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焦炉大型化是技术发展的必然趋势

来源:茂胜集团公司总工办 浏览次数: 日期:2013-01-26

        焦炉大型化是炼焦行业可持续发展的必然趋势,大型焦炉可明显提高劳动生产率,减少炼焦过程对环境的污染,并提高焦炭质量。

        一、顶装焦炉
        我国大容积焦炉及装备技术起步较晚。在上世纪80年代中期前,我国焦炉仍然是以炭化室高4.3m的58型顶装焦炉及其改进的80型焦炉为主,其炉组最大产能为90万t/a(2×65孔)。80年代中期,在消化吸收宝钢引进日本新日铁M型焦炉基础上,中冶焦耐院研制了炭化室高6.0m、单孔炭化室容积38.5m3的大容积焦炉,1987年第一座6.0m顶装焦炉在北京焦化厂建成投产,标志着焦炉大型化技术的开始并得到迅速的推广运用,这种炉型成为我国近年来的主流炉型。
        进入21世纪,我国钢铁工业迅猛发展,为适应国家钢铁工业可持续发展、节能降耗、环保以及高炉大型化发展要求,自2003年以后,山东兖矿国际焦化公司、太钢、马钢、武钢、沙钢等分别从德国引进7.63m超大容积焦炉并相继投产。由于从国外引进技术和设备建设超大容积焦炉存在投资高(引进技术费约2200万欧元)、适应国内炼焦煤种窄等问题,2005年中冶焦耐院自行开发了7.0m超大容积焦炉并在近几年国内新建项目中推广采用。
        目前,我国生产的顶装焦炉有4.3m,5.5m,6.0m,7.0m,7.63m 五种规格炉型。

        二、捣固焦炉
        将配合煤用捣固机捣实成体积略小于炭化室的煤饼后,推入炭化室炼焦称为捣固炼焦。捣固炼焦起源于德国,1882年德国最先采用捣固炼焦,从20世纪开始,捣固炼焦技术在一些高挥发分中等或弱粘结性煤储量丰富而焦煤缺乏的国家和地区相继被采用。捣固炼焦作为一种先进的炼焦方法,与传统顶装煤炼焦相比,煤堆密度由顶装煤的0.75t/m3左右提高到1.00~1.15t/m3,成焦后强度可提高3~6%,入炉煤料高挥发分弱粘结性煤或非粘结性煤配入量可达20~25%。
        2002年以前,我国的捣固焦炉生产规模较小,捣固焦炉炭化室高度为2.8m,3.2m,3.8m,与顶装炼焦技术相比发展较慢。主要原因是长期以来捣固机械不过关,炼焦煤供应相对充足。随着国家严格的节能降耗,环保和可持续发展政策的出台以及钢铁产能的急剧扩张,优质炼焦煤供给日益紧缺,我国捣固炼焦技术应运而生并迅速发展。
        2000年,中冶焦耐院开发的炭化室高4.3m JNDK43-99D型大型捣固焦炉,2002年底在山西茂胜集团公司首次成功使用。
        2006年,化二院开发的炭化室高5.5m捣固焦炉,在云南曲靖云维公司建成投产。
        2007年,中冶焦耐院与德国伍德公司合作开发的世界上最大的炭化室高6.25m捣固焦炉为唐山佳华公司采用,并于2008年底建成投产(4×46孔,220万吨)。目前,该炉型已国产化并得到迅速推广。
        2010年,武科大开发的6.0m捣固焦炉在河南平顶山中鸿煤化公司建成投产。
        短短十年间,我国捣固焦炉大型化技术开发与建设,取得了长足进步,使我国捣固炼焦技术步入世界先进前列。
        现在我国正在运行的捣固焦炉300多座,产能达到约1.5亿吨,(其中约75%为4.3m捣固焦炉,且大多建在独立焦化厂),每年相当于少用强粘结性焦煤、肥煤2000多万吨,大大缓解了我国主焦煤的供应。

