干熄焦装置的能源回收及利用

干熄焦装置的能源回收及利用

张贵兵

河北省涉县天津铁厂  河北省邯郸市056404

摘要：钢铁工业是国民经济中的耗能大户，随着国家能源价格的调整，能源消耗已占钢铁生产成本。由于我国钢铁工业能耗较高，严重影响钢铁工业的竞争力，随着钢铁、能源价格与国际接轨，成为制约钢铁工业参与国际竞争的主要问题之一，在钢铁联合企业中，炼铁系统占总能耗的50％以上，污染也最严重。因此，炼铁系统节能一直是冶金企业节能和环保的重点，而在炼铁系统中，最大的节能和环保措施当属干熄焦。通过对干熄焦高压蒸汽并汽疏水外排造成能源损失问题，采用减温减压装置将高温高压干熄焦蒸汽并汽疏水减温减压为低压蒸汽回收利用。

关键词：干熄焦装置；能源回收；利用  

目前，我国钢铁行业发展迅速，节能降耗的潜力也是十分巨大的。钢铁生产的工艺流程长，工序多，既消耗能源，又产生二次能源，这些二次能源的回收利用会产生巨大的经济和环境效益。我国钢铁行业二次能源回收利用潜力巨大，很多重点大中型钢铁企业回收高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气来发电，或建设燃气-蒸汽轮机联合循环发电（CCPP）机组利用可燃气体发电。余热余能也是钢铁行业二次能源回收利用的重点。焦炉采用干熄焦回收的余热发电，高炉炉顶煤气压差发电（TRT）装置，转炉余热饱和蒸汽发电，烧结环冷余热发电，这些利用余热余能发的电，能够满足钢铁企业相当部分的电力需求。

一、干熄焦装置工艺

1、干熄焦工艺原理。干熄焦是相对湿熄焦而言，其基本原理为：干熄焦是利用惰性气体主要为氮气将焦炉生产的红焦在干熄炉内进行熄灭，惰性气体吸收热量后，进入锅炉，与除盐、除氧水进行热交换产生中压蒸汽，通过循环风机将惰性气体进行循环利用，干熄后的焦炭由排焦系统输送到后部工序，产生的蒸汽发电或供热。干熄焦能提高焦炭强度和降低焦炭反应性，与湿法熄焦相比，干熄焦焦炭抗碎强度提高了3％---5％，耐磨强度降低O．3％～0．8％，对于高炉操作十分有利。干熄焦除了可以免除对周围设备及建筑的腐蚀和对大气造成污染外，还吸收利用红焦83％的显热，产生的蒸汽可用于发电或外送，大大降低炼焦能耗。

2、干熄焦锅炉的工艺。干熄焦锅炉是干熄焦系统的重要组成部分，惰性循环气体在干熄炉中冷却红焦炭后，吸收了红焦炭显热的高温循环气体经一次除尘器除去粗颗粒粉焦进入锅炉，锅炉吸热产生蒸汽，被冷却的惰性循环气体经二次除尘器除去细颗粒粉焦，再由循环风机鼓入干熄炉继续循环冷却红焦。干熄焦锅炉按本体烟气系统、本体汽水系统和锅炉系统分别简述如下。

（1）锅炉本体烟气系统。吸收了红焦炭显热的循环气体从干熄焦炉冷却室出来，经一次除尘器除去粗颗粒粉焦后从锅炉入口进入，垂直往下先后流经二次过热器、一次过热器、光管蒸发器、鳍片管蒸发器、省煤器，最后从锅炉底部引出。

（2）锅炉本体汽水系统。锅炉给水由多级离心泵升压后向锅炉供水，除盐除氧纯水经省煤器预热后进入锅筒。锅筒炉水可以分为强制循环部分和自然循环部分。锅炉自然循环部分的锅筒炉水经锅筒下降管进入膜式水冷壁，炉水吸热汽化成汽水混合物经膜式水冷壁上升管回到锅筒。锅炉强制循环部分锅筒炉水由锅筒下降管经强制循环泵送入鳍片管蒸发器与光管蒸发器，炉水吸收热汽化成汽水混合物经蒸发器上升管返回锅筒。此两部分产生的汽水混合物在锅筒中进行汽水分离，饱和蒸汽由锅筒上部导出，经一次过热器升温后，进入减温器喷水减温，然后进入二次过热器继续升温，从二次过热器引出的蒸汽即为外供主蒸汽。

