对各种炼焦工艺及无回收焦炉的评述.pdf

第 !" 卷 第 " 期 燃料与化工 #$%/%1%6%+67 1+<$-<+06 -6= =+/%,<+06 09 ,0?%*-?+67 ;/0,%11%1 +6 <)% ,0$6%/<)%@0/+67 +6 0$/ ,0$6%/B ,0?% 0>%6(0**%6<-/B 在进入 "F 世纪的时候，尽管传统的高炉炼铁 工艺必将逐渐被直接还原炼铁工艺所代替，但在 "F 世纪前半叶，仍将以高炉炼铁工艺为主高炉 工艺的存在，焦炉必然伴随但焦炉工艺投资高， 且污染环境，炼焦煤源窄，因此不少国家针对上述 问题大力推进炼焦技术的改革 <世界各国对炼焦新工艺的开发 <= <德国的大容积焦炉 德国和其它西欧国家的实践表明，由于型焦和 无回收焦炉的焦炭都不能达到大型高炉炼铁，特别 是降低焦比的要求，所以倾向不改变目前的炼焦工 艺，为减少污染和提高效率而致力于扩大焦炉容 积由于操作次数的减少，泄漏点减少，再加上其 他环保措施，污染物排放量确实已大为降低，基于 上述思路，开发了巨型炼焦反应器但由于机械设 备更加庞大，投资费用和技术要求都很高，所以用 于工业生产的前景不大但按扩大焦炉容积的思 路，今后仍将建巨型炭化室焦炉。

?日本 @!60A?< 的炼焦技术 该技术的特点是将配入 2GH 的非粘结性煤， 在入炉前快速预热到 !2G I JGGK，使煤接近热分 解温度，以改善煤的粘结性，预热煤中的细粉热压 成型，而后与粗粒煤混合用管道化装炉故装炉煤 的堆密度提高L约 M2G?7 N *!O，焦炉用高导热性的 3G I 32** 的炉墙砖，在焦炉中加热至 3GG I MGGK 的焦饼，放入干熄焦预存段进行再加热使焦饼最终 温度达 F GGGK左右各国炼焦同行在等待该工艺 的工业实践结果 B俄罗斯和乌克兰的连续炼焦技术 已建成了 ! 孔工艺试验装置此工艺尚待工业 实践考验根据我国多年的直立炉生产经验，直立 炉的操作管理有一定的难度，直立炉一代的使用寿 命远短于室式焦炉在 FPPQ 年第三届国际炼焦会 议上，俄罗斯焦化协会仍然主张大力对现有焦炉进 行技术改造4 并采用德国技术改造其煤气回收工艺 和煤焦油工艺 C美国的无回收焦炉 美国由于生铁产量减少和喷煤等技术的应用，!本文得到周宣城和董海同志的协助，特此致谢 燃料与化工 !"#$ % 2做动力 开汽车、开飞机，利用 ;2和空气中的 <2组成燃 料电池开汽车以及家庭用电等等。

当然今后 ;2的 来源可以靠水的电解，电的来源可以靠太阳能 等但目前的太阳能的电转化效率在 237 以下 可以设想从煤中取 ;2，煤干馏是 ;2转化率最高 的，焦炭又可以转化成 ;2和 2燃料和提供芳香烃类及其下游产品的工业 那时的焦化工业应多出 ;2，少出焦，焦炉煤气净 化可以采用裂解工艺，把荒煤气裂解成还原气 焦化的化工产品主要是煤焦油和苯国内外市 场对苯和煤焦油产品是需要的我国煤炭贮量丰 富，焦化工业比重很大，我国焦化苯仍然有其重要 位置，全国产苯 13 = 83 万 9，而焦化苯约为 50 万 9，据化工部门预测，2333 年后，我国国内市场需 纯苯 4:3 万 9，必将出现较大缺口 煤焦油需充分利用由于高温煤焦油的组成特 点，至今仍是重要的有机化工原料，而且是若干特 种原料的主要或唯一来源目前全世界每年约消耗 033 万 9 多环芳烃，其中 807 来自煤焦油生产炭 素电极和高温炭砖等用的粘结剂则全部靠煤焦油 从总体看，煤焦油至今尚未得到充分利用和优化利 用煤焦油的组成复杂，深度加工技术先进的德国 能生产 233 多种产品煤焦油中一些含量较高的 蒽、菲、芴等组分尚未得到合理利用。

