焦化系统现状及发展.pptx

,,焦化行业现状及发展,20160519 厦门,目 录,2015年焦化行业的运行 焦化行业面临巨大环保压力 积极推广节能减排新技术 3.1 以焦炉烟道气为热源煤调湿技术 3.2 焦炉荒煤气热量回收 3.3 上升管压力单调 4. 洁净焦给焦化行业一定的生存发展空间 5. 大型独立焦化厂改产气化焦生产化工产品 6. 总结,2015年全国焦炭相关产品产量 万吨,2015年我国生产焦炭44778万吨，同比下降6.1%；炼焦生产能力6.87亿吨，产能利用率为65.2%，属严重过剩。,2015年焦化行业的运行,2015年世界及主要国家焦炭产量（万吨） 2013年我国生产焦炭47636万吨，出口467万吨，消费焦炭47169万吨，是我国焦炭消费的峰值年。 2014年我国生产焦炭47691万吨，占世界焦炭总产量的69.6%，是我国焦炭生产的峰值年。 2015年中国生产焦炭44778万吨，比2014年下降6.1%，占世界焦炭总产量的68.6%。中国焦炭产量是位于第二位日本3300万吨的13，56倍。,截止2015年底： 全国焦化企业数量由2010年的730多家减少到602家，其中：热回收焦炉炼焦厂50家、半焦厂72家、传统焦化厂480家（钢铁企业焦化厂80家、独立焦化厂400家）。 企业平均产能从2010年68万吨/年增加到114万吨/年； 实际准入企业367家，实际准入产能37766万吨，其中常规焦炉总产能32873万吨，占常规焦炉总产能55.38%；,我国的焦化厂（截至2015年底）,我国焦化厂,,钢铁企业焦化厂（80家）,独立焦化厂,602家,高温干馏,,中低温干馏——半焦厂（72家）,日本16家（3550）、德国6家（827）、美国18家（1466）。,,,传统焦化厂（400）,热回收炼焦厂（50）,规模以上焦化企业实现利润由2011年的178.77亿元，下降至2015年1～10月份的亏损99.45亿元，估计2015年全国焦化行业亏损120亿元左右，企业亏损面达56%；应收账款净额723亿元。独立焦化企业经营效益持续分化，资金紧张状况呈现进一步恶化趋势。,2015年全国各省焦炭产量 万吨,2015年全国粗钢、生铁、焦炭生产大省,2015年山东焦化产能4400万吨，同比下降4%，生产焦炭4365万吨，产能 利用率为99.2%。,2015年我国焦化及相关产品进出口情况,“十二五”期间： 全国淘汰落后焦炭产能8016万吨/年； 新建常规焦炉175座，新增焦炭产能10842万吨/年（平 均每座焦炉产能62万吨/年），其中：炭化室高度≥6米顶装 焦炉+≥5.5米捣固焦炉为166座，产能10542万吨； 新建干熄焦装置93套，处理能力12617t/h。我国干熄焦 装置总计＞200套，处理能力2.5万t/h(与其配套的炼焦生产能 力超过2.2亿吨t/a); 煤焦油加工总能力达到2280万吨/年； 苯加氢能力达到584万吨/年； 焦炉煤气制甲醇能力达到1220万吨/年； 焦炉煤气制天然气总能力36亿立方米/年。,2. 焦化行业面临巨大的环保压力 2012年7月环保部颁布了《炼焦化学工业污染物排放标准》、2014年国家颁布了《环境保护法》以来，国家相关部门又密集出台了十多个节能减排方面的法规政策文件，主要有：《环境保护法》的4个配套办法、《推行环境污染第三方治理的意见》、《关于推进环境监测服务社会化的指导意见》、《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划》、《水污染防治行动计划》、《关于推进水污染防治领域政府和社会资本合作的实施意见》和《煤炭清洁高效利用行动计划（2015—2020年）》等。 此外，在国家环保部和地方政府约谈、督查的安阳、承德、临沂、邯郸等市的环保行动中，均涉及焦化厂的环保问题，焦化厂已成为众矢之的。