焦化企业施行全部干法熄焦的可行性分析

袁 超

(山西焦煤集团 焦化产业局，山西 太原 030024)

干法熄焦是国家政策鼓励的节能环保、资源综合利用项目，具有减少污染、节约能源、提高焦炭质量等优点[1].从1985年我国引进第一套干法熄焦装置后，干法熄焦技术的应用在国内得到了快速发展，目前我国已经成为世界上系列最为齐全、处理焦炭能力最强、高中压蒸汽均可生产的干法熄焦生产技术应用大国[2].随着国家环境治理力度的不断加强、节能降碳技术的推广和钢铁工业大容积高炉对焦炭质量要求的提高，是否配套干熄焦装置将成为限制焦化企业生存发展的关键。

1 干法熄焦与湿法熄焦对比情况

1.1 技术与投资方面

1)湿法熄焦是在熄焦塔用水喷淋冷却熄灭焦炭，熄焦产生的水蒸气经熄焦塔顶而排入大气。湿法熄焦工艺有低水分熄焦、二次熄焦、稳定熄焦等，技术简单，容易操作，且投资较省。

2)干法熄焦是采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，并中压(或高压)蒸汽。干法熄焦装置的装焦、排焦及风机后放散等处产生的烟尘均进入干法熄焦地面站除尘系统除尘后排放。干法熄焦自动化水平较高，技术复杂，操作困难，且投资较高(100万吨/年焦化建设干法熄焦装置需1.5～2亿元)。

1.2 环保方面

1)湿法熄焦产生的水蒸气经熄焦塔顶而排入大气，其中含有氨、酚等有害或有毒物质，少量粉焦也被带入大气，污染周围环境。湿法熄焦吨焦约排放酚0.12 g、氨4 g、粉尘2.15～7.1 g.

2)干法熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，可以避免对周围设备的腐蚀和对大气的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦炉出焦的粉尘污染也更易于控制。干熄炉炉顶装焦及炉底排焦产生的粉尘以及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经脱硫装置(或烟气脱硫脱硝装置)、除尘地面站净化后再排入大气[2].干法熄焦吨焦约排放粉尘7.5 g、二氧化硫22.5 g[3].

1.3 能耗方面

从焦炉推出的红焦温度在900～1 100 ℃，红焦的显热占炼焦能耗的35%～40%.干法熄焦可回收利用红焦约83%的显热，吨焦综合能耗较湿法熄焦降低约20千克标准煤，湿法熄焦存在一定的能源浪费问题，同时干法熄焦存在0.9%～1.5%的焦炭烧损率[4].

1.4 焦炭质量方面

干法熄焦比湿法熄焦焦炭显微强度、机械强度以及热性能均有明显改善，M40可提高2%～5%，M10可降低0.2%～0.5%，反应性有一定程度的降低[5].

干法熄焦过程中焦炭缓慢冷却，降低了内部热应力，网状裂纹减少，气孔率低，因而其转鼓强度提高，真密度也增大。干法熄焦过程中焦炭在干熄炉内从上往下流动时，增加了焦块之间的相互摩擦和碰撞次数，大块焦炭的裂纹提前开裂，强度较低的焦块提前脱落，焦块的棱角提前磨蚀，这就能改善治金焦的机械稳定性，并且块度在70 mm以上的大块焦减少，而25～65 mm的中块焦相应增多，也就是焦炭块度的均匀性提高了。

干法熄焦时焦炭在干熄炉的预存段有保温作用，相当于在焦炉里焖炉，进行温度的均匀化和残存挥发分的析出过程；湿熄焦时焦块表面和气孔内因水蒸发后沉积有碱金属的盐基物质，使焦炭反应性提高，而干法熄焦过程不发生这种沉积，因而其反应性较低。

2 全部干法熄焦后存在的问题及解决方案

2.1 废水系统平衡问题

1)存在的问题。

目前焦化企业配套污水生化处理系统，通常采用A/O工艺，主要包括A2/O2、A2/O、A/O2工艺。生化系统处理后的废水COD、氨氮、挥发酚一般分别可达到120 mg/L、10 mg/L，0.3 mg/L，达到《污水综合排放标准》中二级标准要求，符合熄焦用水水质要求。大部分焦化企业将处理后的生化废水作为熄焦补充水，实现了企业循环利用，可做到不外排。

干法熄焦工艺不消耗废水，钢铁联合企业产生的处理后的生化废水可用于冲渣，可做到不外排。但独立焦化企业产生的生化废水循环利用途径有限，废水系统无法有效平衡。

2)解决方案。

钢铁联合企业可实现处理后的生化废水循环利用，独立焦化企业必须建设废水深度处理和浓盐水提盐装置，以实现废水零排放，达到废水系统平衡。但目前焦化行业中建设浓盐水提盐装置较少，少数建设浓盐水提盐装置的企业主要采用蒸发结晶工艺，浓盐水提盐技术的可靠性还在进一步探索，装置提取盐类进一步综合利用还存在一定的限制。