        三、焦炉大型化技术经济优势
        焦炉大型化的特点是炭化室高,容积大,单孔产量高,具有明显的技术经济优势:
        1、基建投资省。焦炉大型化,同样的产量时,炭化室孔数减少,所以相应使用的筑炉材料、护炉铁件、煤气、废气设备等均减少,使基建费用降低。
        2、劳动生产率高。由于每班每人处理的煤量和生产的焦炭多,劳动生产率高,生产成本低。
        3、减轻环境污染。由于装煤、出焦次数减少,炉体密封面减少,泄漏机会减少,大大减少了生产过程中散发的污染物,同时,也节约了用于环保设施的投资和操作费用。以7.0m焦炉与6.0m焦炉相比,炼焦过程污染物排放总量7.0m焦炉比6.0m焦炉减少了30%以上。新开发的焦炉过程加热系统,采用分段加热复合燃烧新技术,使焦炉烟气中N0x含量降低25~50%。
        4、热损失小,热效率高。由于吨煤的散热面减少,热损失降低,热效率提高,加上蓄热室长向采用分格换热、焦炉加热计算机自动控制等新技术,使吨焦耗热量降低24000kcal。
        5、有利于改善焦炭质量。焦炉大型化,由于煤堆密度增大,有利于焦炭质量的改善。6.0m顶装炉煤堆比重由0.75t/m3左右提高到0.8t/m3,焦炭质量M40提高3~4%,M10降低0.5%;捣固焦炉煤堆比重达到1~1.15t/m3,焦炭质量M40提高3~6%,M10降低2~4%,反应后强度(CSR)提高2~5%。显著的提高了焦炭质量。
        6、占地面积小,吨焦投资费用低。(7.63m焦炉由于引进德国伍德公司和夏尔克公司专利技术和进口部分关健设备,吨焦投资大于国产6.0m,7.0m焦炉)
        7、焦炉机械使用套数减少,设备利用率提高,维修费用降低。
        8、捣固焦炉大型化除上述优势外,还突出表现在可比常规顶装焦炉多用20-25%的高挥发分弱粘性煤或非粘结性煤,少用主焦煤。除节约优质炼焦煤外,可降低吨焦入炉煤成本,具有明显的降成本效益。
        目前,全国炭化室高5.5m捣固焦炉, 6.0m顶装焦炉及以上大容积焦炉产能1.75亿吨左右,约占常规焦炉总产能的35%。山西省“十二五”规划要求,到2015年底,5.5m捣固焦炉,6m以上顶装焦炉产能合计达到5600万吨以上,占山西省焦炭总产能的约50%。
        焦炉大型化是技术进步、节能环保、可持续发展的必然趋势。目前世界上炭化室高度最高的捣固焦炉是德国迪林根焦化厂1984年建成的6.25m捣固焦炉,(我国于2007年合作开发的6.25m捣固焦炉在唐山佳华公司建成投产);炭化室高度最高的顶装焦炉是德国schwelgern焦化厂2003年建成的8.43m顶装焦炉,单孔炭化室有效容积达93m3,单孔产焦量达54.5吨。从技术经济比较分析,焦炉炭化室也不是越高越宽越好。以炭化室宽度为例,根据我国对炭化室宽350、450、500、600mm做炼焦试验研究表明,粘结性好的煤料在顶装宽炭化室焦炉生产出的焦炭各项指标均好,而采用粘结性差的煤料,其所生产出的焦炭M10、CSR性能变差,气孔率和气孔平均直径变大,气孔壁变薄。因此,要符合我国炼焦生产应多用弱粘结性煤而少用主焦煤的国情,炭化室不是越宽越好,而选择在450-550mm为宜。可使炼焦配煤范围宽一些,成本低一些。
        同理,炭化室越高,焦炉筑炉材料、焦炉机械设备等技术要求、制造难度相应提高,吨焦投资反而有可能增加。目前引进的7.63m焦炉采用德国技术,国产化程度低,投资成本高,短时间不宜推广。
        从我国现有焦炉炉型结构和使用情况来看,4.3m 捣固焦炉和6m顶装焦炉还是主力炉型(占总焦炉数的百分比较高)。近十年来,焦炉大型化发展迅猛,还有一个推广过程和技术消化巩固过程。在今后一段时期内,在现有焦炉一代炉龄结束后,可采用6.0m和6.25m捣固焦炉,取代目前的4.3m捣固焦炉;7.0m和7.0m以上国产化顶装焦炉取代6.0m顶装焦炉;目前新建焦炉按国家2008年版《准入条件》执行。同时,为节约优质主焦煤,应提高捣固焦炉产焦所占比重,并着重研究捣固炼焦技术和在3000m3、5000m3大型高炉的应用技术。

        附:不同规格焦炉参数比较表

 

 

 

炉型

顶装焦炉

捣固焦炉

  8.43m   (德国)

7.63m

7m

6m

4.3m

6.25m

5.5m

4.3m

生产规模(万吨/年)

260

200

150

110

200

220

220

120

炉孔数

2×70孔

2×60孔

2×60孔

2×55孔

4×72孔

4×46孔

4×55孔

4×44孔

炭化室尺寸(m)
长×宽×高

20.8×0.6×8.43

18×0.61×7.63

16.96×0.45×6.98

15.98×0.45×6

14.08×0.5×4.3

17×0.53×6.25

15.98×0.55×5.5

14.08×0.5. ×4.3

炭化室有效容积(m3)

93

79

48

38.5

26.6

51.4

40.65

26.68

周转时间(小时)

24.9

25

19

19

20.5

24.5

25.5

22.5

每孔装煤量(干煤、吨)

79

67

36

28.5

20.2

45.6

36.9

23.0

每孔推焦量(吨)

54

48.7

27.36

21.5

15.35

33.7

27.7

17.02

按200万吨/年产量计,每天推焦炉数(孔)

102

113

200

255

357

162

198

322

所属类别: 企业视角

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