其中引人关注的是焦炉烟道气对环境的污染。,2019/7/18,,,烟囱,焦炉物质流能量流示意图,输入热：加热煤气燃烧热89% 漏入煤气燃烧热及其它11%,输出热37%,输出热36%,输出热17%,炉体损失输出10%,当焦炉用COG加热时，吨焦耗COG205Nm3,产生废气1326Nm3。,SO2、NOX是PM2.5的前驱体，由其转变而来的PM2.5占到空气中PM2.5总量的40%～50%，同时SO2、NOX也是形成酸雨的主要前体物质。 炼焦过程中，生产每吨焦炭要燃烧970Nm3混合煤气或205Nm3焦炉煤气对煤料进行间接加热，分别产生1897Nm3或1326Nm3的焦炉烟道气，释放出大量硫化物、氮氧化物和烟尘等。为此，国家于2012年颁布GB16171-2012 《炼焦化学工业污染物排放标准》，于2012年10月1日起实施。标准中规定：2015年1月1日起，现有企业和新建企业执行表5限值，即焦炉烟道气中的NOX＜500mg/m3、SO2＜50mg/m3，治理焦炉烟道气中的SO2和NOX已经成为焦化行业的重点环保项目。,15,焦炉煤气加热焦炉状况,混合煤气加热焦炉状况 单位 mg/m3,单位：mg/m3,用混合煤气加热焦炉，废气中的氮氧化物基本满足最新国家排放标准的要求，而用焦炉煤气加热的焦炉，烟道废气中的氮氧化物较难满足国家排放标准的要求。,表5 新建企业大气污染物排放浓度限值 单位：mg/m3,2019/7/18,依据国家环保部2013年第14号“关于执行大气污染物特别排放限值的公告”：按照国务院批复实施的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》（以下简称《规划》）的相关要求，在重点控制区的钢铁等六大行业以及燃煤锅炉项目执行大气污染物特别排放限值。重点控制区涉及京津冀、长三角、珠三角“三区十群”19个省（区、市）47个地级及以上城市。“十三五”（2016年～2020年）期间，位于重点控制区的新建焦化项目执行“炼焦化学工业污染物排放标准”的表6“大气污染物特别排放限值”。,2019/7/18,重点控制区范围,表6 大气污染物特别排放限值 单位：mg/m3,表5与表6主要项目限值比较,单位:mg/m3,注：斜杠上面的蓝数字为表5的指标值； 斜杠下面的红数字为表6的指标值。,2019/7/18,ACRE,21,焦炉烟囱排放废气中污染物浓度限值比较,注：目前，我国【炼焦化学工业污染物排放标准】暂未规定单位产品排气量，也未规定废气含氧量,欧盟采用低NOX加热工艺集成的焦化厂氮氧化物排放系数是340g/t焦，焦炉烟道废气的氮氧化物浓度是322～414mg/m3（氧气浓度为5%时）。,为此，焦化企业在当前经济效益严重下滑的情况下，仍然要投资建设节能环保设施，必须支付操作费用运行治理措施，因而焦化企业承受着前所未有的巨大压力。 如宝钢湛江钢铁基地焦化厂，为4×65孔JNX3-70-2型7m大容积焦炉年产干全焦339万吨，建设两套焦炉烟气脱硫脱硝装置，每套焦炉烟气处理能力517000Nm3/h，达到国家表6 “大气污染物特别排放限值”，总投资1.3亿元，相当于吨焦投资增加35元，吨焦操作成本11.8元。,2019/7/18,ACRE,23,焦炉燃烧废气中SO2和NOx减排技术,采用“旋转喷雾半干法脱硫+低温选择性催化还原法（NH3-SCR）脱销除尘”工艺。主要由：脱硫塔、除尘脱销一体化装置、喷氨系统、引风机、热风炉和烟气管道等组成。约180℃的焦炉烟气首先进入旋转喷雾脱硫塔，雾化的Na2CO3饱和溶液与烟气接触迅速完成SO2吸收，脱硫效率＞80%。（脱硫过程中，烟气温度下降30～40℃）。 