Ⅰ 干熄焦工藝的特點
煤在炭化室煉成焦炭後,應及時從炭化室推出,紅焦推出時溫度約為1000℃。為避免焦炭燃燒並適於運輸和貯存,不能直接送往高爐煉鐵,必須將紅焦溫度降低。一種熄焦方法是採用噴水將紅焦溫度降低到300°C以下,即通常所說的濕熄焦。傳統濕熄焦系統由帶噴淋水裝置的熄焦塔、熄焦泵房、熄焦水沉澱池以及各類配管組成,熄焦產生的蒸汽直接排放到大氣中。
傳統濕熄焦的優點是工藝較簡單,裝置佔地面積小,基建投資較少,生產操作較方便。但濕熄焦的缺點也非常明顯,其一,濕熄焦浪費紅焦大量顯熱,每煉1 t焦炭消耗熱量約為3.15~3.36 GJ,其中濕熄焦浪費的熱量為1.49 GJ,約占總消耗熱量的45%;其二,濕熄焦時紅焦急劇冷卻會使焦炭裂紋增多,焦炭質量降低,焦炭水分波動較大,不利於高爐煉鐵生產;其三,濕熄焦產生的蒸汽夾帶殘留在焦炭內的酚、氰、硫化物等腐蝕性介質,侵蝕周圍物體,造成周圍大面積空氣污租凱孫染,而且隨著熄焦水循環次數的增加,這種侵蝕和污染會越來越嚴重;其四,濕熄焦產生的蒸汽夾帶著大量的粉塵,通常達200~400 g/t,既污染環境,又是一種浪費。為解決濕熄焦存在的問題,各國焦化工作者進行了不懈的努力,對濕熄焦裝置及濕熄焦工藝不斷進行改進,改進的濕熄焦工藝主要有兩種。
(一)低水分熄焦
低水分熄焦系統主要由工藝管道、水泵、高位水槽、一點定位熄焦車以及控制系統等組成。在低水分熄焦過程中,通過專門設計的噴頭以及不同的水壓往一點定位熄焦車內噴水使紅焦熄滅。水流經過焦炭固體層後,再經過專門設計的凹槽或孔流出,足夠大的水壓使水流迅速通過焦炭層,達到熄焦車的底板,並快速流出熄焦車。當高壓水流經過焦炭層時,短期內產生大量的蒸汽,瞬間充滿了整個焦炭層的上部和下部,使焦炭窒息。
低水分熄焦工藝在熄焦初期的10~20 s內使用低壓水,在熄焦後期的50~80 s內採用高壓水來代替傳統濕熄焦的噴淋式分配水流。熄焦水源由高位水弊鏈槽提供,高位水槽出來的熄焦水由一台小型的PLC機控制氣動閥門的開度自動控制其水壓和流量。
低水分熄焦工藝可節約熄焦用水30%~40%;同時還可以降低並穩定焦炭水分,從而有利於穩定高爐的生產;此外,還可以降低熄焦過程中隨蒸汽帶走的粉塵排放量,傳統濕熄焦粉塵排放量為200~400 g/t,而低水分熄焦粉塵排放量可降為50 g/t左右。
(二)壓力蒸汽熄焦
壓力蒸汽熄焦系統主要由工藝管道、水泵、熄焦槽、旋風分離器、余熱鍋爐以及控制系統等組成。在壓力蒸汽熄焦過程中,紅焦由炭化室推人下部具有柵板的熄焦槽內,裝滿紅焦的熄焦槽蓋好後移至熄焦站,然後有控制地通人熄焦水,水從熄焦槽上部的蓋子處通入,水壓和水量由1台小型的PI£控制。水與紅焦接觸產生的蒸汽強制向下流動而穿過焦炭層,使焦炭進一步冷卻,同時所夾帶的水滴進一步氣化。採用壓力蒸汽熄焦可得到壓力為0.05 MPa的水蒸氣和一定數量孫辯的水煤氣,該氣體由熄焦槽下部引出,經旋風分離器除去所夾帶的焦粉後,可送至余熱鍋爐回收熱量並分離出水煤氣。
上述兩種改進後的濕熄焦工藝,雖然在某些方面緩解了傳統濕熄焦的不足,但還不能從根本上解決能源浪費、環境污染以及焦炭質量差等方面的問題。