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低碳绿色焦化产线的转型研究

日期:2012-05-07 15:06:10  点击:

祝仰勇  宁述芹

(济钢集团有限公司化工厂  250101

  要:总结了济钢在建设低碳绿色焦化产线的节能减排技术研究与开发,指出了低碳绿色焦化产线的研究方向,对低碳绿色焦化产线的发展有一定的指导作用。

关键词:低碳绿色  节能减排

1  前言

焦化是炼焦煤通过干馏、实现焦炭及其关联产品的生产、分离及重构的工艺模式,是清洁能源转化的流程工业,长期以来被社会惯以高资源消耗、高环境污染的行业。随着社会的进步与发展,尤其是科学发展观的提出,低碳绿色生产也成为社会对焦化行业的新要求。济钢焦化专业近几年来坚持以技术创新为动力,引进、消化、吸收国内外先进技术,大胆自主创新,研发了煤调湿、集气管压力模糊控制、干熄焦、负压蒸馏、化工零蒸汽生产等一批具有自主知识产权的焦化新技术,提高了资源利用率,降低了工序能耗,改善了环境,初步构建了低碳绿色焦化发展的新模式。

2  低碳绿色焦化模式是实现可持续发展的必然选择

2.1 焦化行业节能减排潜力巨大

焦化是能源转换工厂,生产每吨焦炭消耗1.331.35t洗精煤。徐匡迪院士指出:目前钢铁企业尚有30%的余热、余能未被回收利用,其中,焦化过程约有50kg/t焦。在钢铁生产过程中,大量CO2是伴随着能源消耗过程产生的。钢铁工业排放的CO2占人类总排放的5%,而在中国要占到11%以上,其中焦化过程CO2排放占钢厂排放总量的24.46%,相当294.34kg/t钢,在低碳经济时代,减排压力巨大。

2.2 焦化行业生存的需要

面对煤炭价格居高不下、焦炭价格下降、产品质量要求越来越高、成本压力、市场压力越来越大,在如此环境下,焦化要想生存,必须节能减排,积极消化增支减利因素,实现企业效益的稳定提高。

2.3 焦化行业履行社会责任实现可持续发展的需要

随着社会的进步,人们越来越重视环境,实施了《焦化行业准入条件》,对排放污染物的控制也日益严格,2010年上半年,国家又把SO2CODNOXNH3-N4种主要污染物纳入排污交易中,进一步增加了企业支出。面对污染治理压力,企业不消灭污染,就被污染消灭,焦化行业只有从源头治理,追求物质流、能源流的闭路循环,逐步降低直至消除污染,才能实现可持续发展。

3  低碳绿色焦化产线模式

3.1 低碳绿色焦化产线模式的定义

低碳绿色焦化产线就是贯彻落实科学发展观,研发节能减排焦化技术;以市场为导向,开发生产绿色清洁焦化产品;使全部资源得到高效利用,全部污染得到有效控制,最终实现可持续发展。

3.2 低碳绿色焦化产线的涵义

低碳绿色焦化产线模式,就是贯彻落实科学发展观,开发应用清洁节能生产新技术,发展循环经济,从根本上降低焦化过程的资源消耗总量和污染物排放总量,变资源-产品-污染物排放单向流动模式为资源-产品-再生资源循环利用发展模式,提高资源、能源利用率,实现生产高效化、产品洁净化和环境无害化,推动焦化行业持续发展。

4 低碳绿色焦化产线的转型研究

4.1 煤焦产线能节减排技术开发与应用

煤焦产线是煤经配合、破碎、输送和高温干馏及熄运焦过程,以得到优质冶金焦为目的。煤焦产线节能减排主要是炼焦耗热量的降低、余热的回收利用及煤焦尘的综合利用。

4.1.1 开发应用大型室内煤库储配一体化工艺代替露天煤场。焦化厂一般采用露天煤场储煤,大风煤尘飞扬,暴雨冲刷煤堆,既造成了炼焦煤损失,又污染了环境。实施大型室内储煤技术储配一体化工艺,用室内煤库取代露天煤场、堆取料机,并与配煤系统直接连接,占地面积小,缩短了工艺流程,减少了煤料损失。