二、干熄焦高压蒸汽并汽能源回收利用

某钢厂热电车间干熄焦发电机组，焦化厂干熄焦锅炉产生的高温高压蒸汽通过蒸汽管道输送到动力厂热电车间干熄焦汽轮发电机组发电。

技术方案：在热电增设减温减压装置，把热电端的疏水管道直径从20mm 提高到 32mm。当蒸汽温度达到 300℃以上，把干熄焦高压蒸汽并汽疏水通过双减器减温减压后接入 3# 分汽缸供低压蒸汽管网利用，即回收了能源，又提高了管网的暖管速度，缩短并网时间，提高发电量。同时，将双减器的操作接入主控室监控电脑界面中，实现干熄焦高压蒸汽并汽疏水远程监控操作，降低劳动强度也提高了工作效率。减温减压装置是将过热蒸汽参数（对减温减压装置而言的高压力 p1，高温度 t1）进行减压，减温控制，通过本装置的水蒸汽可以精确达到生产工艺或用户需要的蒸汽参数（压力 p2，温度 t2）。减温减压装置由减压系统、减温系统、安全保护装置和自动调节系统分组成。其减压系统由减压阀和节流孔板组成，减温系统由混合管、喷嘴、给水分配阀、给水节流装置、截止阀、止回阀组成，安全保护装置由主安全阀、脉冲安全阀、压力表、温度计和蒸汽管组成。自动调节系统由给水调节阀、温度信号模块、压力信号模块、减压阀组成。本工程项目改造是将高压干熄焦蒸汽（压力 p1=8.4Mpa，温度 t1=480℃） 减温减压为低压蒸汽 （压力 p2=0.5Mpa，温度 t2=250℃）。工程方案：通过加装管道将原干熄焦蒸汽并汽疏水管引至新增的双减器进行减温减压后回用至公司低压蒸汽管网。热电车间干熄焦高压蒸汽并汽能源回收改造生产工艺简单流程图如图所示。

在图上，一焦至五焦干熄焦高压蒸汽并汽疏水管统一接到新增的疏水母管上，热电机组开机暖机并汽的疏水管也接到新增的疏水母管上，将干熄焦高压蒸汽疏水和开机暖机并汽的高温高压疏水接入新增的双减器，再通过分汽缸对外供低压蒸汽，既实现了高温高压蒸汽疏水余热回收，又实现低压蒸汽的供应，也避免了疏水过程产生噪音对环境的污染，使蒸汽得到最合理利用，达到了最大的经济效益。

三、干熄焦技术应用效果分析

1、干熄焦节能效果。干熄焦系统是利用惰性气体与从焦炉炭化室中得到的红焦在干熄炉中进行热交换，惰性气体在吸热后会将热量传给配套余热锅炉，锅炉中产出蒸汽主要应用于发电或其他工业用途，进而有效减少资源消耗。现阶段，我国配备的干熄焦装置产汽量通常为 0.5 t/t 焦左右，因此很多人便认为干熄焦便可节能 0.5t 蒸汽 /t 焦，这种思想存在着明显的错误。相反，干熄焦装置的蒸汽量与焦炭的损失量成正比。在焦炭燃烧和生产蒸汽时会有约30%~40% 的能量损失。

2、环保效果分析。在传统熄焦方式即湿法熄焦时红焦与水接触产生大量的酚、氰化物和硫化物，这些物质会随着熄焦产生的蒸汽直接排放到大气，严重腐蚀周围设备并污染大气。干法熄焦采用惰性循环气体在密闭性的干熄炉内与红焦进行换热冷却，整个系统中配备一整套除尘率达 99%以上的干熄焦除尘设备，只将达到环保标准的高净化气体排入大气，在很大程度上减少了对环境的负面影响。研究显示，干熄焦虽然可以有效减少酚、氰、CO以及焦粉尘的排放，但其自身的工艺特征也极大提高了二氧化硫的排放量。钢铁联合企业在生产中应用干熄焦技术后，焦化厂的酚氰废水经处理可应用于冲渣，从而有效减少外排量。独立焦化厂生产中，酚氰废水产量为0.3 m3/th。采用湿法熄焦工艺能够保证酚氰废水的有效处理和循环利用，并且还可利用循环水排放污水。如采用干熄焦技术，则无法有效实现酚氰废水的循环利用。虽然很多专家和学者均将研究的重点放在废水的有效处理和回收利用上，但是都没有大量的工程实例来检验，因此，在循环利用和避免外排方面存在着诸多的问题。

通过实施干熄焦高压蒸汽并汽能源回收利用改造工程方案，减少能源浪费和优化蒸汽利用，对公司的节能降耗具有重要意义。

参考文献：

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