干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)

干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)隨著焦?fàn)t大型化的發(fā)展，高溫高壓干熄焦將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。采用干法熄焦，每處理1噸煤炭，可以回收約為1.35GJ的熱量，節(jié)約40kg標(biāo)煤。本文全面總結(jié)了干熄焦裝置的運(yùn)行情況，包括生產(chǎn)情況、生產(chǎn)工藝原理、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、干熄焦的主要設(shè)備、干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)、分析了干熄焦工藝，不同情況下的節(jié)能效果、直接經(jīng)濟(jì)效益、延伸效益和環(huán)保效益。

一、基本原理和工藝流程

1、干熄焦概念：所謂干熄焦是相對(duì)于濕熄焦而言的，干熄焦是采用惰性氣體將紅焦在無(wú)氧的環(huán)境下降溫冷卻的一種熄焦方法。

2、干熄焦流程：在干熄焦過(guò)程中，紅焦從干熄爐的頂部裝入，低溫惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，冷卻后的焦炭從干熄爐底部排除；吸收紅焦?jié)摕岷鬁囟壬叩亩栊匝h(huán)氣體從干熄爐環(huán)形煙道排出后，進(jìn)入干熄焦余熱鍋爐進(jìn)行換熱，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從干熄焦余熱鍋爐冷卻后的低溫惰性氣體進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)重新鼓入干熄爐。

二、干熄焦技術(shù)優(yōu)勢(shì)及與濕熄焦的比較

1、干法熄焦能夠提高焦炭強(qiáng)度和降低焦炭反應(yīng)性，與傳統(tǒng)濕法熄焦相比，M40可以提高3~5%，入爐焦比降低2~5%，高爐的常能可以提高1%；

2、同濕法熄焦相比，干熄焦可回收83%的紅焦顯熱，采用干法熄焦，每處理1t焦炭，可以回收約為1.35GJ的熱量，每干熄1t焦炭可以產(chǎn)生壓力為3.8MPa,450℃

3、濕法熄焦過(guò)程中，紅焦和水基礎(chǔ)產(chǎn)生大量的酚、氰化合物和硫化物等有害物質(zhì)，熄焦產(chǎn)生的蒸汽也被自由排放，嚴(yán)重腐蝕周圍設(shè)備并污染大氣，而干法熄焦采用惰性氣體在密閉的系統(tǒng)中循環(huán)使用，可以有效降低排放污染；

4、利用熄焦產(chǎn)生的大量余熱可以用來(lái)發(fā)電，降低企業(yè)電耗，發(fā)電后的蒸汽還可以作為參與到其它生產(chǎn)工序中；

三、干熄焦工藝流程

干熄焦技術(shù)是利用冷的惰性氣體（燃燒后的廢氣），在干熄爐中與赤熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦鍋爐產(chǎn)生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻紅焦。干熄焦鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或并入廠內(nèi)蒸汽管網(wǎng)或送去發(fā)電。

由焦?fàn)t生產(chǎn)的溫度約為1000℃的赤熱焦炭排出裝入焦罐車中，焦罐經(jīng)牽引、提升移送至熄槽上部，從加焦口將焦炭放入干熄槽預(yù)存室，預(yù)存一定時(shí)間后下行至熄焦室，并與逆流的惰性循環(huán)氣體N2進(jìn)行熱交換，冷卻后的焦炭經(jīng)排焦裝置從排焦口排出，再經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至篩焦樓篩焦、儲(chǔ)存，供煉鋼（煉鐵）用。

二者在逆向運(yùn)動(dòng)中，焦炭逐漸被冷卻到250℃

4、氣體循環(huán)設(shè)備

干熄焦氣體循環(huán)設(shè)備由循環(huán)風(fēng)機(jī)、給水預(yù)熱器、一次除塵器、鍋爐和二次除塵器等組成。

五、昆鋼干熄焦工藝的運(yùn)行效益

于1994年6月、2002年4月投產(chǎn)，年產(chǎn)干全焦100萬(wàn)t。3、焦?fàn)t干熄焦裝置規(guī)模為140fh。配套18MW發(fā)電機(jī)，2005年6月干熄焦主體工程投產(chǎn)，2006年3月干熄焦發(fā)電站投產(chǎn)。云南昆鋼煤焦化有限公司安寧分公司3、4焦?fàn)t為2~50孔JN60-3型焦?fàn)t。分別現(xiàn)將投產(chǎn)后的運(yùn)行情況及經(jīng)濟(jì)效益分析介紹如下。