沥青占煤焦 油的 007 ，不提高沥青产品的档次和价值，就不 可能有高效益 第 !" 卷 第 " 期 燃料与化工 #$%，在美国阳光煤业公司建成年生产能 力 22 万 > 和最近建设并计划年生产能力为 5!! 万 > 的哈博钢厂焦化厂9还在美国宾夕法尼亚焦炭技术 公司建了一个年生产能力为 2 ;< 的试验厂:估 计这种工艺在美国还会有一定的发展 !" $新一代无回收焦炉的优点及存在问题 主要优点：!炼焦工艺流程简单；"无污水和 苯等排放；#因焦炉生产时炉内为负压，所以生产 中无烟尘泄漏；$废热得到利用送去发电；%一次 建设投资少既然新一代无回收焦炉从 ;< 年代就 提出，而投资又少，环保又好，为什么时至今日， 除美国和澳大利亚等少量采用外，西欧、日本以及 美国大部分焦化厂没有广泛采用而却孜孜以求的开 发炼焦新技术呢？这是因无回收焦炉本身存在着较 多的问题 !? "? 5我国山西侯马的 53 孔无回收焦炉 山西寰达公司在侯马建成了一座 53 孔的无回 收焦炉，"<<< 年 @ 月初点火投产，到 3 月中已生 产了 ""2 炉，产焦炭 ; <<，取名 ABC D 2< 型 清洁焦炉该焦炉采用捣固装煤，与焦炉配套的有 捣固站、推焦机、装煤车、拦焦机、熄焦车、废热 锅炉、简易煤场和配煤等，到现在为止实际已支付 的投资为 = <<< 万元左右9其中捣固站和四大机车 费用为 5 3<< 万，而这支付的 = <<< 万元中只包括 了 5 3<< 万元中的 22< 万元），也就是说每吨焦炭 的投资实际为 =<< 元左右。

在这 5<< 天左右的时间 里，出炉 ""2 次，平均每天出炉 " E ! 炉，由于每 天出炉次数太少4 其环境监测数据不能说明问题 寰达公司把这 53 孔焦炉作为试验炉，准备在此基 础上建年产 2 的焦化厂从已投产的 53 孔炉 看有以下几个问题 95: 炉体用高铝砖是错误的由高铝砖热胀冷 缩的特性和高温时玻璃相多的特性决定，高铝砖不 能用于这种焦炉因而这 53 孔焦炉寿命短9估计仅 在 ! 年左右: 9": 烟道相互联是错误的无回收焦炉是热装 热出，每孔的顶部和底部火道供应的空气量是控制 温度的重要手段，而互联烟道极大地干扰了空气量 的调节 9!: 炉体内部结构和护炉铁件结构不合理处 多4 现在炉体已出现多处裂缝，推焦后明显可见 9=: 将捣固和无回收焦炉结合起来，设备是关 键，特别是装煤车目前是每天出 " E ! 炉，而 2< 万的规模建成后，差不多每 !<*+F 出一炉，所以还 远不能说设备已过关 燃料与化工 !"#$ % : ，所以比机焦低 0 个百分点欧洲人 考察无回收焦炉后，认为至少低 焦用 35 2;> 煤，而 38 孔 无回收焦炉 3> 焦用 35 ?4> 煤，相差 3?;@A。

需要提 出的是这 3?;@A 都是宝贵的焦煤和肥煤 627 焦炭质量差灰分高，由于煤耗高，烧 掉煤料的灰分存在焦炭中，煤耗越高，灰分增加越 多，一般约增加 2 个百分点；"从结焦机理看，由 煤变到焦炭，中间要经过塑性阶段，在这个阶段产 生膨胀压力，这是形成致密焦炭结构必不可少的因 素，机焦由强度足够的炉墙与之抗衡，而无回收焦 炉由于拱顶空间大，使煤料自由膨胀，所以使上部 焦炭结构疏松，质量变差，即使捣固也难以完全消 除此影响，从这个意义上说，无回收焦炉的原料煤 源变得更窄，只适宜用低挥发分粘结性煤，这就是 欧洲人提出的无回收焦炉要用高质量和高成本煤料 的原因；#现代焦炉无论高向还是长向加热控制是 完善的，从而保证了焦炭均匀性而无回收焦炉由 于加热控制手段简单，所以焦炭的均匀性差这也 是美钢联宁肯用较高的价格买宝钢焦炭的原因 647 炉龄短，维修量大无回收焦炉之所以在 生产中基本无污染物排放，关键是靠炉内负压事 物有利就有弊，由于负压，大量冷空气进入，所以 炉口处极易损坏，需经常维修从澳大利亚和美国 已生产的无回收焦炉看，一代炉龄为 31 = 3< 年， 不到机焦炉的一半，再加上日常的大量维修工作， 所以无回收焦炉的一次性基建投资低的优点就不十 分显著了6从侯马的情况看，建 的厂初步设 计投资为 25 3 亿元，估计配套完整需 25 < 亿元左 右，则每吨焦炭投资要接近 <11 元7。

