徐强
唐山佳华煤化工有限公司，河北 唐山063611
摘要：钢铁冶金焦化厂相关节能技术与分析。研究结果表明，技术进步是节能发展的最重要因素。焦化生产工艺单元应重点采用四种新技术:煤炭控制、煤调湿、焦炉温度自动控制和干熄焦。加工工艺单元的改进应侧重于利用荒煤气显热回收和蒸馏能源优化等节能技术。同时，我们要充分利用三废资源。
关键词：钢铁；焦化厂；节能
我国钢铁工业能耗高，约占国内工业能耗总量的12%，钢铁前系统能耗约占钢铁工业能耗总量的70%，因此炼焦占工业能耗总量的15%，结合焦化厂节能现状，通过分析采取了相应的节能措施，取得了良好的节能效果。
一、炼焦工艺单元
1.单元能流解析。自19世纪现代焦炉发明以来，结构和规模有了很大改进。但是，从结焦工艺的角度来看，常规焦炉仍是分层结焦，炭化室的煤在炉壁加热，结焦工艺的不同阶段在炉壁不同距离发生。炉壁附近形成焦炭或半焦层，但炭化室的中心可以是湿煤层。此外，焦炭或半焦层与中心炭材料之间存在胶质层，使该层的组合更加明显。但是，在这样一个层次的所有阶段，必须共享相同的热流，这种热流不能按阶段控制。这导致了一种相互矛盾的进程状态。例如，在煤的中心层，这可能是一个预热阶段，在这一阶段，很大一部分热能主要用于蒸发煤的水。在这一温度区，由于水的蒸发，加热速度减慢，这不仅导致热量消耗增加，而且在煤材料长期停留在温度区时，粘结降低，当焦炭质量下降时对低粘煤使用的影响，另一方面，从半焦向高温焦炭过渡时，半焦加热过快可能会产生很多裂纹，焦炭太小，影响到大型高炉中焦炭的使用。过去，人们认为在将焦炭过半焦降低的同时，不可能加快焦炭加热，但由于大量的煤焦人员努力，这一愿景逐渐实现，焦炭的结构达到了理想状态。
2.节能技术。对炼焦工艺的分析表明，在工艺开始时采用煤调湿可导致煤水迅速蒸发到炉外；在工艺的后期使用干熄焦技术缓慢冷却焦炭是逐步控制焦炭的一个好方法，而在前期控煤自动加热焦炭炉的煤和炉体是优化单元用能结构，最新的炼焦技术SCOPE212焦化前后过程的分段控制就是一个很好的例子。因此，对于国内焦化现状，实现焦化装置的理想能源模型如：控煤-煤调湿-焦炉自动调温-干熄焦-铁厂。
工艺模型还可实现焦化过程中最合理的热分布。焦炉能耗回收利用的三种主要锅炉类型是红焦、荒煤气和烟道气显热，在第一次模拟试验中，煤调湿控制的热源可以由三种主要的热回收优化装置提供介绍了焦化单元的几个部分:(1)稳定和丰富原料技术。据统计，我国钢铁企业主要经营的能耗有所下降，钢铁企业的能耗有所增加。这是由于高炉炼铁的燃料短缺、价格上涨、成分不稳定和质量下降。因此，炼铁作业中最重要的政策是精料稳定化。焦炭质量稳定在高炉运行中发挥着重要作用。为了稳定焦炭质量，首先要控制原煤的质量原煤管理利用计算机控制技术实现专家煤炭和焦炭质量预测系统；对于洗精煤，充分利用岩石相分析技术，混煤减少，提高煤浆精度。这些技术的综合应用有助于严格控制原料和稳定焦炭生产。(2)煤调湿技术(CMC)。煤调湿流程(CMC)旨在将装运前需清洗的煤量减少10%每加热6%左右。当煤煤料水分降低1%时，焦炭的热量消耗减少62.0MJ/t。通过CMC，焦炭产量可增加约10%，M40焦炭产量可增加0.5%至1%，剩馀氨水量可增加近三分之一。如日本的调湿控制技术仍然是世界第一，应用广泛。目前，我国很少使用这种技术。CMC开发了三代技术。目前，第二代蒸汽干燥机湿度控制技术最为成熟。世界上已经生产了几百多个这样的干燥器。但是，由于该技术在加湿过程中消耗大量蒸汽，第三代烟气调湿技术更受欢迎。