焦化工艺中节能降耗技术的应用探讨

摘 要 中国是世界焦化产品生产和出口大国，焦化产品被广泛地应用于化工、医药、耐火材料以及国防工业，对我国经济发展起着举足轻重的作用。现代焦化工艺打破了传统能源回收的狭隘性，而是以追求高质量的能源转化率和实现节能降耗为目标。本文试对我国焦化生产过程中存在的主要问题进行阐述，并在此基础上提出焦化工艺节能降耗新技术，以期为我国焦化工业的发展提供一些帮助。

关键词 焦化工艺；节能降耗；可持续发展；技术

中图分类号 TQ 文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2011)122-0189-02

传统焦化工艺设计中关注的重点是如何回收焦化煤气中的二次能源即焦炉煤气、粗苯、焦油等，然而这只是整个焦化流程中的很少一部分能量，其他大部分的能量都被白白浪费掉了。那么我国多数焦化企业到底存在着怎样的问题呢？

1 焦化工业问题概述

据有关数据显示，国内私营焦化企业每年向大气中排放的焦化工业煤气将超过二百亿立方米，焦化工业生产过程产生的焦油、煤气和余热基本上得不到及时有效的利用，只能白白浪费。因此，我国焦化工业问题可以概括为：资源综合利用率低、利用技术水平有限、能源回收利用能量差、浪费严重。具体表现在以下几个

方面。

1）炼焦过程中的能源浪费。在焦化工业生产过程中，用到的主要动力资源是煤炭，但目前来看存在着很严重的浪费。

在整个炼焦流程开端，用来炼焦用的煤炭水分含量超标。我国焦炭行业管理部门规定的炼焦用煤含水量标准是百分之七以内，但从调查结果来看，大部分企业的用煤水分含量超过了10%。我们知道，在有限的炼油炉内如果煤的含水量增多，则纯净煤的投入量就会相应地减少，这就大大增加了煤炭的整体消耗量，造成了额外的热能耗损。此外，按照国家规定的要求，若利用焦炉煤气加热的方法进行炼焦，则其耗热量不能超过2 250 kJ/kg，

而从调查结果来看，大部分焦化企业的炼焦耗热量都超过了2 800 kJ/kg，即每公斤煤多出550 kJ的耗热量。这与国家规定的标准相差甚远，若按照目前全国焦化工业生产耗能总水平来看，每年将有751.6万吨的标准煤因此而浪费掉。

在整个炼焦流程的中间环节，能源浪费较多。由于大多数焦化企业在先进技术的引进和开发上投资较少，焦炉设备老化、破漏，炉体漏热严重，同时炉门口向外冒火、装煤时向外冒煤气等现象时有发生。这些中间环节的热能消耗非常严重，如果能够加强炼油过程中的能耗控制，将会节省很多的煤炭消耗。

在整个炼焦流程的最后环节，焦炉尾部设备所排放的气体温度可以达到300 ℃以上，如果利用某种焦化工艺能够将这部分余热回收并用于最初环节入炉煤的水分蒸发，那么不但可以节省入炉煤的用量，而且能够减少废气、废热的排放，起到保护环境的作用。此外，个别焦化企业的焦化煤气回收系统有待进一步完善，炼焦过程中产生的煤气不能充分利用，致使烘烧放空造成极大的热能浪费。据统计，每100亿立方米的煤气放散相当于615万吨标准煤放出的热能，按照我国私营焦化企业每年200亿立方米的煤气放散数量计算，则每年将有1 230万吨的标准煤被浪费掉。

2）其他环节的能源耗损。除了炼焦中心环节外，由于人为的原因造成数据统计失真、记录不全，因此，对炼焦过程中能源耗损的分析只是流于形式而已；炼焦入炉煤的配备比例不科学，优质主焦煤的用量比例偏大，不根据实际情况进行热值化验，一味地按照国家统一的标准进行用煤量折算，人为地导致了煤炭资源的消耗；同时，焦化企业用水量也不可小觑，就目前来看大部分焦化企业虽然建立了循环用水机制以及相关设备，但因为废水处理费用要远远高于新水的使用费用，因而根本就不真正考虑循环用水的问题，所谓的机制和设备多是用来应付检查而已，因而水资源也遭到严重的浪费，排除的废水同样会造成环境污染。