1運(yùn)行情況

1．1千熄焦生產(chǎn)

干熄焦主體裝置于2005年6月投產(chǎn)，在5年的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行了一些優(yōu)化，現(xiàn)生產(chǎn)穩(wěn)定正常．主要生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表1。

1．2焦炭質(zhì)量

干熄焦裝置投產(chǎn)后。原濕熄焦裝置備用。在干熄焦檢修時(shí)用濕熄焦裝置。另外，為掌握濕熄焦裝置的完好情況，每班濕熄1～2爐焦炭。

1．2．1工業(yè)分析指標(biāo)

干熄焦與濕熄焦工業(yè)分析指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。與濕熄焦相比，干熄焦水分變化明顯，平均下降3．05個(gè)百分點(diǎn)，其他指標(biāo)基本無(wú)變化。

1．2．2冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度

干熄焦與濕熄焦冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表3。與濕熄焦相比，干熄焦冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度略有改善，提高0．39個(gè)百分點(diǎn)，M1。降低0．21個(gè)百分點(diǎn)。

1．2．3熱態(tài)性能指標(biāo)

干熄焦與濕熄焦熱態(tài)性能指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表4。與濕熄焦相比，干熄焦熱態(tài)性能指標(biāo)改善，反應(yīng)性降低1．66個(gè)百分點(diǎn)，反應(yīng)后強(qiáng)度提高2．56個(gè)百分點(diǎn)。

1.3冶金焦率、小焦率、粉焦率變化冶金焦率、小焦率、粉焦率變化見(jiàn)表5。與濕熄焦相比，干熄焦冶金焦率降低近5個(gè)百分點(diǎn)，其中小焦率增加近3個(gè)百分點(diǎn)，粉焦率增加1．75個(gè)百分點(diǎn)．原因?yàn)楦上ń乖谶\(yùn)行過(guò)程中跌落次數(shù)增加所致。

1.4焦炭燒損

干熄焦燒損率以2010年1月30日一2月21日的數(shù)據(jù)計(jì)算。

1)累計(jì)補(bǔ)充空氣量4551996．96m。

2)累計(jì)人爐數(shù)2723爐，單爐產(chǎn)量21．98t，入爐焦炭量59851．54t。

3)排放氣CO平均濃度1．67％，消耗焦炭40．7t。

4)排放氣CO2平均濃度12．19％，消耗焦炭297．3t。

5)排放氣含塵濃度9．0mg／m3，消耗焦炭41．Ot。燒損率：(40．7+297．3+41．0)+59851．54=0．63％

1．5介質(zhì)消耗隨著生產(chǎn)的逐步順行和管理水平的提高，噸干熄焦除鹽水、蒸汽、氮?dú)?、工業(yè)水、壓縮空氣的消耗逐步下降至正常水平，見(jiàn)表6。

1．6干熄焦增加'白勺收入:2006年11月20日前，干熄焦與濕熄焦價(jià)格

相同。之后，收入增加。干熄焦裝置每發(fā)電1kWh收入0．2元。見(jiàn)表7。

2效益分析

2．1干熄焦能耗分析

投入1t干全焦產(chǎn)量，回收能源按電力和蒸汽2種形式、電力折標(biāo)系數(shù)按當(dāng)量值和等價(jià)值2種情況、其余折標(biāo)系數(shù)按2009年全年平均數(shù)計(jì)算。干熄焦裝置能源平衡見(jiàn)表8。

1)干熄焦生產(chǎn)需要投入能源，加上燒損和冶金焦率、小焦率、粉焦率的變化，耗能增加，但干熄焦回收能源，產(chǎn)生的蒸汽可以直接使用，也可以發(fā)電，當(dāng)回收能源小于投入能源時(shí)干熄焦是不節(jié)能的，當(dāng)回收能源大于投入能源時(shí)干熄焦是節(jié)能的。

2)當(dāng)回收能源以電力形式且電力折標(biāo)系數(shù)按當(dāng)量值計(jì)算時(shí)．回收能源小于投入的能源，此種情況下干熄焦不節(jié)能。3、4焦?fàn)t年產(chǎn)100萬(wàn)t干全焦。每年消耗能源740t標(biāo)準(zhǔn)煤；電力折標(biāo)系數(shù)按等價(jià)值計(jì)算時(shí)，回收能源大于投入的能源，干熄焦是節(jié)能的。3、焦?fàn)t年產(chǎn)100萬(wàn)t干全焦，每年節(jié)約能源24510t標(biāo)準(zhǔn)煤。

