，移动隔板也以一定的速度推动物料向流化床尾运动，使炼焦用煤得以干燥，同时设定粒度的细颗粒物料首先分离出来，并将细颗粒原煤输送至上煤皮带；粗颗粒输送至破碎室进行破碎，再输送到上煤皮带与细颗粒原煤混合后送往煤塔。流程如图2所示。

烟道废气经过筛板参与物料流化的同时完成热交换，温度降低的废气汇集到总管后经过除尘器除尘后排入大气。此工艺将炼焦用煤干燥后水分从8～10%降至6%左右，将原料煤的细颗粒原煤粒度可控制在≤3mm。成功实现煤的分级和调湿，达到了预期的效果。

该技术在一套设备内以焦炉烟道废气为热源及其为动力源完成煤的干燥、分级及预热，进而能够提高焦炉产量、降低能耗、减少污染物排放等，同时利用焦炉烟道废气的余热，实现废热能源化利用。

采用该工艺后，处理能力为300吨配合煤/小时，年工作时间340天；装炉煤水分由8～10%降至6%，焦炉生产能力约提高5%；焦炭强度约提高3%；炼焦耗热量约降低310kJ/Kg；扩大了岩相不均一气煤在配合煤中的比例；避免了过细粉碎，控制粒度组成，提高了装炉煤的堆积密度。

3 分级调湿工艺设备的改进

煤调湿技术和风力分级技术都是国内外炼焦行业最为先进的煤预处理技术。煤调湿技术可将配合煤水分平均9%干燥到6%左右，达到提高焦炉装煤量、改善焦炭质量、高效合理利用废气余热等效果，具有良好经济与环保效益。

风力分级技术是通过风动实现煤不同粒级的分离，改善配合煤的粘结性，改善焦炭热态性能，同时仅粗颗粒煤通过粉碎机破碎，减轻破碎机的负荷、降低能耗。

分级调湿的综合优势：

以年产110万吨2x55孔6米焦炉为例，经分级调湿后入炉煤水分由11%降到6%，计算节能指标。

（1）焦炉年消耗湿煤量为165万吨。

（2）焦炉本身可产生的烟道废气量约为251996Nm3/h。

（3）流化床运行需要的烟道废气量约为197554 Nm3/h。

（4）焦炉加热可节省的煤气量为125025206 Nm3/a。