脱硫后烟气进入一体化装置，先经布袋除尘，再由一体化装置配备的烟气加热模块加热至200℃后，与喷入的NH3还原剂充分混合；混合后的烟气进入低温脱销催化剂模块层，在催化剂作用下NOX被NH3还原为无害的N2和H2O，脱销效率不低于80%；净化后＞160℃的洁净烟气经过引风机送焦炉烟囱排放，小部分烟气通过热风炉小幅加热后回到一体化装置烟气加热模块中。,该工艺先脱硫可有效控制后续脱销硫氰酸盐的生成，为低温高效脱销创造条件； 一体化装置可集中进行除尘、加热和脱销，减少管道输送的热损耗，模块化可提高脱销操作和检修的灵活性； 采用低温脱销催化剂可使脱硫后的烟气仅需小幅加热即可进行高效率脱销； ＞160℃排气温度不会在烟囱周围产生烟囱雨，并可避免烟气温度低于酸露点而引起的烟囱腐蚀。,宝钢湛江焦炉烟气脱硫脱硝装置,,2015年11月6日，脱硫系统成功投产 2015年12月17日，低温脱硝系统成功投产 脱硫：入口浓度80～120mg/Nm3，初期完全使用新脱硫剂 ，出口4mg/m3以下；目前，为降低运行成本，脱硫剂循 环使用，出口浓度小于30mg/Nm3 低温脱硝：入口浓度300～500mg/Nm3，出口30～ 40mg/Nm3；目前，为降低运行成本，降低反应温度205℃ ，减少喷氨量，出口浓度90～120mg/Nm3,此外：,北京宝聚科技公司（采用日本日挥公司催化剂）为焦化厂提供钙基干法脱硫+低温脱硝工艺； 福建某公司在推介“加热焦炉烟道气+高温催化还原脱硝工艺”； 南通海鹰机电集团和北京浦利莱公司在推介SICS法催化氧化（有机催化法）脱硫脱硝工艺； 河南某公司在推广活性炭脱硫脱硝工艺； 北京煤科总院和扬州康龙公司在推介其活性焦脱硫脱硝工艺。,北京宝聚科技公司（采用日本日挥公司催化剂）为焦化厂提供钙基干法脱硫+低温脱硝工艺。,,,180℃,350℃,350℃,200℃,100℃,20℃,350℃,700～800℃,320-370℃,福建某公司开发了“加热焦炉烟道气+高温催化还原脱硝工艺”；,31,吸收塔,,,氧化 装置,风机,,,,,,,,,,循环泵,,,,,干燥机,,,,,分离器,过滤器,粉尘,硫铵,,,,焦炉烟气,,,,,,,,,,工艺水,混合液 排除泵,净烟气,,,,氧化剂—臭氧,脱硫剂—氨,150℃,焦炉烟囱,南通海鹰机电集团引进以色列催化剂推介SICS法催化氧化（有机催化法）脱硫脱硝工艺,,焦炉烟气活性炭脱硫脱硝工艺流程图,河南某公司在推广活 性炭脱硫脱硝工艺。,,,,脱硝,再生反应器,,,,脱硫,补充活性焦,副产物—SO2,烟气,NH3,北京煤科总院活性焦联合脱硫脱硝工艺流程示意图,净化后烟气回 焦炉烟囱,吸附饱和活性焦,,300～500℃,120～180℃,北京煤科总院和扬州康龙公司在推 介其活性焦脱硫脱硝工艺。,34,6. 比较,3.积极推广节能减排新技术,3.1 以焦炉烟道气余热为热源的煤调湿 焦炉烟道废气带出热约占焦炉炼焦耗热量的17％， 大中型焦炉生产1吨焦炭耗热115kg～128kg标准煤，以中间数值122kg标准煤为基准，则生产1吨焦炭所产生的烟道气带出热量为： 122kg×17%＝20.7kg标准煤 回收焦炉烟道气余热可用于煤调湿、生产蒸汽或用于负压蒸氨等。,2019/7/18,我国以焦炉烟道废气为热源煤调湿装置,3.1.1 邯钢焦化煤调湿装置 邯宝集团股份有限公司焦化厂现有4×42孔JNX70-2型复热式焦炉，产能206万吨/年，采用全沸腾旋流流化床煤调湿工艺，以焦炉烟道气的余热进行热量平衡，确定煤调湿的处理能力为2套×195t/h，调湿系统最大去湿量约为4.5～5个百分点。湿煤含水量14%～9.5%，（按水份12.19％湿煤计算）。 邯宝焦化厂焦炉采用混合煤气加热，热值为4182KJ/m3,焦炉煤气的掺混量为7.23％。四座焦炉两个烟囱根部烟道气总流量约2×243000Nm3/h,可用于煤调湿的烟道气量为总量的85～90％。