焦炉烟道废气热能的利用

联系人:吕伟强,1996年毕业于鞍山钢铁学院化工系煤化工专业,现在焦化厂配煤车间为炼焦工艺工程师。焦炉烟道废气热能的利用吕伟强(焦化厂)摘要根据焦炉生产的实际现状,分析了烟道废气热能的可利用性,提出了利用废气热能来进行煤料调湿工艺控制(CMC),降低炼焦煤水分,针对目前炼焦煤水分偏大的状况,充分利用废热能源,为适应本钢6米焦炉生产的实际需要,设计了一个新型煤调湿反应器,即在反应器内设置多层滚动床,逐层向下依次排列分布,经过配合后的煤粉逐层地与烟道热废气在反应器内进行逆向换热,使煤粉中的水分被热废气所带有的余热蒸发掉一部分,以实现预热煤粉,降低煤水分、改善焦炭质量、增加焦炭产量的目的,同时通过对预热炼焦煤所需的热量计算确定了反应器所需的废气量,并且从节约煤气成本和增加焦炭产量的角度对采用调湿工艺后企业所能够取得的经济效益进行了理论预测。关键词煤调湿废气反应器换热经济效益全球性资源紧张一直是制约工业发展的一个主要瓶颈,如何能合理及有效地节约自然资源,开发和利用再生资源,更好地适应当前生产形势,是科学工作者们研究的重点。而焦炉的废热资源再利用一直是焦化企业所容易忽略的地方,所以要综合利用焦炉废热。1烟道废气的可利用性在实际生产中焦炉烟道废气的温度一般在180～300℃左右,焦炉烟道的废气长期以来其热量未经过有效地利用就通过焦炉烟囱排放到外界大气当中,浪费了可利用的废热能源,如果回收这部分废气的热量在炼焦煤入炉前用此热量来预热入炉煤,降低煤中的水分,既利用焦炉废气热量对煤水分进行预热调湿,又对于炼焦生产节能降耗有着极大的益处。本钢焦化厂现有4座焦炉,3座为4米3焦炉,一座为6米大容积焦炉,今后要陆续兴建3座6米焦炉,即将形成4座6米焦炉,年焦炭产量要达到360万t的生产规模。每座4米3的焦炉小时产生的废气量在5～6万m3�h,而每座6米焦炉的废气量则达到10～11万m3�h,可供利用的废气资源相当巨大。利用焦炉废气的热能进行煤料调湿,将装炉煤水分控制在5%～6%,不仅节约炼焦耗热量,同时还由于装炉煤含水量降低提高了焦炉装炉煤的堆密度,提高了焦炭质量和产量,为企业带来巨大的经济效益。2煤预热调湿的工艺设计2.1煤预热调湿的针对对象本钢焦化厂要在2007年底以前陆续82本钢技术2005年第3期要形成4座6米大容积焦炉的生产规模,每2座焦炉共用一个煤塔,每座焦炉的年生产能力可达60万t,焦碳年产量为240万t,吨焦耗干煤按1.282计算,潮湿煤水分按去年平均水分10.8计算,年需用湿煤量为354万t,每天需用湿煤量为9669t,按我厂现在配煤改造后的新系统小时处理能力600t推算,设备每日运转时间最短为约19h,检修时间为5h,就现有配煤车间的生产能力能够满足炼焦生产的需要。所以要求配套的煤预热系统的处理能力为600～650t�h左右,换算成干煤,其最大处理量为580t�h。2.2工作原理设计一个煤调湿的反应器,利用化工生产中常常用到的换热器的原理,配合后的煤粉与烟道热废气在反应器内进行逆向换热,煤粉中的水分被热废气所带有的余热蒸发掉一部分,从而达到预热煤粉,降低煤料中的水分的目的。1-皮带系统;2-中间储槽-1#;3-螺旋给料机-1#;4-煤粉进料口;5-反应器废气排出口;6-煤调湿反应器;7、8-耐高温钢制链板式传动机;9-链板式传动机的支撑基础;10-煤粉出料口;11-反应器废气排出口;12-螺旋给料机-2#;13-中间储槽-2#。⊥⊥为煤粉流动方向标志,→为烟道废气的流动方向标志。图1采用焦炉废气做热源的煤调湿工艺流程煤料从储煤场皮带系统输送到配煤车间,经过粉碎、按比例配合后,从反应器上部进料口进入到反应器内部,烟道废气从焦炉烟囱根部经引风机抽出后从反应器下部的进风口送入,煤料与烟道废气在反应器内进行逆向换热,才能达到降低煤粉中水分的目的。二者要进行换热,一是要延长煤粉在反应器内的经过时间,二是要增大煤粉与烟道废气的换热接触面积,所以在反应器内要设置一条煤粉的通道,满足既能保证煤粉在反应器内有一定的经过时间,又能使煤粉处于一个流动的状态,于是在煤预热反应器内设计多组煤传动装置,该传动装置依次向下分布,每两个传动带为一组,上层传动带由头轮带动自左向右旋转滚动,下层传动带由右向左旋转滚动,如此几组传动装置与反应器内壁一起组成一个封闭的蛇形煤料通道,煤料经传动带92吕伟强焦炉烟道废气热能的利用多次往复向下输送,增加了煤料在反应器内的停留经过时间,而焦炉废气由反应器底部的进风口送入,废气沿煤料的蛇形通路空间逐渐上升,与煤料在反应器内达到逆向换热,最后煤料由反应器底部的排出口通过螺旋给料机排出,然后再经皮带输送到煤塔,随时可以进行装煤炼焦。反应器内热废气与煤粉换热,煤粉经过多次下落,其间产生的尘气量较大,如果,通过反应器顶部排气口直接排放到大