3)當(dāng)回收能源以蒸汽形式，回收能源大于投入的能源。3、4#焦?fàn)t年產(chǎn)100萬(wàn)t干全焦，電力折標(biāo)系數(shù)按當(dāng)量值計(jì)算時(shí)，每年節(jié)約能源48290t標(biāo)準(zhǔn)煤；電力折標(biāo)系數(shù)按等價(jià)值計(jì)算時(shí)，每年節(jié)約能源43840t標(biāo)準(zhǔn)煤。

綜上所述。干熄焦只有在回收能源以電力形式且折標(biāo)系數(shù)按當(dāng)量值計(jì)算時(shí)不節(jié)能，其余3種情況下干熄焦都是節(jié)能的，而且節(jié)能量大。電力是二次能源．電力的獲得需要消耗能源，因此在計(jì)算能源消耗時(shí)，折標(biāo)系數(shù)應(yīng)該用等價(jià)值折標(biāo)系數(shù)。因此。干熄焦是節(jié)能的。干熄焦投入、回收的能源與電力的折標(biāo)系數(shù)、產(chǎn)出的能源形式有關(guān)?；厥漳茉礊檎羝问降墓?jié)能大于電力形式的節(jié)能。2．2干熄焦經(jīng)濟(jì)效益分析

2．2．1直接經(jīng)濟(jì)效益

按2009年價(jià)格計(jì)算。直接經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表9。從表9看出，干熄焦投入較大，每生產(chǎn)1t干熄焦(冶金焦)需要投入46．18元，由于干熄焦價(jià)格、發(fā)電價(jià)格較低，干熄焦虧損20．15元／t。

2．2．2延伸經(jīng)濟(jì)效益

由于焦炭質(zhì)量改善，高爐焦比降低2％，產(chǎn)量增加1％tn。按此計(jì)算干熄焦對(duì)煉鐵的延伸效益。

計(jì)算條件：

1)全焦產(chǎn)量100萬(wàn)t／a；

2)濕熄焦的冶金焦煉鐵焦比0．40t焦／t鐵；

3)干熄焦全部用于高爐煉鐵，年干熄率90％；

4)焦炭?jī)r(jià)格1490元／t；5)生鐵利潤(rùn)6O元／t；

按上述條件計(jì)算干熄焦的延伸效益。

1)節(jié)約人爐焦炭產(chǎn)生的效益。年節(jié)約焦炭量=1000000tx90％x88．61％x2％=15949．8t，產(chǎn)生的效益為15949．8txl490元／t=2376．52萬(wàn)元。

2)增加生鐵產(chǎn)量產(chǎn)生的效益。年增加生鐵產(chǎn)量=(1000000tx90％x88．61％÷0．4)xl％=19937．25t，產(chǎn)生的效益為19937．25t~60元／t=l19．62萬(wàn)元。干熄焦的延伸效益為2376．52+119．62=2496．14萬(wàn)元。即每噸干熄焦對(duì)煉鐵系統(tǒng)的效益為31．3元。

3結(jié)論

1)干熄焦工藝每生產(chǎn)It干熄焦，產(chǎn)蒸汽0．602t，發(fā)電120kWh，自耗電18kWh。與濕熄焦相比，干熄焦水分降低3．05個(gè)百分點(diǎn)，提高0．39個(gè)百分點(diǎn)，M1。降低0．21個(gè)百分點(diǎn)。CRJ降低1．66個(gè)百分點(diǎn)，c5R提高2．56個(gè)百分點(diǎn)。

2)干熄焦生產(chǎn)需要投入能源，加上燒損和冶金焦率、小焦率、粉焦率的變化，耗能增加，但干熄焦回收了大量的紅焦余熱?；厥盏哪茉创笥谕度说哪茉?。年產(chǎn)100萬(wàn)t干全焦，蒸汽用于發(fā)電時(shí)，每年節(jié)約能源24510t標(biāo)準(zhǔn)煤：蒸汽作為產(chǎn)品時(shí)，每年節(jié)約能源43840t標(biāo)準(zhǔn)煤。

3)干熄焦的直接經(jīng)濟(jì)效益主要取決于干熄焦的價(jià)格和發(fā)電價(jià)格。按2009年昆鋼價(jià)格計(jì)算．每噸干熄焦需要投入46．18元，虧損20．15元。如果不體現(xiàn)干熄焦的焦炭?jī)r(jià)格或發(fā)電價(jià)格，則干熄焦生產(chǎn)對(duì)焦化廠沒(méi)有直接經(jīng)濟(jì)效益。干熄焦的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在延伸效益上，每噸干熄焦對(duì)煉鐵系統(tǒng)的延伸效益為3l-3元。