4.1.2 开发应用炼焦煤气流调湿分级一体化技术。煤所含水分在炼焦过程中变为水蒸汽进入煤气中,


冷却后成难处理的剩余氨水;焦炉加热产生的废气排空带走输入热量的17%。开发应用炼焦煤气流调湿分级一体化工艺技术,利用焦炉烟道热废气在干燥、分级一体化流化床内对配合煤进行干燥、气流分级,降低配合煤水分,并将轻质、细颗粒煤直接分离炼焦,回收了焦炉烟道废气余热,减少了CO2排放和剩余氨水量,降低粉碎机负负荷。

4.1.3 开发应用煤尘的资源化高效回收利用技术。煤料储运及炼焦过程中产生的煤尘,在化产系统形成了难处理的化产废渣,即损耗了原料,又污染了环境。采用煤尘氮气浓相气力输送和高、低压组合成型工艺实现煤尘的清洁高效处理,有效实现了煤尘和化产废渣的资源化综合利用。

4.1.4 开发应用高压氨水清扫炉门技术。传统的人工或机械清扫炉门法,清扫不干净、不彻底、炉门密封不严,浪费了煤气,污染了环境。开发应用高压氨水清扫炉门技术,利用高压水喷枪产生高压高速的水流对炉门不锈钢刀边、密封槽以及耐火砖进行全方位、高效率清扫,实现了炉门管理的自动化,提高炉门密封质量,杜绝炉门外泄烟气现象。

4.1.5 开发应用集气管压力模糊控制技术。集气管压力不稳易造成焦炉放散。研究应用焦炉集气管压力模糊控制技术,应用模糊控制基本原理动态调配初冷器前吸力,解决了多座焦炉间煤气压力的耦合振荡问题,降低了煤气放散率。

4.1.6 研制应用自除尘式加煤车。炼焦装煤扬尘和加煤时的荒煤气外溢,既造成了煤和煤气的损失,又严重污染了环境。研发了自除尘加煤车,采用螺旋给料和球面密封导套装煤、非燃烧、干式烟尘净化技术,收集的煤粉又掺入装炉煤使用,既提高了除尘效率,又回用了煤尘。

4.1.7 实现焦炭全干熄,节能减排。红焦带走了约占焦炉输出热的37%,水熄焦既浪费了水源,又污染了环境。自19993月消化吸收乌克兰技术、国内第一座国产化干熄焦装置建成投产,发展至今,已建成投产干熄焦装置5套,即70t/h2套、100t/h150t/h160 t/h干熄焦装置各1套,实现了焦炭的全干熄,有效回收了红焦显热,降低了水耗,改善了环境。

4.2 化产系统节能减排技术的开发与应用

    焦化化产系统主要包括煤气净化回收及焦油、轻苯精制,是以得到高附加值产品为目的的。节能减排的重点是提高能量转换效率、化工零蒸汽生产及化产尾气治理等技术的研发。

4.2.1 负压脱硫技术的研究与应用。国内一般HPF法脱硫布置在鼓风机后,需将煤气预冷至2530再脱硫,而硫铵工序又需对煤气预热,浪费了能源。研究开发了负压脱硫工艺,将脱硫装置布置在鼓风机前、电捕后,合理利用了煤气温度梯度,同时减少了脱硫尾气排放。

4.2.2 化产零蒸汽生产技术的应用。化工蒸馏一般用蒸汽作为加热介质,蒸汽本身就是一种劣质能源,蒸馏中,蒸汽吸收分离物质的部分化学物质而冷凝下来,成为难处理的焦化废水,造成了能源、资源的浪费。开发以导热油代替蒸汽用于化工生产的高效用能新技术,如无蒸汽蒸氨、导热油蒸苯和导热油用作加热介质等技术,提高了能源利用效率,减少了化产废水的产生。

4.2.3 CO2分解酚钠盐技术的应用。硫酸分解酚钠盐耗酸量约为619.64kg/t粗酚。利用焦炉烟道废气分解酚钠盐,将部分CO2固定在副产物中,年减排CO240吨,耗酸量也降至80kg/t以下。

4.2.4 沥青水下成型技术的引进。沥青烟是焦化行业重要的污染源,国内多采用的方式将沥青烟收集再处理,没有从本质上解决问题。为此引进了国外先进的沥青水下成型专利技术,沥青成型温度低,杜绝了沥青烟的产生。