烟道气温度：～220℃（烟囱根部的平均温度），考虑沿程热损失，烟道气温度按200℃计。,煤调湿系统主要组成：全沸腾旋流流化床干燥机、烟气风机、排烟风机、细粒回收装置、调湿煤输送装置、风量调节伐门等。 煤调湿系统固体物料流程： 焦炉烟道气经排烟风机加压，经过烟气调节伐分配后输送至流化床干燥机布风板底部；粉碎后的原料煤则由缓冲仓经密闭给料装置进入流化床。原料煤与烟道气接触，煤料在流化床中与烟道气传质传热达到去湿的目的，调湿后的煤料从出口端排出，3％～5％的粒径小于1㎜的细煤粒从细粒回收装置和布袋除尘器中排出。,邯钢煤调湿流程图,,,总烟道抽风机,干燥调湿机,调湿烟囱,除尘器,旁通管,分别从1、2号焦炉和3、4号焦炉烟囱根部抽出的高温焦炉烟道气经过烟气风机加压，分别送至1、2号干燥机烟气入口。干燥前段上方设有排风管，将干燥前段带有一定水份的废气排出；干燥后段上方的气体含有大量粉尘从干燥后段排风管排出，干燥机排出的气体经由保温管道送入除尘地面站进行粉尘扑集处理，净化后的气体经烟囱外排。干燥机烟道气进出口之间设有旁通管，用于控制排烟温度高于烟道气水露点10度以上。,煤调湿项目实施后，焦炉煤气处理量增加5000m3/h（增加5％）,只需对鼓冷系统和终冷洗苯系统进行改造： 将初冷器上段冷凝液系统改为大循环； 为保证焦炉稳定操作和降低焦油超级离心机负荷，必须增加焦油氨水分离时间，因此，需要增加一台VN=300 m3的机械化氨水澄清槽。 增设一台终冷塔和配套泵。,干燥机典型操作参数（单台）,高低压设备装机容量6902kw，其中工作容量6128 kw 年耗电量14805×103kwh(年工作小时按3500小时考虑) 年耗0.4～0.6MPa饱和蒸汽12797t 固定资产投资15685万元，外部改造工程投资991万元， 总计投资16676万元（实际投资2亿元） 全投资内部收益率（税后）14.77％ 全投资回收期（税后）7.31年 工程占地12700㎡ 吨煤单位能耗 3kgce/t 吨焦净节能＝13kgce/t,无锡亿恩科技股份有限公司与上海理工大学研制出我国第一套清洁高效梯级筛分内置热流化床煤调湿工艺技术及装备（简称en-CMC），于2014年底在柳州钢铁股份公司焦化厂投产，通过一年多的调试运行，各项经济技术指标均达到设计值，并有部分指标优于设计指标。,3.1.2 梯级筛分内置热流化床煤调湿工艺技术,,,,,柳钢EN-CMC现场,调湿机-主调湿设备,筛分机-按颗粒分级装置,烟道气余热回收装置,压球机-粉尘处理装置,竣工仪式,主设备顶部外观,工艺特点,原料煤首先进入梯级筛分装置，含水分低大粒煤料不进调湿机，直接进入粉碎机粉碎；含水分高、粒度适宜的小粒煤料不进粉碎机，直接进入调湿机；——节能、不过粉碎； 采用高比热容(1kcal/kg.℃)的压力水与焦炉烟道气间接换热，得到的高密度120~150℃热水作为煤调湿的热源——有效回收和利用（各种）低品位余热；便于远距离输送；不管焦炉采用COG还是BFG加热均不影响对烟道尾气余热的回收利用；,采用内置热流化床调湿机，热空气作为流化和载湿介质，将煤料流化与换热器管内的热水间接换热。湿煤料处于低加热温度（60℃～85℃）和低流化速度（0.5～1.0m/s）的流化强化传热状态，提高了流态化的煤料与内置式换热器的换热效率。 有效控制各工序环节煤粉尘的产生，使煤粉尘总量低于百分之四。对有效回收的煤粉尘加压成型煤，与入炉煤混合，装炉炼焦。从而减少生产过程中煤粉尘的外溢，降低结石墨，对后续荒煤气化产处理系统几乎无负面影响。,,,2015年11月份柳钢炼焦用煤整体含水率最低可达8.3%，最高可达13.7%，经过en-CMC调湿后，入炉煤总体含水率可稳定在6%左右，处理煤量在400～500t/h之间。 