4)干熄焦避免了濕熄焦水蒸汽夾帶污染物對(duì)大氣的污染，環(huán)保效果較好，改善了廠區(qū)環(huán)境，避免了生產(chǎn)等量蒸汽而燃燒動(dòng)力煤對(duì)大氣的污染。六、干熄焦余熱發(fā)電技術(shù)的意義

21世紀(jì)，全球面臨資源能源緊張、環(huán)境-生態(tài)約束日益嚴(yán)峻的時(shí)代性命題，因此，焦化廠不僅要進(jìn)一步發(fā)揮為鋼鐵生產(chǎn)提供性能更好的焦炭和更好地開(kāi)發(fā)深加工產(chǎn)品的功能，而且還要高度重視焦化過(guò)程中能源轉(zhuǎn)化功能。從鋼鐵制造流程的整體看，焦化廠的焦化過(guò)程實(shí)質(zhì)是根據(jù)鐵素物質(zhì)流這一被加工主體的要求（為高爐冶煉提供優(yōu)質(zhì)焦炭），而相應(yīng)地發(fā)生的碳素流能源轉(zhuǎn)換過(guò)程。焦化廠是鋼鐵制造流程中碳素能量流的重要組成部分，是鋼鐵制造流程中將一次能源煤炭經(jīng)過(guò)焦?fàn)t的高溫干餾轉(zhuǎn)變成二次能源焦炭、焦?fàn)t煤氣、焦油和粗苯等的高效“能量轉(zhuǎn)換器”。干熄焦是采用惰性氣體將紅焦在無(wú)氧的環(huán)境下降溫冷卻的一種熄焦方法。它能夠提高焦炭強(qiáng)度和降低焦炭反應(yīng)性，與傳統(tǒng)濕法熄焦相比，M40可以提高3~5%，入爐焦比降低2~5%，高爐的常能可以提高1%；采用干法熄焦，每處理1t焦炭，可以回收約為1.35GJ的熱量，每干熄1t焦炭可以產(chǎn)生壓力為3.8MPa,450℃

（1）節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益

在焦?fàn)t的熱平衡中被紅焦帶走的熱量相當(dāng)于焦?fàn)t加熱所需熱量的37%，干熄焦可回收紅焦熱量的80%。干熄焦過(guò)程中，被加熱的循環(huán)氣體經(jīng)余熱鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽，循環(huán)氣體溫度下降后，再循環(huán)使用，從而有效地利用紅焦的顯熱，并可將回收的焦粉進(jìn)行再利用；利用余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電，最終將紅焦的顯熱轉(zhuǎn)換為電能，節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

（2）環(huán)境效益

干熄焦采用循環(huán)氣體在密閉的干焦?fàn)t內(nèi)對(duì)紅焦進(jìn)行冷卻，可以免除濕熄焦過(guò)程中酚、氰化合物和硫化合物等有害物質(zhì)對(duì)周圍設(shè)備的腐蝕和對(duì)大氣的污染。通過(guò)對(duì)焦粉的收集和處理，最后以高凈化煙氣排入大氣。

（3）提高焦炭質(zhì)量

干熄焦過(guò)程是再循環(huán)氣體逆流換熱的過(guò)程中緩慢而均勻進(jìn)行的，它沒(méi)有濕法熄焦過(guò)程中存在的劇冷作用，干熄焦后焦炭機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、反應(yīng)后強(qiáng)度均有明顯提高，反應(yīng)性降低。干熄焦過(guò)程中，因料層相對(duì)運(yùn)動(dòng)，增加了焦塊之間的相互摩擦與碰撞，起到了焦炭的整粒作用，提高了焦塊的均勻性。焦炭在預(yù)存室保溫相當(dāng)于在焦?fàn)t中的悶爐，進(jìn)一步提高焦塊的成熟度，使其結(jié)構(gòu)致密化。

（4）擴(kuò)大煉焦煤源

在保持原焦炭質(zhì)量不變的條件下，采用干熄焦可以降低強(qiáng)粘結(jié)性的焦、肥煤配入量的10%~20%，有利于保護(hù)資源和降低焦炭成本。

七、總結(jié)

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，能源消耗量約占全國(guó)工業(yè)總能耗的15%，廢水和固體廢棄物排放量分別占工業(yè)排放總量的14%和17%，是節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)。當(dāng)前，鋼鐵行業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和新的發(fā)展機(jī)遇，傳統(tǒng)的