炼焦厂配煤调湿技术方案探讨

张正一　程延龙　韩宛静

摘要：焦化行业属于高污染高耗能行业，是节能减排降耗重点行业。只有改进焦化技术，才能降低能源消耗，减少环境污染，提高焦化行业生产效率和生产质量，使之可持续发展。炼焦厂配煤调湿是在焦煤还未装炉时进行调湿处理，这是一个简单且能起到节能减排效果的可行性措施。文章通过炼焦厂配煤调湿技术的发展现状研究，阐述了目前存在的三种煤调湿方法，分析了其作用与意义。

关键词：炼焦厂；配煤调湿技术；节能减排；焦化行业；调湿方法 文献标识码：A

中图分类号：TQ522 文章编号：1009-2374（2015）05-0168-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0416

我国是生产和消费大国，焦煤在我国的使用范围尤其广泛。据统计，2010年我国的焦煤产量达到3.88亿吨，消费量达3.84亿吨；2011年更是达到了4.2亿吨，消费量是4.0亿吨，生产和消费量稳居世界第一，占世界总量的60%。但焦化行业是一个高污染、高耗能行业，在焦化过程中产生的废气、废烟气等污染物，不仅会对环境造成污染，而且还对人体本身存在着一定的危害性。焦化行业是节能减排的重中之重，资源和环境问题成为影响焦化行业继续向前发展的瓶颈，只有对焦化行业进行技术改革，降低污染消耗，才能实现焦化行业的可持续发展。

1 炼焦厂配煤调湿技术的发展历程与现状

煤调技术是在焦煤轻度热解预处理技术的基础上发展起来并得到广泛应用的。它的操作原理是：将煤加热到一定温度时，使煤完全干燥脱水，直至其发生轻度热解后再装炉炼焦。焦煤在经过热预处理后，堆积密度得到提高，同时增加了焦煤在炭化室中的填装量，使得炼焦速度提升，缩短了焦煤的生产周期，达到增产的效果，同时还提高了焦炭的质量。20世纪中期，焦炭生产国开始了工业化试验和推广，但由于科技发展有限，该工艺对设备的要求极高，且工艺过程极为复杂，对配煤技术和焦炉结构的匹配性要求高，由于堆积密度的增加，煤在炼焦过程中不断膨胀，造成很多压力，导致炉墙损坏，减少了焦炉的使用寿命。还有生产过程中带来的一系列环境污染问题，与当代科学发展观的理论相悖，使得该项工艺技术使用受到限制，现在早已停用。

针对上述问题，20世纪80年代的时候，日本开发出焦煤预热调湿技术，它的操作原理是：装炉前，利用炼焦过程中残留的余热，将焦煤中部分水分保留在一定值，提高煤的温度，最后完成装煤炼焦过程。煤一般较干燥，煤调湿的好处就是能将水分控制住，确保煤在入炉后水分稳定。煤调湿工艺既操作简单，节能环保，又能创造经济效益，受到全世界的普遍关注。截至2010年，日本的焦化厂中，煤调湿装置占据焦炉总数的70.5%，成为主要的炼煤方式。我国焦化行业煤调湿技术起步较晚，目前虽然只有少数企业采用，但已引起业界关注，相信不久的将来，我国在原有技术上，根据我国的实际发展水平，采取既经济又环保的炼煤技术指日可待。

焦煤预热调湿技术在日本得到开发利用后，技术不断创新和升级，先后已有三代技术开发并应用着。我国企业研究机构做出了相应的调研工作，并取得突破性进展。例如：中科院工程研究所研制而出的以热烟气为载体，复合床直接换热的技术上做了全新设计，综合湿度与功能，在提高设备处理能力的前提下，降低动力能耗，使得核心技术得以突破和发展，拥有了自主知识产权，推动了煤调湿技术在我国的推广及应用。

2 三代炼焦厂配煤调湿技术的比较

2.1 第一代煤调湿技术的原理及特点

第一代煤调湿技术的原理即是：将焦炉的烟道气用热导油吸收，然后把烟道气与上升管处的荒煤气作为热源，与湿煤在多管回转干燥机之内间接换热，完成煤调湿工艺。

特点有：（1）工艺较复杂，导热油系统分为循环系统及废热回收系统，从炉顶到烟道再到备煤系统所需时间较长，流程很复杂，且占地面积大，投资高；（2）设备较复杂，换热器内部结构复杂，内部含有碳化硅，既包含导热油换热部分，也包括软水冷却部分，同时还要注意压缩空气时及时清扫导热油换热部分；（3）炉顶管道较多，导致操作起来异常繁琐，出现问题时候要仔细检查，耽误时间较久。

2.2 第二代煤调湿技术的原理及特点

第二代煤调湿技术的原理即是：将干熄焦发电后产生的背压汽作为热源，与湿煤在多管回转干燥机之内间接换热，完成煤调湿工艺。干燥机的使用模式是蒸汽走管内、煤走管外。

特点有：（1）整体布局较紧凑，操作流程比较方便且十分简单，能量利用率高，设备运行安全性高；（2）干燥机排气速度较慢，因此携带的灰尘较少，不需要专门去设置庞大的除尘设施，节省空间资源，同时节约成本；（3）热源依靠CDQ发电，然后由管网供给，调控灵活，温度、压力稳定。

