煉焦生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能減排研究

王雪俊

摘要：在煉焦生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)最為重要的途徑，積極推進(jìn)節(jié)能減排多種技術(shù)的應(yīng)用，確保經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在本文的論述中從焦化工藝概述出發(fā)，論述了如何做好節(jié)能減排工作。

關(guān)鍵詞：煉焦;生產(chǎn);節(jié)能

引言

作為冶金行業(yè)重要的上游原材料產(chǎn)業(yè)，焦化行業(yè)曾在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程中發(fā)揮過(guò)重要作用。然而，隨著我國(guó)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，在“碳達(dá)峰、碳中和”背景下，傳統(tǒng)重工業(yè)行業(yè)尤其是煤基高耗能行業(yè)將面臨著新的壓力和挑戰(zhàn)，節(jié)能降耗、減煤降碳將成為焦化等高耗能行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然路徑。

1、焦化工藝概述及其資源浪費(fèi)問(wèn)題

廢熱浪費(fèi)是焦化過(guò)程中的主要問(wèn)題，如原料氣、煙道氣體、焦炭熱和爐膛散熱，其整個(gè)生產(chǎn)流程比較繁雜，不僅僅要對(duì)化工產(chǎn)品進(jìn)行回收，同時(shí)也要加強(qiáng)對(duì)余熱的循環(huán)利用。

1.1、煉、焦過(guò)程中能源的浪費(fèi)

煉焦過(guò)程中，還需要使用其他資源輔助煉焦工作，其中以煤最為常用，但也是最浪費(fèi)的，在焦炭生產(chǎn)過(guò)程中，煤的含水率是最重要的因素。幾家公司的調(diào)查顯示，許多公司在煉焦過(guò)程中，使用的煤的含水率高于全國(guó)煉焦煤含水率指數(shù)。這樣可以增加凝結(jié)點(diǎn)內(nèi)的水份，減少潔凈煤的組分，從而增加煤炭的總輸送，造成大量不必要的煤炭資源流失。

1.2、其他環(huán)節(jié)的能源損耗

煉焦生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的能量損失，在分析其原因時(shí)，人為因素也起著重要作用，煉焦不合理也會(huì)導(dǎo)致能量損失。

2、節(jié)能降耗技術(shù)

2.1、干法熄焦工藝

目前而言，焦化廠普遍選取濕法熄焦的工藝，使得紅焦熱量浪費(fèi)，并且在其加熱和蒸發(fā)的過(guò)程中對(duì)于環(huán)境還造成了一定污染。大部分的水在熄焦的過(guò)程中以蒸汽的形式進(jìn)入到大氣中，從而通過(guò)降水滲入在土壤和水體之中，一部分外泄或者是溢出，而熄焦水當(dāng)中具有一些酚、氰等有害物質(zhì)，排放出去極易污染自然環(huán)境。

因此，為了貫徹國(guó)家綠色的發(fā)展觀，并且對(duì)于工廠的節(jié)能減排的要求，需要采用一種較為可靠的方式對(duì)于紅焦物理熱進(jìn)行吸收，最好采用干法熄焦。相比于濕熄焦，干熄焦具有改善質(zhì)量、回收熱量等優(yōu)點(diǎn)。并且干熄焦技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，一些規(guī)格單一，工程成本高的設(shè)備制作和管理的問(wèn)題被解決，干熄焦技術(shù)是焦化廠煉焦工藝之中最為可靠的技術(shù)之一，也是我國(guó)所掌握的煉焦方法之一，其可以使得我國(guó)焦化廠的裝備系列化生產(chǎn)，能夠保證焦化廠的長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)，進(jìn)一步保障焦化廠的自動(dòng)化工藝，維持低成本，高回收的運(yùn)作模型。

而干熄焦系統(tǒng)以循環(huán)的惰性氣體為載體，可以對(duì)于紅焦熱量進(jìn)行回收做調(diào)整，通過(guò)鍋爐生產(chǎn)蒸汽，這些蒸汽不會(huì)被排放到大氣之中，而是可以循環(huán)再使用，用于發(fā)電或者是生產(chǎn)的領(lǐng)域，這種技術(shù)節(jié)能減排較為強(qiáng)大，并且能夠循環(huán)焦化廠的能量回收，幫助焦化廠進(jìn)一步可持續(xù)發(fā)展。

2.2、煤調(diào)濕

焦炭工藝不可避免地消耗大量的煤炭資源，因此節(jié)能首先必須從消耗煤炭資源開(kāi)始，低水分含量是減少焦化生產(chǎn)過(guò)程中熱量消耗的重要措施，進(jìn)入煉焦?fàn)t的煉焦煤中的水必須蒸發(fā)以去除加熱氣體，并產(chǎn)生大量難以處理的含酚廢水。合理控制煤粉的水分含量，不僅可以節(jié)約能源，減少消耗，而且可以保護(hù)環(huán)境，保證焦?fàn)t的正常生產(chǎn)，煤水控制技術(shù)是減少和穩(wěn)定煤水的代表性技術(shù)。在降低并穩(wěn)定配煤水分方面，煤調(diào)試是一項(xiàng)代表技術(shù)，可簡(jiǎn)稱為CMC，是指充分利用余熱，使水分減小至5%～6%，然后進(jìn)加熱焦?fàn)t。

煤調(diào)濕技術(shù)具有非常顯著的效果。一是提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力。使用CMC技術(shù)可以提高單孔焦化室中煤的質(zhì)量，提高焦炭產(chǎn)量，縮短焦化時(shí)間。二是通過(guò)減少氣體冷卻劑，原料氣，系統(tǒng)能耗和污水排放，環(huán)境保護(hù)過(guò)程對(duì)環(huán)境保護(hù)非常重要，該技術(shù)可將煤炭原料的水分降低4～5kg/t，將殘余氨氮降低1/3，并減少生產(chǎn)中的廢水處理負(fù)荷，每噸煤可平均減少二氧化碳排放約38.5kg。

