炼焦化学工序是一次能源炼焦煤经高温干馏转化成二次能源(焦炭、焦炉煤气、煤焦油等)的生产和能源转换过程,能耗占钢铁冶炼总能耗的20%左右,是钢铁冶炼节能的重要环节。
焦化工序能源利用
钢铁冶金炼焦化学工序中,冶金能源消耗、转化、回收及提高利用效率的过程。
- 英文名称
- energy utilization in coking process
- 所属学科
- 冶金工程
焦化工序中冶金能量输入项包括炼焦用煤、加热煤气等。
一次能源炼焦煤占焦化工序能耗的50%以上,在满足焦炭质量前提下优化配煤工艺,减少稀缺主焦煤用量,是焦化工序重要节能措施。煤调湿、煤干燥、型煤等技术可增加入炉煤比重,降低入炉煤水分,水分每降低1%可减少焦炉加热用煤气5%。
焦炉加热用煤气占焦化工序能耗的20%左右,加热煤气为焦炉1000℃高温干馏提供燃料。采用多段加热、蓄热室分格、废气循环、合理控制空气过剩系数等技术可有效降低焦炉加热用煤气量,提高焦炉热效率。
能量输出项主要是焦炭带出热量、焦炉煤气带出热量、焦炉加热废气带出热量和炉体散热等。
焦炭出炉温度900℃左右,带出的热量占炼焦能耗的37%左右。采用高温高压干熄焦技术可回收80%以上红焦的热量,吨焦可产生550千克左右的蒸汽或发电130千瓦·时及节水440千克。干熄焦技术是中国焦化企业必备的节能环保措施,已被广泛使用。
炼焦过程产生的粗煤气在上升管处温度为800℃左右,带出的热量占炼焦能耗的36%左右。焦化工作者正积极探索如何利用该热量的方法,至2018年,已在导热油蒸馏和煤干燥及高温裂解重整制氢等方面取得初步应用成果。
焦炉加热后排出的废烟气到达烟囱处温度为300℃左右,带出的热量占炼焦能耗的17%左右。利用焦炉烟道废气余热生产低压蒸汽,每吨焦炭可生产0.8兆帕饱和蒸汽0.1吨,工序能耗可降低5%左右。利用焦炉烟道废气余热蒸氨、硫铵干燥、煤调湿。结合焦炉排放废气脱硫脱硝技术合理利用焦炉烟道废气余热。
炉体散热带出热量占炼焦能耗的10%左右。采用性能好的新型隔热材料提高炉体严密性和隔热性,可减少5%以上炉体散热量。
提高焦化工序能源利用效率的主要措施有:①采用配煤专家系统合理利用炼焦煤资源。②采用大型化炼焦炉技术提高炼焦技术装备水平。③采用捣固炼焦技术节省优质炼焦煤资源。④采用焦炉自动化及加热优化串级控制提高炼焦热效率。⑤提高焦炭的干熄率,最大限度回收红焦热量。⑥合理配置煤气净化工艺流程,如采用负压蒸馏技术,减少直接蒸汽用量;利用循环氨水、初冷器上段冷却水的热量蒸氨和作为生产低温水的热源;管式炉废气利用;焦化废水深度处理回用等。⑦加强研发焦炉煤气及化工产品提质提效的技术应用,如:焦炉煤气制氢、制甲醇、制天然气(LNG),粗苯加氢,煤焦油加氢等。⑧提高设备负荷率,合理选择电机容量,减少设备空转率;炼焦炉地面除尘站风机、煤气净化鼓风机等大型电机采用变频调速技术,节电降耗。
现代化焦化企业能源利用的核心是优化利用、高效回收焦化过程的能量流,改善能源介质的品质,提高能量流的内部循环利用率。合理利用炼焦煤、提高炼焦生产效率、加强焦化生产自动化控制是节能降耗的有效措施,高效回收利用余热、余压是焦化工序能源利用的发展方向。
扩展阅读
- 姚昭章,郑明东.炼焦学 . 3版.北京:冶金工业出版社,2005.