6?7 无回收焦炉仍有大气污染无回收焦炉热 装热出与改良焦或连体炉的冷装冷出比，其烟气中 的 BCD 和 B+, 排放量肯定会少得多但装煤出焦 也仍然有烟尘需要治理另外，无回收焦炉正常操 作时，拱顶温度在 3 4<1E左右，底部火道温度在 3 ?<1E左右，且为了不使游离炭带入废热锅炉， 必须供给大量的空气将游离炭烧尽由于高温和空 气量大，因而废气中的 FDG 和 ?，其中炭化室高 ?( 以上6含 ?(7焦炉生产能力 0 411 万 >，其中钢铁企业内部焦化厂焦炉生产能 力 目前焦炭的主要用户仍然是钢 铁，焦炭出口每年大体上维持在 3 111 万 > 左右， 在相当时期内，我国焦炭的总需求量6包括出口7大 体上将维持 8 111 = 8 的水平，最多不突破 3 亿 >从机焦的生产能力和总需求量看，已相差 不多，但在 ; ? 的总能力中有 2 111 万 > 左 右是中小焦炉的生产能力中小焦炉由于装备水平 低，大部分焦炉环境污染严重面对这种情况，我 国焦化工业将面临如下任务 !" #在政府方面要控制生产总量 不控制总量就会增产不增值，浪费资源和牺牲 环境其主要措施为：!坚决淘汰包括各种型式改 良焦在内的土焦；"中小焦炉损坏 3 座淘汰 3 座， 坚决不再建小焦炉；#城市煤气由于天然气和液化 石油气的大量应用，焦炉煤气作为城市煤气的市场 日渐缩小，所以审批新建和改造非钢铁企业的独立 第 !" 卷 第 " 期 燃料与化工 #$% 3< 只要采取措施和严格管理是完全能实现上述要 求的。

5"6 对新建焦炉或大修改造的焦炉> 要提高装 备 水 平 ， ! 尽 可 能 使 焦 炉 大 型 化 >" 要 按 ?9<42< ; 煤斗要用 密封套筒尽可能采用一次对位的推焦车和拦焦 车，采用悬挂式炉门，炉门用弹簧刀边，以减少炉 门的泄漏 !" !开发三种产品的焦化生产工艺 欧洲人针对化工产品回收系统的投入多，而提 出了开发两种产品焦化工艺结合我国的国情5传 统炼焦工艺基础大，现有钢铁企业还大量需要焦炉 煤气，煤焦油还大有用途6，以及将来直接还原需 要还原气，煤焦油的应用前景仍然广阔，特别是欧 洲人提出的两种产品工艺在技术上焦炉炭化室直接 与荒煤气热裂解器连接有相当大的难度，即用保温 的热集气管连接，热集气管也存在堵塞清理等问 题所以我们应当着手开发三种产品的焦化工艺， 即生产焦炭、煤焦油和还原气，控制冷凝温度，使 不产生剩余氨水还原气既可用于将来直接还原炼 铁工艺，也可做化工合成的原料，还可做其他能源 用据了解，从焦炉炭化室出来经冷凝脱除焦油后 的荒煤气5不产生剩余氨水6裂解技术，我国国内已 有基础，实施难度不大 !" &少量有控制地建无回收焦炉 上已述及> 美国新一代带热回收的无回收焦炉 工艺，既有明显的优点，又存在明显的问题。

面对 我国传统炼焦工艺的雄厚基础和焦炉煤气以及以煤 焦油为主的化工产品的应用前景，不可能大量建无 回收焦炉，也不应用无回收焦炉代替改良焦炉，从 炼焦方式来说，无回收焦炉是热装热出的改良焦连 体炉因此要结合我国国情> 但在某些地区如@ ! 有低挥发分的粘结煤或膨胀性大的粘结煤> "焦炉 煤气暂时没有用户> #电能有出路等条件下，尽可 能少量地建有带热回收装置的无回收焦炉也是可行 的但在炉体和护炉设备的设计上要精心，投产后 的维护管理要严格，努力使一代炉龄在 34 年以 上，并尽量减少日常维修量 ’收稿日期：#((( 年 )) 月* 刘晓明编辑 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 间要长> 以保证受热均匀，并吸收足够的热量 5"6 改质沥青开工前，可适当提高中温沥青的 软化点 5!6 中温沥青进入反应釜后应迅速升温烘炉 后釜底温度一般为 "44 A "B4C ，沥青入釜前温度 为 !74 A !B4C，入釜后反应釜及炉墙会吸。