钢铁厂焦化红焦直接气化技术的探讨与研究

李 明

（承德中滦煤化工有限公司，河北 承德 067002）

焦化厂红焦直接气化技术的气体品质高，出炉气中CO+H2含量大于95%。节能效果明显，气化过程中有效利用焦炭显热。更环保，可将焦化产生的污水全部利用，做到焦化污水零排放。常压固定床红焦气化的应用推广将影响现有焦化的大格局，为焦化企业带来可观的利润。

1 气化焦气化技术的发展

气化焦简单来说就是一种工业生产物品，其中工厂在原有的焦碳炼制基础上加入其他的成分，所使得炭衍生出新的产品。一般工人会依据当地的自然环境和人口需求选择不同的材料进行加入，大部分企业都会将无烟碳和石油焦等材料作为主要媒介，并其中放入一定的化学药剂，将这些原碳材料进行充分粘合，从而形成新的焦炭产品。这种宣传方式并没有在国家内部取得明确的标准，许许多多的企业都是胡乱任意的进行投放，导致制造的焦炭产品呈现出不同的生产特点，国家对焦炭产品也没有明确的规定，多数企业都是加入一定的灰份，硫份，挥发份等，这些材料会对环境产生严重的破坏，特别是大部分化学材料都蕴含一定的气化性，伴随着炭的化学作用在不断深化，气化焦会呈现出不同的反应强度。由于焦炭比其他的燃烧产品更具使用优势，特别是其内部的挥发份产量较低，出现气化废水后，内部的含酚量也相对较小，在处理焦油和水的过程之中也更加方便快捷，因此焦炭产品在化工业发展的初级阶段就已经被作为原料深度应用。焦炭化工业发展之初，焦炭呈现出了无可比拟的材料优势，即使国家内部没有明确规定实际的添加规格，但是气化原料早已被应用在空气发生炉之中，并对我国的焦炭化工业发展做出了巨大的贡献。其操作过程如下:将焦炭加入到锅炉之中之后，国有企业可以将干空气作为其中的气化药剂，并将焦炭进行气化。产生气体的主要构成是氢气和一氧化碳，但是工业企业在操作过程之中很容易出现问题，特别是把空气作为气化剂后炉内的温度控制便会出现困难，当温度过高时，炉内的灰渣会出现烧结，严重情况下会损坏生产设备，甚至造成严重的质量问题。为了控制出口的温度，研究人员做出了一系列的变革。

2 红焦显热回收

当将焦炭推出焦炉时，焦炭的温度通常很高。由于它的数量大和温度高，散发出大量的显热。焦炉热平衡的计算表明：红焦炭产生的显热约占焦炉提供热量的36%～40%。在正常情况下，一吨焦炭的显热约为14.65 亿焦耳。对于年产1 万吨焦炭的焦化厂，焦炭每年带走的热量为879×106百万焦耳，相当于3 万吨标准 煤释放的热量。当然，由于各种不可避免的热量损失，红焦炭的显热无法不可能全部回收。新的工业化焦炭熄焦方法一般可回收70%～78%的显热。即使以低限计算，它每年也可以收集615.3×106百万焦耳的热量。近年来，我国每年生产约3400 万吨焦炭。如果采用新的熄焦方法回收热量，则节能效果可观。

例如在气化剂中加入一定的水蒸汽，使得原有的温度降至1100℃～1200℃。在整体的钢铁厂焦化生产之中许许多多的企业都广泛的应用了干熄焦技术，它能有效的控制生产过程之中的水气排放，从而减少一些化学污染物的出现，氢化物、焦炭份尘都会造成空气质量的大幅下降，工人为了进一步改善生产技术和生产质量，可以有效的在焦炭生产之中运用干熄焦技术替代原有的水熄焦技术，以上技术的更新拓展能够有效的降低电力能耗，帮助化工企业实现较大的能源运用，除此之外，干熄焦技术有效的贯彻了节能减排政策，在我国的钢铁焦化厂内部实现了广泛的拓展，进一步对我国的环境保护做出了巨大贡献。

3 排焦温度高带来的不良影响

工厂施工过程之中会因为操作不当引发严重的生产问题，举例来说，在实际生产应用之中，如果不能有效的执行干熄焦系统利用就会造成严重的设备损坏。工人在产品生产过程之中会使用较长时间的干熄焦系统，伴随着惰性气体与焦炭的不正常接触以及一些工作人员的不恰当处理，就会让排焦温度产生失控现象，国家对焦化厂的生产排料温度具有明确的标准，有关文件指出，设计要求的最高排焦温度不能超过205℃，温度过高会产生以下恶劣现象:第一，当温度过高时，会使得运输过程的皮带产生严重损坏，特别是焦炭在运输过程之中需要借助一定的辅助工具，大多焦炭被放置在传送带上，如果温度过高，就会使得传送带的温度也会逐渐上升，高温的焦炭会让皮带产生一定的毁损，伴随着运输时间的加长，这些毁损会逐步的扩大，严重情况下还会发生皮带断裂现象，造成严重的后果。第二，温度过高时会使得红焦热回收功能不健全。简单来说，排焦温度过高会使得大量热量堆积在焦炭上，而伴随着焦炭的运输，焦炭内部存储的热量也会被带出生产系统，降低设备的工作效率和工作质量。第三，温度过高还会影响干熄炉的使用寿命和使用效果。焦炭的温度过高也会毁损干熄炉的内壁，甚至严重情况下还会导致干熄炉内部的焦炭红焦层下移，进一步降低生产效率和生产质量，干熄炉内部因为热量不均匀会使得焦炭的生产率大大下降，受热不均也会影响焦炭的成功率。排焦温度的影响因素主要包括以下几点：第一，干熄炉内部红焦会自上而下的进行循环，冷却气体也是从下往上蔓延，红焦与冷空气在干熄炉内部实现密切接触，进而实现温度的转换，但是在实际中的具体应用却不能有效推进。第二，由于焦炭本身的原因，造成内部受热不均。特别是一些焦炭的堆积密度相对较大，那么其温度变化情况也会受到影响。第三，焦炭与循环冷却风接触的时间在炉内也会具有明显的差距，接触时间不同，所造成的排焦温度变化也会出现巨大差距。