调湿1t煤料的能耗为2.58kgce 总投资1.5亿元,大中型焦炉生产1吨焦炭耗热115kg～128kg标准煤，以中间数值122kg标准煤为基准，则生产1吨焦炭所产生的荒煤气带出热量为： 122kg×36%＝43.9kg标准煤 因此，荒煤气带出热量是巨大的，实施焦炉荒煤气余热利用技术项目，是实现焦化行业节能减排、环境治理和资源综合利用的有效途径，也是焦化企业发展和国家能源发展战略的迫切需求，实施本项目具有社会、经济、节能、环境的多重效益。,3.2 焦炉荒煤气余热回收,,在炼焦生产过程中，从炭化室经上升管逸出的荒煤气温度高达650℃～750℃，为此，必须喷洒大量70℃～75℃循环氨水，循环氨水吸收荒煤气带出热而大量蒸发，高温荒煤气被冷却至82℃～85℃，再经初冷器冷却水冷却至22℃～35℃，进入煤气净化系统。目前，国内外焦炉都是采用这一工艺路线，在此过程中荒煤气带出热被白白浪费，为此，开展了荒煤气带出热回收利用技术的研发，已经应用的案例有：,,,,,,,,,,喷洒氨水,650～700℃,82～85℃,22～35℃,初步冷却器,,冷却水,传统的焦炉煤气冷却工艺,3.2.1 三钢焦炉纳米回收显热技术 江苏某节能科技有限公司与福建三钢闽光股份有限公司，从2010年开始致力于炼焦荒煤气显热回收技术的研发，分析上升管换热装置的系统组成，从整体结构、吸热介质、换热装置、系统安全稳定性等方面做了重大改进，研发出纳米技术换热上升管，具备防漏水、防结石墨及防挂焦油的三重功能。选择耐磨、耐腐蚀、耐高温的合金材料，高温下熔化成型为整体无缝结构；水-汽换热在封闭空间内，换热器内壁为合金整体结构配以纳米衬层。,,,,,焦 炉,,,,荒煤气去净化车间,,上 升 管,,汽包未汽化水,,0.6～0.8MPa蒸汽 100kg/h,,汽 包,,水套管,,,,金属导热体,,耐高温合金,无缝结构水夹套荒煤气显热纳米回收技术结构图,汽水混合物,除氧水,该纳米衬层整体结构的焦炉上升管换热装置及回收荒煤气余热成套技术，成功应用于三钢闽光焦化厂2×65孔4.3m捣固焦炉，并于2014年11月3日通过三钢闽光股份公司验收，报告强调道:“实现产生饱和蒸汽（压力0.6MPa、温度165℃）供煤化工车间生产使用的目标”，能够连续平稳供汽。截至2016年2月底产汽并网满2年。 据武汉科技大学标定及生产数据分析表明，荒煤气温度由770℃～550℃降到560℃～450℃，降幅200℃左右，能释放出其显热的32%；蒸汽平均产量7.2t/h，吨焦回收的热量相当5.8kg标准煤。生产报表显示，煤气成分、粗苯及焦油等化产品收率未出现异常（表4），煤气冷却设备运行稳定。,2014-2015年化产品收率对比 %,上升管外壳表面温度由原来170-230℃降低到50-80℃,相比降低 了120℃以上，焦炉炉顶温度大大降低。三钢焦化余热回收系统连续 2年的蒸汽发生量 101387 t，吨焦可产蒸汽 69.8 kg。 2014-2015年蒸汽发生量及压力,上升管外筒表面温度由原来170-230℃降低为70-90℃,相比降低了100℃以上，焦炉炉顶温度大大降低，有效改善作业人员操作环境。,3.2.2邯钢几何态构体换热器技术,常州某冶金科技有限公司研发的几何态构体换热器上升管——其上升管夹套系合金无缝结构；内壁在2000℃高温下涂镀5mm厚单晶硅，以防止导热介质泄露；以及其它防腐、防结焦等特殊措施；——已成功用在邯钢焦化厂2×45孔6m焦炉上，其中的5#炉于2015年11月15日全炉产汽并网，6#焦炉也于去年底产汽。截止2016年2月底，5#焦炉荒煤气回收系统稳定运行100天，生产数据表明，吨焦可回收0.6MPa压力蒸汽100kg左右。目前，整套余热回收系统的设备状况、使用寿命，尚待时间验证。据悉，该冶金公司在邯钢6m焦炉荒煤气显热回收首套装置的基础上，又做了较大的技术改进、材质优化，将用在邯钢焦化厂的7m焦炉荒煤气显热回收改造项目上。