2 节能降耗技术的应用

基于以上问题的存在，我们必须采取相关的焦化工艺实现焦化工业的可持续发展，在此过程中，节能降耗技术将起到至关重要的作用。

2.1 煤调湿技术在焦化生产中的应用

焦化工艺中的煤调湿技术，主要功用在于降低炼焦入炉煤的含水量。具体工艺原理是：在炼焦过程中，利用该节能降耗技术将焦炉烟道内的废气余热、上升管荒煤气的余热以及发电机组背压汽的综合热量聚集在一起，对炼焦入炉煤进行加热或干燥，从而降低入炉煤中的水分含量。利用焦炉中各部分的余热，可以将入炉煤中的水分控制在5%-6%之间，实现对炼焦入炉煤的预热和调湿，从而达到降低炼焦节能降耗的

目的。

煤调湿（Coal Moisture Control即CMC），意思是炼焦入炉煤水分控制工艺。通过这种工艺，将炼焦所用的煤原料在放入焦炉之前先去干燥，除去其中一定量的水分，使入炉煤的水分含量保持在5%-6%左右，然后才装入炉灶内开始炼焦。但不能将煤调湿工艺简单地认为是对入炉煤的预热或干燥，它是对水分的严格控制措施，功效在于确保入炉煤水分含量的恒定。煤调湿工艺，并不是要最大限度地去除人炉煤中的水分，而是要把水分稳定在一个相对稳定的范围之内，既能增加产值效益，又能保持炼焦过程的顺利进行。

目前来看，煤调湿技术在规模企业中的应用非常广泛，利用该工艺不但可以节省能源、减少成本支出，而且可以减少废气、废热的肆意排放，从而实现了节能降耗的目的，也保护了的生态环境。

2.2 导热油加热技术在焦化过程中的应用

因为导热油能够适用于四百摄氏度的高温加热系统及零下60 ℃的低温冷却系统，所以它可以作为一种有机载体。导热油加热炉工艺过程采用的是一种闭合式系统，较之于蒸气加热，具有能源充分利用、热能耗损小等特点。传统的蒸气加热方式是一种非闭合的系统，蒸气遇冷后凝结成水，然后排放，这将在很大程度上增加了原始能源的消耗，也浪费了大量的热能。导热油加热技术还具有稳定性强、安全可靠、操作方便且费用低以及维护简单等优点，因此，在实际焦化生产过程中应用也比较广泛。实践中，导热油加热技术可以应用于蒸氨生产工艺过程中，具体分析如下。

在焦化生产过程中，蒸氨系统是一个重要的工艺环节，传统的蒸氨方法是直接利用蒸气来加热的，这样做不仅消耗了大量的蒸气热能，而且要排放大量的冷凝废水，严重浪费了能源也污染了环境。为了实现节能降耗的目标，导热油加热技术的应用取代了传统的蒸气蒸氨方法。

如图1所示，导热油加热技术蒸氨气的流程是：首先导热油被炉煤气加热之后经循环泵输送到蒸氨工序中的各个加热设备之中；在蒸氨塔的再沸器中，导热油流过输油管道，管内的废水将会被加热到200 ℃形成高温蒸气，在进入蒸氨塔的底部进行加热；剩余的氨水及碱液分别被加热到100 ℃和80 ℃左右；经换热器换热后的导热油经过回油总管流入油气分离器，在此过程中产生的部分水汽及轻微物质将分别从分离器的顶部进入膨胀槽然后放空，导热油流经过滤器时除去整个运作过程中产生的杂质后便再次回到起始位置（导热油循环泵），最终完成整个循环工序。同时，从蒸氨塔顶部逸出的氨气依次经过全凝器、氨冷器、氨水槽冷却后回流至蒸氨塔重复利用，而产生的18%以上的浓氨水将被输送到浓氨水槽以作他用。具体工序可以根据流程图（图1）来展示。

通过以流程图（图1）可以看出，在整个蒸氨系统中没有甚至很少有热能的损耗，这说明导热油加热蒸氨技术完全符合节能降耗的要求，在焦化工业中应该推广之。

2.3 干熄焦技术在焦化过程中的应用

干法熄焦（Coke dry quenching或CDQ）简称干熄焦，最早起源于瑞士，是一种利用惰性气体来熄灭赤热焦炭的方法，对焦化工艺中节能降耗具有重要的意义。它的基本工艺流程是：将冷的惰性气体输入干熄炉内，炽热的红焦（1 000 ℃左右）经过惰性气体的换热后冷却，而吸收了大量热量的惰性气体通过管道将热量传递给干熄焦锅炉用来产生蒸气，冷却后的惰性气体经循环风机再回到干熄炉内做循环使用。

3 结束语

从以上论述可知，在现代工业产业调整中要加大对节能降耗技术的应用和推广，提高焦化工业二次能源的回收利用，为我国生态环境保护以及焦化产业的可持续发展做出应有的贡献。

参考文献

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