2.3、焦化三廢資源化回收利用技術(shù)

2.3.1、炭化室單調(diào)技術(shù)

炭化室單調(diào)技術(shù)能夠從根本上解決裝煤過(guò)程揚(yáng)塵污染的問(wèn)題，避免荒煤氣、煤塵擴(kuò)散外溢的問(wèn)題，有效地優(yōu)化了焦化廠的環(huán)境污染問(wèn)題。

2.3.2、自除塵式加煤車(chē)技術(shù)

自除塵式加煤車(chē)技術(shù)通過(guò)向加煤車(chē)安裝第三導(dǎo)套結(jié)構(gòu)的方式，解決傳統(tǒng)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，從根本上提升加煤車(chē)的除塵效果。除塵過(guò)程和裝煤過(guò)程基本達(dá)到同步操作，因此并不會(huì)導(dǎo)致焦?fàn)t的運(yùn)行效率下降等的問(wèn)題，還實(shí)現(xiàn)控制裝焦煙塵的目標(biāo)。

2.3.3、脫硫液使用氧氣再生技術(shù)

脫硫液使用氧氣再生技術(shù)主要適用于焦?fàn)t煤氣脫硫步驟。在這一技術(shù)的作用下，脫硫液實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，能夠?qū)γ摿蛭矚膺M(jìn)行回收再利用。

2.3.4、密封無(wú)塵排渣技術(shù)

密封無(wú)塵排渣技術(shù)，對(duì)焦油渣排放過(guò)程進(jìn)行全程密閉處理，避免排放泄漏問(wèn)題的發(fā)生。

2.3.5、化產(chǎn)尾氣回收利用技術(shù)

為解決焦化廠尾氣排放問(wèn)題，對(duì)尾氣進(jìn)行回收，優(yōu)化焦化生產(chǎn)的環(huán)保效益。

2.4、能源系統(tǒng)的余熱資源回收利用途徑

2.4.1、循環(huán)水余熱資源分析

焦化廠是需要消耗大量水資源的，重鋼焦化廠是有兩套循環(huán)水系統(tǒng)，凈化循環(huán)水系統(tǒng)主要供煤氣凈化工藝使用，由于循環(huán)水量較大，溫度不高溫差不大，暫總的余熱量較大。這就需要焦化行業(yè)進(jìn)一步降低水資源的消耗，可以采用水源熱泵的技術(shù)進(jìn)行回收水低溫余熱。

實(shí)際上，水源熱泵是專用的供熱裝置，一般在路基工程領(lǐng)域上使用效果顯著，裝置在運(yùn)行期間所取用的熱源是水低溫的熱能，通過(guò)直接膨脹，壓縮和冷卻的方式，進(jìn)行搜索和采集熱能，將自身的品質(zhì)得到一定的提升后進(jìn)一步釋放，在集熱段之中，儲(chǔ)有的液態(tài)制冷劑吸熱后，通過(guò)蒸發(fā)的形式將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臓顟B(tài)，用蒸汽的形式吸收熱效應(yīng)為支撐經(jīng)穩(wěn)定水源中采集到品質(zhì)相對(duì)較低的熱能。而壓縮機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)進(jìn)一步吸收其上一個(gè)階段所產(chǎn)生的蒸汽，對(duì)于蒸汽進(jìn)行壓縮處理，產(chǎn)生出高溫高壓的氣體，通過(guò)這一階段的氣體會(huì)在供熱的階段進(jìn)一步進(jìn)行冷凝和液化的處理，作為熱源進(jìn)行提供熱能。其中的制冷劑將會(huì)吸收水中的熱量從而將熱量轉(zhuǎn)移到需要的地區(qū)之中，避免熱量直接流入大氣之中，減少溫室氣體的排放，在夏季儲(chǔ)存的熱量到冬天可以通過(guò)水源熱泵的裝置釋放出來(lái)，達(dá)到熱量的二次利用。

2.4.2、蒸汽和焦?fàn)t煤氣的使用

蒸汽是一種熱力的能源，它方便使用安全，并且能夠應(yīng)用在工業(yè)的領(lǐng)域之中。但是蒸汽的成本較高，熱效率低，成為了焦化廠煉焦工藝中主要的消耗源，針對(duì)焦化廠的蒸汽而言，其材料用量大，針對(duì)其中蒸汽的節(jié)能措施主要是減少用量和提高熱效率等方面，提高蒸汽的使用熱效率主要從改進(jìn)裝備和提高工藝技術(shù)裝備等方面從而考慮，盡量利用焦化自產(chǎn)二次能源和回收的余熱資源，可以大量的節(jié)約蒸汽。而焦?fàn)t煤氣也是近幾年所消耗的重要因素，焦?fàn)t煤氣含有豐富的余熱資源，但是煤氣產(chǎn)量高，沒(méi)有辦法對(duì)于煤氣進(jìn)行大量的泄漏和放散，使得煤氣的回收率較低。

3、結(jié)語(yǔ)

基于對(duì)節(jié)能降耗技術(shù)的利用，對(duì)焦炭生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的能耗與污染進(jìn)行嚴(yán)格把控，如技術(shù)改造、焦炭余熱回收、減少污染物排放等等，最大限度的保證能源的循環(huán)利用，加大節(jié)能技術(shù)的推廣力度;提高焦化工藝的環(huán)保經(jīng)濟(jì)水平，優(yōu)化生產(chǎn)工藝效率。

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