,3.2.3 唐山九旺公司荒煤气余热回收技术 河北唐山九旺节能科技公司2013年6月在唐山达丰焦化5.5m捣固焦炉上升管进行工业化试验，设置“安全空间”填充特殊导热介质，选择抗高温耐腐蚀材料，研发抗周期性热应力结构，避免水或蒸汽漏入焦炉炭化室。焦炉上升管内荒煤气平均温度在700℃左右，既能生产0.6—3.8MPa饱和蒸汽，又能生产400℃左右过热蒸汽。4号5.5米捣固焦炉的25个上升管为蒸发器型，生产压力范围0.8—1.6MPa的饱和蒸汽；10个上升管为过热器型，生产温度350±30℃的过热蒸汽。生产现场表明，未对焦炉操作带来影响，没有发生荒煤气导出困难、上升管内部积碳、焦油结焦等问题。 应用效果是：每个上升管能生产0.8—1.6MPa饱和蒸汽80kg/h，相当于吨焦产饱和蒸汽75kg；或将饱和蒸汽变成同压力、温度为350±30℃的过热蒸汽0.6t，相当于吨焦能将0.524t饱和蒸汽变成同压力的过热蒸汽。,Conventional Collecting Main,3.3 炭化室压力单调技术,,,P,,,炭化室底部测压,集气管压力P是根据吸气管 正下方炭化室底部压力在 结焦末期不低于5Pa来确 定。P＞ 5Pa 翻板开； P＜ 5Pa 翻板关。,,85~90℃荒煤气,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P = + 6 mm WC,P = - 30 mm WC,PROven „works“ like „butterfly valves“,P = -110 mm WC,炭化室压力单调系统于1999年在蒂森克虏伯伍德焦化厂第一次被应用，2003年在施韦尔根焦化厂应用。,3.3.1 德国PROven炭化室压力单调技术,Control piston,Crown tube,,,,,,PROven系统是焦炉荒煤气调节系统，即调节炭化室的内部压力。随着结焦时间的变化，荒煤气的发生量随之变化，PROven系统的设定压力随着结焦时间的变化而变化，使得每个炭化室煤气压力长期保持在微正压。,3.3.2 PW单孔炭化室压力控制系统SOPRECO P.W.公司在德国Dillingen焦化厂（ZKS，萨尔中央焦化厂）新建的3号6.25米捣固焦炉上开发应用了SOPRECO（Single Oven PREssure Control system）阀门，以控制每个炭化室的压力。 在捣固焦炉装煤过程中，煤饼是通过机侧炉门装入 的，送煤饼过程中会产生大量烟尘，为减少烟尘排放， 过去开发了许多治理方法如使用密封框，但是密封框只 能减少而不能消除这种烟尘排放。为此，P.W.公司开发 了SOPRECO阀门。,2009年ZKS的新3号焦 炉安装了50个SOPRECO调 节阀。,SOPRECO阀门的设计 从提出概念到定型生产经 历了2年的时间，最终有3 个样品阀门安装在ZKS焦 化厂2号焦炉(1984年投产 的世界最高捣固焦炉)上， 进行试验。,SOPRECO阀门在 Dillingen 3号 新焦炉的安装,技术概要,,为了推进焦化技术进步，响应国家节能减排的号召，中冶焦耐研发了焦炉炭化室压力自动调节煤气增收技术，于2009年4月开始研发，2010年11月试验成功并投产运行。 该技术是一项焦炉炭化室压力自动调节、集气管负压装煤技术，不仅实现了装煤时将大量荒煤气导入集气管中，防止烟尘外逸，达到清洁生产的目的，大大改观焦炉周围的生产环境，回收了大量的荒煤气；解决了结焦末期焦炉炭化室底部出现负压的问题，有利于焦炉生产和稳定运行，对延长焦炉使用寿命具有重要作用。本项技术实用性强、投资少，具有显著的社会效益、经济效益和广阔的推广应用前景。,3.3.3 我国焦炉炭化室压力自动调节煤气增收技术,工艺流程图,主要由上升管、桥管水封阀、气动执行机构、控制系统、测压装置、生产通讯等部分组成。