治理炼焦污染的有效方法_干法熄焦
2005年3月水力采煤与管道运输第1期
治理炼焦污染的有效方法—干法熄焦
魏飞 李淑民 王咏
(唐山市环境保护研究所, 河北唐山063000)
[摘要] 以先进的干熄焦工艺代替传统的湿焦工艺, 焦炭质量, 著的环境效益。, , 体情况, [] [] []A [文章编号]100620898(2005) 0120036204
干法熄焦的工艺流程和主要设备如图1所示。装满红焦的焦罐车由电机车及横移牵引装置输送到提升机井架底部。提升机将焦罐提升到干熄炉炉顶, 然后把焦炭装入干熄炉。在干熄炉冷却室中, 焦炭与惰性气体直接进行热交换。焦炭冷却至230℃以下后, 经排焦装置卸到带式输送机上, 再转输去筛焦系统。
冷却焦炭的惰性气体由循环风机通过干熄炉底的供气装置鼓入干熄炉, 在冷却室与红焦进行换热, 当排出干熄炉时, 气体温度约为900℃。热的惰性气体经一次除尘器除尘后进入干熄焦锅炉换热, 再经二次除尘器除尘后, 由循环风机加压通过冷水预热器冷却至150℃, 最后送入干熄炉循环使用。
除尘器分离出的焦粉, 由专用输送设备将其收集在储槽内, 以备外运。
干熄焦的装入、排焦、预存室放散及风机后放散等处的烟尘均进入干熄焦地面站除尘系统, 进行除尘后放散。3 干法熄焦的优越性
1 前 言
在过去的很长时间内, 炼焦行业一直采用湿法熄焦技术, 即把炼成出炉的高温焦炭在熄焦炉中淋水降温。这种熄焦方法的缺陷显而易见, 上千摄氏度赤热焦炭遇冷水后, 会产生携带大量含有多种有害物质和粉尘的水蒸汽向空中抛洒散落, 严重污染周围环境。目前, 人类对于社会经济的可持续发展高度重视, 控制环境污染呼声日益高涨。在这种背景下, 摈弃炼焦行业造成严重污染的湿法熄焦工艺, 代之以干法熄焦应是当务之急。2 干熄焦技术211 干法熄焦原理
干法熄焦(Coke D ry Q uench ing , 简称CDQ ) 是利用温度不高的惰性气体(一般为燃烧废气) 在干熄炉中与赤热红焦换热, 从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体的温度大大升高, 可高达900℃, 将其送入蒸汽锅炉生产蒸汽。然后, 再把经过锅炉被冷却的惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。如此往复循环, 在实现了清洁熄焦的同时, 回收利用余热。212 干熄焦的工艺流程36
干熄焦工艺具有三大优点:避免湿熄焦对环境的污染, 回收红焦显热和提高焦炭质量。
311 减少环境污染
2005年
3月治理炼焦污染的有效方法—干法熄焦第1期
图1 焦炉干法熄焦工艺流程
炼焦车间采用湿法熄焦, 每熄1t 红焦就将015t 含有大量酚、氰硫化物及粉尘的蒸汽抛向天空, 严重地污染了大气及周围的环境。由于污染治理费用高昂, 在炼焦投资中所占比例越来越大, 已成为炼焦行业生死攸关的问题, 致使一些工业发达国家不再新建和改造焦炉。因此, 治理湿法熄焦污染的意义十分重大。干法熄焦利用惰性气体在密闭系统中将红焦熄灭, 并配备良好的除尘设施, 不污染环境。另外, 建设集焦炉装煤和出焦为一身的地面站系统, 能有效地治理炼焦制气厂在装煤及出焦生产中产生的烟尘。同时, 利用干熄焦余热生产蒸汽(5～6t 蒸汽需要1t 动力煤) 发电, 又可减少燃煤对大气SO 2和CO 2的排放。一般地说, 年产100万t 焦炭的焦化厂, 如采用干熄焦技术, 每年可以减少8～10万t 动力煤燃烧对大气的污染。312 回收红焦显热
出炉红焦的显热约占焦炉能耗的35～40%, 这部分能量相当于炼焦煤能量的5%。如果将其回收并充分利用, 可以大大降低冶