4.2.5 负压蒸馏技术的开发与应用。负压蒸馏是利用降低液面压力而降低液体沸点的原理,将常压介质在减压塔内分馏。开发了焦油负压蒸馏、负压蒸苯和负压蒸氨等工艺,降低了煤气消耗,减少了废气、尾气排放及废水的产生。

4.2.6 煤气脱硫液提盐技术的研发。一般湿式氧化法脱硫产生的废液直接混入煤中使用,既造成了二次污染,又要补充新水降低副盐浓度。通过脱硫工艺废液提取多铵盐技术,降低了脱硫液盐类含量,实现了脱硫废液零排放。

4.2.7 初冷水、循环氨水热量的余热利用技术的应用。一般采用横管式初冷器对煤气初冷,水冷却煤气温度升高,需再冷却后循环使用,造成了能源浪费和水损耗。冬季研究应用初冷器上段用采暖水与煤气换热,将煤气冷却的同时,采暖水温度可达6570,直接用于居民取暖,合理利用了煤气余热,实现了企业与城市的和谐发展。

4.2.8 化产异味治理技术的研究与开发。焦化化产异味污染是众所周知的,济钢采取源头治理、过程控制的方法治理异味,即从减少尾气形成、洗净排放、控制成本多环节入手,针对不同区域的尾气量、成分、物化特性而采取不同的技术手段治理,研发应用了机械化澄清槽尾气、精苯工序古马隆及初馏分尾气、焦油尾气、脱硫尾气等化产尾气治理技术,既回收了尾气有用成分,又降低了化产尾气排放。

5  低碳绿色焦化产线转型研究的效果

通过节能减排建设低碳绿色焦化产线的转型研究,济钢焦化产线达到了清洁节能生产的二级标准。2008年工序能耗为103.81千克标煤/吨,2009年工序能耗降为91.19千克标煤/吨,比2008年降低了12.62千克标煤/吨,比2009年焦化行业平均水平112.28千克标煤/吨低21.09千克标煤/吨。

6  低碳绿色焦化产线转型研究的发展方向

6.1 荒煤气余热利用技术的研究开发

在炼焦过程中产生的荒煤气温度为750-800左右,经氨水喷洒荒煤气温度降到82左右,由于其品质较低,余热未能开发利用,造成了能源浪费,是节能减排研究的方向。

6.2 煤气净化回收温度梯度的合理利用技术的开发与应用

    充分利用煤气净化回收工艺煤气温度梯度是焦化行业节能减排的发展方向,且根据煤气温度梯度布置煤气净化回收工艺在小型焦化厂已取得成功,在大型焦化厂推广应用是研究的方向。

6.3 低成本配煤技术的研究与开发

受市场影响,低成本配煤成为焦化行业共同研究的课题。弱粘结煤配煤炼焦、废旧塑料配煤炼焦、型煤技术,不仅吸纳了城市废弃物,扩大了炼焦煤源,而且降低了配煤成本,是研究的方向。

6.4 焦化废水循环利用技术的研究开发

焦化废水主要是剩余氨水和化产冷凝水,经处理后供高炉冲渣使用,吸热变水蒸汽排放到大气中,是单向流动模式,是焦化减排的重点。研究焦化废水溶脱和生脱处理工序后,配备膜处理和活性炭吸附工艺,使水质可达到生产水水质标准,实现水的循环利用,推进低碳绿色焦化的建设。

6.5 苯萃取精馏技术的研究开发

    随着社会的进步与发展,酸洗苯精制工艺面临淘汰,研究分析流行的苯加氢工艺和萃取精馏新技术,尤其是研究开发被认为是最有发展前途的苯萃取精馏技术,在将粗苯物理分离的基础上,提取轻苯中的噻吩,降低废弃物的产生。

7  结束语

济钢低碳绿色焦化产线模式已初步建立,职工切实感受到了环境的变化,但低碳绿色焦化产线的构建是一项只有起点、没有终点,只有更好、没有最好的永无止境的系统工程,只有持续创新,才能推动低碳绿色焦化产线的持续发展!■