其技术难点在于既要保证炭化室底部在结焦过程中一直保持微正压状态，又要实现集气管负压装煤。,主要技术创新点是开发出便于流量调节的桥管水封阀体，其特点是将桥管水封阀的筒体下端部设计成特定形状的倾斜面，加大桥管水封阀盘的水封高度，通过控制水封阀盘的开度，使桥管水封阀的下端“斜底”部分没入水封阀盘深度发生改变，从而控制炭化室与集气管间荒煤气的流通面积、实现控制单个炭化室压力的目的。,方形法兰阀体,具有一定深度的阀盘,桥管阀体的研制,,,桥管设备三维布置图,我国自行开发的炭化室单调系统投资只为引进系统的10%～20%。（2×60孔6米焦炉配置此系统只投资1000多万元） 安徽芜湖新兴铸管2×60孔6米焦炉已采用炭化室单调系统，2012年10月已投产调试。 济钢仍然在使用，但煤气中吸入的煤粉较多，需设置直接式煤气冷却器。 2015年在上海宝钢二期6米焦炉的4根上升管进行了工业试验，效果良好。宝钢决定在1997年投产的4座x50孔6米焦炉上改造配置国内开发的炭化室单调系统。 北京动力源科技股份有限公司可以合同能源管理方式支持焦化厂实施炭化室单调系统工程项目。,在居民取暖、餐饮油烟排放所贡献的30%～40%中，民用燃煤又占相当大的部分，其量大面广、污染物排放量大，是造成雾霾频发的主要原因之一。烧1吨散煤比火电厂清洁燃煤50吨排放的污染物都高。环保部分析，重污染期间，化石燃料或生物质燃烧排放的一次颗粒物增加明显，原煤散烧对近地面污染贡献最高，低矮面源污染对PM2.5浓度贡献最大。,4.过剩焦化产能生产洁净焦给焦化行业一定生存发展空间,,工业燃煤排放占30%～40%,机动车带来的路面扬尘、尾气排放占20%～30%,居民取暖、餐饮油烟等占30%～40%,雾霾形成,民用炉具无任何污染物控制措施，为了减少污染物排放，必须从源头上治理，用清洁燃料替代原煤，即用半焦、洁净焦或型煤替代散烧煤。 2016年1月，国家环保局和环境监测中心对太原市推广的民用焦炭与北京、天津等市广泛使用的洁净型煤在链条炉上的燃烧排放进行了对比监测。结果表明，燃用民用焦炭污染物排放浓度与北京、天津型煤相比，烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物分别降低78.2%、69.8%、67.7%。 太原理工大学与太原科瑞康洁净能源有限公司合作开发的民用洁净焦炭生产新技术，系统集成了20多项国家发明专利和核心技术，利用我国过剩的焦化设施，将劣质原煤辅以固硫、助燃、增碳复合助剂，经高温干馏制得民用焦炭。其替代散烧原煤，燃烧全过程无黑烟，硫氧化物与NOX减排70%，烟尘减排96%，有效减少了雾霾成型的条件。,民用清洁焦技术参数（2015年10月太原市颁布）,河北省地方标准规定，洁净型煤（用煤或半焦粉压型）硫分在＜0.4%，挥发分在＜12%，灰分＜24%，水分＜4%，热值＞5740 kcal/kg。理论上来说，洁净型煤的节煤率在＞20%，硫化物即有毒气体排放可减少70%以上，氮氧化物减少60%以上，烟尘排放减少80%以上。据称，采用洁净型煤，在清洁空气、降低消耗上基本达到天然气的水平。 大连市锅炉用半焦燃料——兰炭小料技术指标：灰分＜10%，挥发分＜10%，硫含量＜0.4%，水分＜18%，发热量＞6200kcal/kg，粒度8～18mm。,,散煤和洁净焦排放数据对比,民用洁净焦主要特点：着火较快，升温速度略低于原煤，12～15分钟就可全部燃烧，17～20分钟左右火势旺盛；加火时，没有明显烟尘；焖火有效时间9～13小时，用量比普通煤减少约30%以上；老百姓普遍反映洁净焦燃点低、烟尘少、热值高，燃烧过程稳定、持久，可正常焖炉，且耐烧、燃烧充分、不冒黑烟、不呛人。,用半焦、洁净焦替代散烧煤的市场潜力巨大,我国散烧煤年用量6亿多吨,仅华北预计每年就需要２亿多吨。 