金产品成本。采用干法熄焦, 可回收约80%的红焦显热, 即由每吨红焦回收的热量可加热生产压力为319M Pa 的450℃蒸汽0145～0. 6t ; 另一方面, 对采用喷煤粉技术的高炉来说, 干法熄焦生产的焦炭有利于提高煤粉喷吹量, 节能效果更加明显。313 提高焦炭质量
与湿法熄焦相比, 干法熄焦提高了焦炭的质量, 主要表现在以下几个方面:使焦炭M 40提高3%～8%, M 10改善013%～018%; 提高了块度的均匀性; 降低了焦炭的反应性。这对降低炼铁成本, 提高生铁产量极为有利。国际上公认, 采用干熄焦焦炭, 可使大型高炉焦比降低2%, 而高炉生产能力却提高1%。在保持原焦炭质量不变的条件下, 采用干熄焦可以使强粘结性的焦、肥煤配入量降低10%～20%, 有利于保护稀缺的优质煤炭资源和降低焦炭成本。因此, 采用干熄焦焦炭炼铁是钢厂在高炉容积不变条件下提高产量的切实可行的方法之一。
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4 干熄焦技术的发展和应用411 国外干熄焦技术的发展
从20世纪20年代到40年代, 许多发达国家开始研究开发干熄焦技术, 但一般规模较小, 生产也不稳定。进入60年代, 前苏联的干熄焦技术取得了突破性进展, 实现了干熄焦稳定生产, 并在大型焦化厂推广应用。, , 70t 56t h 干
广泛应用。到目前为止, 在原来苏联范围内的
各国中, 约有40%的焦炭采用干法熄焦生产; 在日本, 至20世纪90年代中期, 共有干熄焦装置31套, 其中17套的生产能力在100t h 以上。目前, 有60多个干熄站的150; 由德
。
1985年, 上海宝钢引进日本的4×75t h 干熄焦装置正式运行; 与此同时, 上海浦
熄焦装置。随后, 在完善干熄焦装置和开发研
究方面做了大量工作。首先, 对加料和供气装置及焦罐等做了比较大的改进, 并在循环系统中增加了节能设施, 使其气料比降低了近20%。从而, 不但使单炉处理能力提高到200t h , 还大大降低了生产费用; 其次, 在自动控制方面, 实现了“全自动”无人操作; 第三, 由于采用了地面站除尘, 使环境进一步得到改善。上述技术进步标志着传统的干熄焦技术已发展到成熟阶段。
20世纪80年代, 联邦德国发明了水冷壁式干熄焦装置。它是在传统干熄焦工艺的基础上, 将冷却栅和冷却壁置入干熄炉内, 并把干熄炉的断面由圆形改为方形。同时, 在排焦和干熄炉的出气方式方面进行了根本改进, 实现了干熄炉中用于冷却惰性气体与被熄红焦的焦炭下降及气流上升的均匀分布, 大大提高了换热效率, 使得气料比降至1000
3
m t 以下。另外, 由于循环气体的流速降低,
东煤气厂也引进了前苏联2×70t h 干熄焦
装置, 并于1994年投产; 1991～1999年, 宝钢二期、三期的两组4×75t h 和济钢2×70t h 干熄焦装置也先后建成。迄今为止, 我国
共有17套干熄焦装置运行, 另有鞍钢2×70t h 传统式干熄焦装置正在建设中。41212 我国干熄焦技术的应用前景
目前, 国内仅有宝钢、上海浦东煤气焦化厂、济钢和首钢等四家企业的17套干熄焦装置投产运行; 而在建干熄焦装置的企业只有鞍钢一家。由于发达国家刻意控制本国焦炭生产, 国内钢铁产量的迅猛发展, 极大地刺激了炼焦企业的建设。据不完全统计, 中国大小焦化厂140余家, 拥有400余座焦炉, 其中大、中型以上焦炉120余座。在这些焦炉中, 除了上述5家钢铁企业的焦炭生产采用了不足20套干熄焦装置外, 其余均仍使用湿法熄焦工艺, 熄焦装置有数百套之多。随着社会经济发展对环境保护的要求越来越高, 干熄焦技术的应用潜力十分巨大。另外, 我国目前年生产焦炭5000多万t , 如采用干熄焦工艺, 可以回收大量的红焦显热。按前面所指出的余热回收率计算, 可生产蒸汽2250万t , 年发电量可达58亿k W h , 价值26亿元, 经济效益十分可观。由此可见, 干熄焦技术在焦化厂的改造中有很大的市场潜力, 其应用前景将相
