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中国超大容积焦炉诞生记

7月27日,与会代表参观了由山冶设计总承包的山钢日照精品基地现场,并重点考察了其一期4座58孔焦炉,参观人员对这4座焦炉在节能、环保、焦炭质量指标等方面体现出的巨大优势给予了高度评价。该项目焦炉标准火道温度:机侧1236℃、焦侧1285℃,焦炉NOx<100mg/m3;焦炉炉顶空间温度在820℃左右;焦炉加热能耗≤3.2GJ/t焦;焦炭质量指标:M40为90.8%,M10为5.4%,CSR为72.4%,CRI为19.7%;焦化工序能耗为102kgce/t焦。该项目已于2018年12月份,经过中国金属学会评定,达到了国际同类项目先进水平。

如何将18米长、7米高、0.5米宽的炭化室内的煤料在间接加热条件下实现适度和均匀的供热、快速均匀炼焦,成为摆在科研人员面前的第一道难题。焦炉尺寸越大,对其内部温度有效控制的难度越大。如果焦炉内局域火焰温度过高,不仅耗热量大、能耗大,更重要的是氮氧化物会大量生成,无法实现源头减排,甚至会烧坏炉体;如果温度过低或者温度不均匀,则会出现生焦,不能保证产品质量。

本报讯 7月25日~27日,由中国金属学会、山东节能协会主办,山东省冶金设计院股份有限公司协办的2019年全国冶金焦化节能减排关键技术研讨会在山东省日照市召开,来自全国钢铁联合企业、独立焦化企业、科研院所、高等院校等100多家单位参加本次会议。

这项技术如今也已走出国门,成功输出。位于越南河静的台塑河静钢铁炼焦厂2号焦炉,正是这样一台7米大容积焦炉。

《中国冶金报》

焦化是钢铁生产长流程中必不可少的工序,焦炉则是制造焦炭的必备设施。在焦炉炭化室内,煤炭被隔绝空气加热到1000摄氏度左右,并经过干燥、热解、软化熔融、黏结、固化、收缩等阶段,形成焦炭、煤气、煤焦油和粗苯等产品。这个过程被称作炼焦。

通过这次焦化会议的召开,山冶设计重点推广了大型焦炉项目,并达到了预期的宣传效果,为后续焦炉项目实现新突破奠定了基础。

中国大型焦炉从此不再受制于人

会上,山冶设计作了《洁净、高效、大型焦化技术集成研究、开发与应用》的专题报告。该报告对该公司与意大利PW公司在焦化领域独家合作的焦炉先进技术进行了系统介绍,包括源头控硝燃烧、低耗炼焦、大容积炭化室、炉体结构严密长寿、抗变形多段保护板、稳定可靠的护炉铁件、单炭化室压力调节、上升管余热利用、车辆智能管理、焦炉二级自动化等一系列创新技术,得到业内专家和潜在目标客户的一致好评。

研发团队从氮氧化物的生成机理入手,基于传热学、干馏理论等,开发出焦炉生产的数理模型,然后采用连续过程、多单元耦合仿真模拟,来指导炉体的结构设计,最终设计成的焦炉完全实现了大型化和清洁化的目标。研发的可控梯级供给低氮燃烧均匀加热烧技术使焦炉烟囱废气中氮氧化物含量达到国际先进水平,污染物排放总量比6米焦炉减少20%以上;高严密性炉门密封技术、组合式炉门清扫技术及装煤烟尘治理技术的应用实现了炼焦清洁生产。

中冶焦耐副总工程师王明登向《中国科学报》记者强调,中国焦化行业的转型升级迫在眉睫。

说到焦炉,很多人会觉得非常陌生。但说到钢铁,大家都知道中国是钢铁大国。焦炭是钢铁生产的还原剂、热源、料柱骨架和供碳剂,一般来说,冶炼1吨生铁大约需要0.4~0.5吨焦炭。从世界范围来看,80%的焦炭都被用于炼铁,中国这一比例更是高达90%。

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但2008年第一代7米焦炉投产后,它与世界一流焦炉的差距仍令人焦虑。当时国际焦化领域最先进的炼焦技术可使氮氧化物排放达到350毫米/立方米以下,炉组产能可达200万吨以上。“该技术由德国某公司垄断,而我们的氮氧化物排放控制水平在600~1000毫米/立方米,炉组生产规模仅为德国的3/4。”王明登回忆道。

不久前,中国钢铁工业协会、中国金属学会颁出2017年度冶金科学技术奖。作为中国冶金行业最高科学技术的特等奖,七十多个项目共同角逐,最终由中冶焦耐“超大容积顶装焦炉技术与装备的开发和应用”项目获得。

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