2.2 干法熄焦装置备用问题

1)存在的问题。

a)受常年高负荷、非均衡性操作及耐材质量、生产管理等因素影响，目前国内投产的干熄焦，特别是干熄焦砌体的使用寿命并不理想，绝大多数干熄焦需要1 年小修(需停产20～25天)，3 年中修(需停产45～50天)，5年大修(需停产60～70天)[5].国内大部分钢铁焦化联合型和大规模独立型焦化企业的焦炉均采用干熄焦为主、湿熄焦备用的熄焦方式。干熄焦装置停车检修期间无法进行干法熄焦，需采用湿法熄焦。如全部实现干法熄焦，则必须建设备用干法熄焦装置。现有焦化企业布局固定，由于可利用位置有限，新建备用干法熄焦装置难度较大。

b)建设备用干法熄焦装置后，如果采用一开一备的运行模式，计划性检修时，备用干法熄焦装置可提前升温，不影响干熄焦率，如突发异常情况，备用干法熄焦装置无法使用，为保证生产连续运行，需采用湿法熄焦；如果采用干法熄焦装置全开的运行模式，可实现全部干法熄焦，但会造成干法熄焦装置负荷率降低，吨焦综合能耗、运行成本增加。

2)解决方案。

a)新建企业配套建设备用干法熄焦装置，实现全部干法熄焦；根据企业实际运行情况，确定合理的运行模式，确保吨焦综合能耗、运行成本最优。

b)现有企业实施干法熄焦改造，采用干法熄焦为主、湿法熄焦为辅，干熄和湿熄混用的模式，熄焦塔采用双层折流板等高效抑尘设施。

2.3 运输、装卸车除尘问题

1)存在的问题。

a)干法熄焦粉尘产生点位较多，主要包括干熄炉炉顶装焦及炉底排焦产生的粉尘及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散、输焦皮带、焦仓筛焦楼、焦仓放焦口等部位，粉尘治理、人员操作及管理难度较大。

b)目前焦化企业生产焦炭的用户主要为钢厂，钢铁联合企业采用密闭皮带直接运输至炼铁料仓或料场。首钢迁安钢铁公司、燕山钢铁公司、广西盛隆冶金公司、宝钢德盛不锈钢公司等少数钢厂有干熄焦炭火车卸车装置，华菱钢铁公司、太钢集团、韶关冶炼厂、凌源钢铁公司等多数钢厂无干熄焦炭火车卸车装置，独立焦化企业无法采用火车销售干熄焦炭；首钢迁安钢铁公司、山西高义钢铁公司、山西建邦集团有限公司等部分企业可实现干熄焦炭汽车卸车。

2)解决方案。

a)配套建设完整的集尘和地面除尘站除尘系统，保证各个点位产生的粉尘能够有效收集、处理，达标排放。

b)干熄焦炭皮带输送机采用密闭方式，落料点设除尘器。干法熄焦装置和焦仓配套地面除尘站，并选择高效覆膜滤袋。

c)开发大型钢厂客户，并根据不同的客户选择不同的运输方式。有干熄焦炭火车卸车装置客户，选择火车运输焦炭；有干熄焦炭汽车卸车场所的客户，采用汽车或者集装箱运输焦炭；针对干熄焦炭无法卸车的客户，采取焦炭加水或者直接销售湿熄焦炭。

2.4 影响焦化企业产能释放问题

1)存在问题。

现有焦化企业实施干法熄焦装置改造，受布局影响，建设干法熄焦装置位置受限，可能建在焦炉端台侧或者更远的位置，造成单炉操作时间增加，影响产能释放。

2)解决方案。

焦化企业根据干法熄焦装置建设位置，充分分析干法熄焦和湿法熄焦单炉操作时间对产能释放的影响，在保证干熄焦率的前提下，采用干法熄焦为主、湿法熄焦为辅，干熄和湿熄混用的模式。

3 建 议

1)现有焦化企业备用干法熄焦装置难度大且多数焦炭用户无干熄焦炭卸车装置，因此现有焦化企业实现全部干法熄焦较为困难，建议现有焦化企业采用干法熄焦为主、湿法熄焦为辅，干熄和湿熄混用的模式，鼓励采用全部干法熄焦。

2)新建焦化企业布局灵活，可有效解决备用干法熄焦装置问题，不会因为干法熄焦装置年修而影响系统运行，钢铁联合企业和独立焦化企业都可以采用全部干法熄焦。