(下转第33页) 当广阔。
传统干熄焦工艺中的一次除尘器被省去, 整
个循环系统大大简化。在除尘方面也有所改进, 风机后的放散气体由地面站处理后再经过燃烧放散, 大大减少了CO 的排放。412 干法熄焦的应用现状和在我国的应用
前景
41211 应用现状
传统的干熄焦技术在前苏联和日本得到38
2005年3月煤矿提升设备的简易诊断第1期
成的机械振动则显著加剧。诊断轴承故障的油阻尼法是基于油的润滑和阻尼可明显地减少振动这一事实。当向有异常的轴承内注入新油时, 如果是轴承存在故障, 则加油后故障信号会明显减小, 而过一定时间后, 振动信号又会逐步恢复到原有状态。反之, 如果轴承不存在故障, 则向轴承注入新的润滑油后的较长时间内, 其振动信号将不会或只有微小变化。
214是缺油, 同时也会诱发振动变化。判断异常较为简便的方法是看轴承温升的幅度大小和速度。缺油表现:温升速度较快、触摸烫手, 同时振动强度增加、音响变大。油质变差:温升速度缓慢平稳, 手感温热, 振动音响变化不大。密封损坏或异物堵塞等产生的摩擦故障:温度上升迅速, 手感烫热难耐, 振动变化较小, 这时用手转动轴颈则感到转动阻滞。如果再采用脉冲计测试, 则更有利于对故障做出准确的判断。3 诊断实例
端的轴承座上。
测试中发现左端测点的温度变化较大, 且测试仪测得的该点位移、速度及加速度值与标准样本相比相差较大, 听诊器未发现异常音响。为了判断轴承是否有问题, 对轴承进行了加油处理, 。, , , , , 而其他测点信号变化不大, 这更说明了上述分析判断的正确性。
经停机检修发现, 拆卸时轴承外圈从轴承座孔内自动脱出, 证实判断准确。检修后异常现象消失, 设备恢复正常。
一般说来, 进行设备故障诊断不但需要对设备的结构和性能了如指掌, 同时还应有丰富的实际运行和检修经验积累。只有具备这些条件, 才能得到满意的诊断结果。
[参考文献]
[1] 王宜1设备振动简易诊断技术1机械工业出版社,
1990
[2] 曲梁生1机械故障诊断学1上海科技出版社, 1996[3] 虞和济1振动诊断的工程应用1冶金工业出版社,
1998
诊断对象为阜新矿务局王营子矿主井提升机。该设备主要由电动机、减速器和卷筒等部分组成, 采用双电机拖动(其中一个备用) 。电机额定转速为741r m in , 减速器为人字齿单级减速, 卷筒所用轴承为双列向心球面滚子轴承(型号为3506) 。监测点选择在卷筒两
(上接第38页)
[作者简介]
张铁平(19602) , 男, 辽宁工程技术大学职业技术学院副教授。1983年毕业于阜新矿业学院, 1995年获硕士学位。
[收稿日期]2004211211
5 结 论
生产实践证明, 采用干法熄焦工艺, 是回收红焦显热、防止湿熄焦粉尘对大气污染和
提高焦炭质量的一个好方法。随着世界性能源短缺的不断加剧和我国能源需求的快速增长, 以及国家环保法规的不断完善, 特别是对工业企业环境治理要求的不断提高, 干法熄焦的节能和环保优势必须得到充分发挥。目
前, 炼焦行业焦炉数量大且多采用湿法熄焦工艺, 环境污染严重, 亟待改造治理。因此干法熄焦技术的推广应用势在必行, 其市场十分广阔, 潜力巨大。
[作者简介]
魏飞(19692) , 女, 唐山市环保研究所工程师, 1992年毕业于华东理工大学能源化工系, 发表论文数篇。
[收稿日期]2004210212
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