2.3 第三代煤调湿技术的原理及特点

第三代煤调湿技术的原理即是利用焦炉烟道气，在流化床内炼焦煤与其直接进行热交换。

特点有：（1）上部气体流速较小，且携带的灰尘较少；（2）设备的阻力较小，降低了热风输送系统的电力消耗成本，节约能源；（3）采用风动原理，无需机械传动，结构形式较为独特，减少维护工作。

3 炼焦厂采用配煤调湿技术后的成效

（1）当煤料含水量降低1%时，炼焦过程中所耗热量就会降低62.0MJ/t，煤料水分从11%下降到6%时，炼焦耗热量就节省了11%；（2）装炉煤的水分一旦降低，炼煤速度就会得以提高，结焦时间缩短，使焦炭质量得到改善。含水量在9%～10%时，装炉煤在进行干燥调湿后水分会下降至5%～6.5%，同时装炉煤的堆密度会提高至6.9%，将结焦时间缩短了4%，这两样技术联合使用会提高焦炉的生产效率，将生产能力提高了11%左右；（3）煤料水分降低后，减少了1/3的剩余氨水量，也减少了1/3的剩余氨水蒸氨所用蒸汽，使得废水处理装置的生产负荷减轻；（4）对能源利用率低，能源消耗少，减少了温室效应，每吨煤减少了35.8千克二氧化碳的排放，保护环境，做到高效率，低污染；（5）煤料水分保持在6%的固定值上，保证了煤料的堆密度和干馏速度，

改善了焦炉操作流程，实现真正意义上的降耗增产。

4 炼焦厂采用配煤调湿技术存在的问题

目前我们使用的三种煤调湿技术在运行过程中还存在种种问题，甚至有些技术设备配备完成后，出现的很多问题没法解决，导致设备闲置荒废。

煤调湿工艺选型，目前大家考虑的关键所在就是，能否在节能降耗的前提下做到高效稳定的生产，节能减排是实施煤调湿技术的主要目的，因此在选择方案时企业要充分考虑自身的资源优势，最大限度地利用富产能源，最终达到节能降耗的目的。例如：我国的宝钢、太钢和攀钢，都有CDQ发电装置，将背压蒸汽作为热源，利用蒸汽回转干燥机法进行煤调湿技术较合理。这类技术操作成本较低，运行需要的操作人员较少，技术运行较稳定，节约了人工成本，同时也高速有效，是国内外最常使用的技术，我国大型企业应该借鉴，利用自身资源配置，采用合适的煤调湿技术，改善焦煤环境及

产量。

清洁生产也是煤调湿技术中需要重点考虑的问题之一，煤调湿后，煤的水分自然会降低，在装置和输送煤的过程中，如果收尘装置设计不合理，粉尘就极易散落，导致环境恶劣，如果煤粉堆积到一定量后，容易自动引燃并爆炸，给生命安全造成威胁；干燥的煤粉带有一定水分，如果采用布袋收尘，会使得布袋堵塞，最终影响收尘效果，这时应采用向布袋加入额外焦炉尾气或者热烟气的方法，将尾气温度提高，使得收尘装置顺利进行，最终达到环保的效果。

由于我国是焦煤生产和消费大国，焦煤资源比较丰富，同时市场需求大，焦煤经过一代代人的开采后，资源十分紧缺，再加上市场交易较为混乱，政府管辖范围有限，很多不良商家在开采时不惜以牺牲环境为代价获取金钱上的利益，导致目前环境污染问题越来越严重，温室效应也越来越显著，面对这样的局面，除了改进生产方式，政府更是要加大市场监管力度。

5 结语

综上所述，炼焦厂配煤调湿技术是经过不断的技术改革，不断的科研创新演变而来的新型技术，该项技术的发明使得处于瓶颈期的焦化行业有了希望，在科学发展观的前提下，在人与自然和谐相处的思想引导下，煤调湿技术应运而生，最大限度地增加了焦煤的产量，同时，做到了节能减排，我国应该在科学技术不断发展的今天，借鉴国外较为先进的技术，加强学习，结合本国焦化行业的特点，不断促进焦化行业向前发展。

参考文献

[1] 武荣成，许光文.焦化过程煤调湿技术发展与应用

[J].化工进展，2012，（S1）.

[2] 文相浩，刘海东，王洪博.煤调湿应用于煤处理工艺的探讨[J].燃料与化工，2010，（5）.

[3] 谭绍栋，施沛润.煤调湿技术在柳钢应用的思考[J].柳钢科技，2009，（2）.

作者简介：张正一（1986-），男，河南荥阳人，青海盐湖镁业有限公司助理工程师，研究方向：焦化项目技术管理；程延龙（1988-），男，青海互助人，青海盐湖镁业有限公司助理工程师，研究方向：焦化项目生产管理；韩宛静

（1985-），女，河南舞阳人，青海锂业有限公司助理工程师，研究方向：化工安全管理。

（责任编辑：王 波）