4 红焦气化炉的特点及优势

红焦汽化炉的结构特点使得其在化工业生产之中更具优势，他的出现是结合干熄炉、BGL 炉等优势具体研究出的新型焦化生产设备，该项设备没有明显的缺点，同时也不存在任何的技术风险，在生产过程之中更加可靠安全。其主要原理是应用其中的常压气化在生产过程之中有机结合，但是由于在炉中的物料温度具有显著差别，使得当前企业生产过程之中与过去相比具有明显的碳转化率和气化强度。举例来说，红焦气化炉更加先进科学，首先，红焦气化炉内部具有更高的高温气体还原层，这一装置的主要作用是帮助出炉器提高有效成分，从而加大CO 与氢气的含量。其次，碳气化过程之中，该炉可以有效地加强焦炭显热，从而大幅度的降低气化之中的原料消耗，节约能耗资源，帮助企业实现更高的生产效率。再而，这种气化炉的造气方式与传统的气化炉具有很大差别，连续常压汽化是红焦气化炉的突出特点，还能有效的改善废物排放状况，降低空气中的污染物含量，进而有效地提高空气质量。红焦气化炉能够有效的控制内部材料之间的耦合程度，使得氢气生产更加科学低耗。最后，该生产炉能够有效地帮助工业生产降低废气废水产生，特别是传统生产模式之下，工业企业会产生大量的废弃物，这些废弃物会对环境造成严重破坏，红焦气化炉能够有效地实现废物利用，节约污水处理成本，帮助企业降低生产价格，实现更大的经济效益和社会效益。

5 红焦烘炉方案

5.1 干熄焦烘炉应具备的条件

（1）红焦运输设备，上料装置和卸料装置的所有单体均符合试运行条件，系统联动装置也符合试运行条件。焦炭冷负荷联动试验合格，对准控制和调试完成，动作可靠，辅助系统正常工作。

（2）干熄焦主体的测量，检测和控制系统（温度，压力，流速，相关文件级别，限制等）已投入使用并可以正常工作。

（3）气体循环系统风扇及辅助设施已通过试运行。风扇的转数和风量可以正常调节，并且测量，检测和控制系统（温度，压力，流量，振动等）已经投入使用并且可以正常工作。

（4）干熄焦锅炉清洁工作已完成，并由锅炉检查协会（Boiler Inspection Institute）认证。锅炉系统炼焦炉的每个单元都通过了测试。所有调节阀，截止阀和溢流阀均经过安装和调试，并且可以投入使用。测量，检测和控制系统（温度，压力，流量等）已投入使用，并与中央控制室中的显示保持一致。

（5）冷焦运输皮带机系统、环境除尘、除盐水站都应试车合格，投入运行。

5.2 红焦烘炉实施方案

进行红焦烘炉过程之中，相应工作人员需要遵循以下分配方案：第一，工人在开始生产之前，首先要检查各项装备的实际运行状况，确保内部的各项工作设备符合正常的工作状态，在开始工作之前，负责人员要检修内部的机械、电气，保障生产安全。第二，工人在进行烘炉之前要完成相映的准备工作，例如将原有的干熄炉进行堆砌，安装相应的堵板，并关闭锅炉的人孔门，查看锅炉的密封状况，确保内部的循环系统具有良好的气密性。第三，再次检验装置循环系统的相应功能，关闭炉内的空气导入孔，并将锅炉底部的放水阀以及循环风机底部的放水阀进行打开，完成打开任务之后，有关人员要查看预存段的压力调节状况，确保炉盖的闭合程度，进而明确循环气体管道上的工作问题。控制锅炉的具体水位，确保其水位在-50mm 处。第四，装入红焦，并联系主控室，通知相应的工作人员控制设备，在锅炉开始工作之后，负责人员要确保各项信息符合生产要求，一旦操作过程中出现问题，有关人员要及时的手动调整，避免因为不正常现象导致安全事故。

6 结语

节约能源，降低能源的消耗量是当前国家和企业发展亟待解决的问题。目前从钢铁企业着手改革，实现钢铁焦化厂节能降耗的目标。鉴于此，我们可以采取红焦显热回收、减少焦炉散热、降低蒸汽消耗、实现节能化管理等措施，增强钢铁焦化厂员工的节能降耗意识，在实际工作中根据企业的特点，运用先进的技能技术和科学的管理经验，促进冶金焦化的可持续发展。