(3)自动控温焦炉技术。目前国内化工厂焦炉的温度调节主要依靠手工操作调火测温范围很广，温度控制主要取决于经验。煤气燃烧不足和烟囱黑烟发生，燃烧的热量消耗难以减少。焦炉自动加热技术是根据带电煤的特性确定焦炭时间和燃烧通道温度，并根据燃烧通道温度确定最佳热源和相应的燃烧通道吸热。焦炉受到计算机化温度控制，不仅可以减少热量消耗，而且可以稳定和提高焦炭质量。（4）CDQ技术。干熄焦技术是当今最成熟的节能技术其基本方法是使用惰性气体作为热载体，吸收红焦的显热，换热流经废热锅炉，然后回收利用。采用干熄焦技术可回收红焦余热，改善环境质量，提高焦炭质量(M40焦炭塔指数增加3-8%，M10增加2-2.5%)，增加铁节焦。湿法熄焦时，每1吨焦炭浪费0.5吨新水。例如，处理能力为140吨/小时的1.1mt焦炭CDQ可产生53.82×lO6kWh热能可发电，并可在一年内产生588×103吨/a蒸汽，从而带来巨大的经济效益。
二、副产品回收工艺单元
1.单元能流解析。炼焦厂不仅有具有复杂加热系统的焦炉，而且在副产品回收过程中也有各种各样的化学设施。副产品回收主要是在高温下冷却原料气体，分离气体(气体)、液体(氨和焦油)和固体(矿渣)。气体仍为脱硫，氨、氰化物、萘和苯被转化为净焦炉气体；焦油按照蒸馏过程分离，提炼成各种化学物质。
2.节能技术。目前，从焦化装置回收副产品的过程仍然比较简单，与先进的炼油厂相比有所不同。根据工厂的特点，在一些重要设施引进先进技术是副产品回收过程中节能的重要手段(图1)。
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（1）荒煤气显热回收技术。从炭化室经提升管逸出的650℃-750℃原料气产生的显热占焦炉总热量的32%。在高温下冷却多馀荒煤气需要大量循环氨水70至75℃，然后由主冷却器使用大量周围水进行冷却。过去，使用两种节能方法，一种是在冬季采暖时用温度>50℃的初冷器一段环水，这种方法的缺点是间接使用部分荒煤气热量。第二，上升管加蒸汽夹套产生热量，各上升管成为压力容器，存在很大的管理和维护缺陷。因此，目前国内外都在研究合理利用这种能源的问题。目前建议使用的解决方案是使用上升管处的导热油夹套从荒煤气热量。（2）蒸馏能源优化技术。蒸馏是副产品技术中的一个重要化学单位。蒸馏装置消耗的能源较多，约占整个过程消耗的能源的45%。每立方米蒸馏的直接蒸汽消耗在250至300公斤之间。蒸汽越多，冷却水流量就越大。因此，蒸馏系统应优先考虑高效填料塔和其他高效蒸馏装置。此外，对塔内材料参数进行了优化，由于蒸汽热的迅速缓解和利用率低，蒸馏产品的加热应优先采用贫气和导热油加热技术，使能源使用更加合理。(3)节水技术。在副产品系统中，水主要用作冷却介质，很少参与反应过程。为此，根据焦化厂的水特点，科学规划允许对所有冷却水系统进行一定的闭环循环，如初冷水、最终冷水、湿法除尘、轴瓦冷却系统实现不同水平的闭环循环，梯级利用实现，优化用水结构。
结语：
应当从系统的角度确定焦化装置的节能方向。技术进步是推动焦炭生产厂节能工作发展的重要因素。作为钢铁企业的一个重要能源部门，在升级技术设备和优化工艺时应充分利用高能效技术，并应努力提高总体能源效率、提高能源梯级利用。
参考文献：
[1]娄涛.国内外钢铁工业能耗现状和发展趋势及节能对策,冶金能源,2019(2):7-11.
[2]梁建.炼铁厂能源工作实践,浙江冶金,2019(4):50-53.