仅北京农村地区现在每年用于取暖的用煤量达400万～500万吨。 国家环保部统计，冬季5个月全国采暖用煤4.2亿吨。 目前，京津冀地区散烧煤量高达7200万吨/年。 如果有1/6散烧煤用民用焦替代，就将消耗1亿吨民用焦，使100家焦化厂（按每家焦化厂产能为100万吨/年计）得到转型发展。 在河北邢台市，煤炭燃烧、汽车尾气、工业排放是3大污染源。其中，燃煤是污染重头。邢台年用煤总量约2500万吨，其中民用煤约250万吨，主要用于农村冬季采暖。由于农村散烧煤大多质量差，加之直燃直排没有净化装置，这1/10民用煤“贡献”了全市一半的煤炭污染排放量，与工业用煤制造的污染不相上下。 太原市根据京津冀及周边地区大气污染物防治协作小组会议要求，到2015年底，要累计实现清洁化煤替代散烧原煤用量140万吨。,各地洁净焦、洁净煤替代散烧煤情况,2013、2014年两年北京市共完成农村地区“减煤煤”246万吨，达到了430万吨任务总量的57.3%，超额完成了计划任务。到2015年供暖季节结束后，预计北京农村地区将完成减煤换煤400万吨，每年将减少SO2排放1.2万吨、NOX1.5万吨、烟尘3万吨。据北京市环保局监测，2015年全市平均PM2.5浓度80.6微克/立方米，同比下降了6.2%，特别是SO2浓度为13.5微克/立方米，不仅在北方供暖城市中浓度最低，而且达到南方沿海城市水平。 太原市2015～2016年之冬，生产洁净焦70万吨，替代市内7个区的散烧煤。实际完成28.7万吨。 大连市要求＞20t/h锅炉使用煤炭和半焦，燃烧废气必须达标排放（SO2≤200mg/Nm3）; 全市＜20t/h锅炉只能使用天然气或醇醚洁净燃料。,在2016年全国两会上，全国政协委员、山西省政协副主席王宁带来的一份提案：利用过剩焦化产能生产民用洁净焦炭，逐步替代我国北方地区冬季民用散烧原煤，从供给侧改革化解煤焦过剩产能，优化升级产业结构，改善北方地区大气环境质量。 近几年，我国部分地区持续的雾霾天气，已威胁到人们的身体健康，治理雾霾成为政府和全社会的共识。但民用散烧原煤量大面广、污染物排放量大，是造成雾霾频发的主要原因之一。 中国已成为全球最大的焦炭生产基地，随着全球金融危机的爆发以及长期钢铁市场的低迷影响，焦炭产能过剩日益凸显，多数焦化企业开工率维持在50%-80%，举步维艰，濒临破产。王宁表示，面对全国焦化产能过剩2亿吨的巨大压力，如何发挥数量巨大焦化存量资产的经济杠杆效应，变被动为主动，打造新经济优势，实现焦化产业的转型与升级，提升行业盈利能力，值得各方思考。,5. 大型独立焦化厂改产气化焦，生产化工产品,中国焦化行业的特色：80多家钢铁联合企业焦化厂，仅拥有全国炼焦产能的35%，而520多家独立焦化厂却拥有全国炼焦产能的65%。全国生产的焦炭90%以上是供给钢铁企业。为了摆脱对钢铁企业的过度依赖，许多大中型独立焦化厂正在实施或策划，由生产冶金焦改为生产气化焦（也称：化工焦），并将其气化生产合成气，延伸生产甲醇、LNG或乙二醇，或甲醇再延伸生产烯烃、芳烃或汽油。,原因： 寻求焦炭新出路，走出困境； 节省优质炼焦煤，充分利用低质煤——褐煤、长焰煤，甚至 可以利用原煤（生产冶金焦必须用洗精煤），降低成本， 增加竞争力； 发挥我国数量巨大的焦化存量资产，充分利用焦化行业已有 的过剩产能； 生产气化焦不影响焦炉煤气、煤焦油、粗苯等化工产品产率， 不影响产业链的延伸。,气化方式有：气流床、流化床、固定床。 根据化工焦的块状特点，采用固定床气化方式是最优选择。 固定床气化主要有以下三种方法： 常压纯氧固定床气化炉（已有工业生产业绩） 加压固定床气化炉（碎煤加压气化炉）——固态排渣（尚没有工业生产实例） BGL加压气化炉——液态排渣（尚没有工业生产实例）,江西昌昱实业有限公司近期业绩一览表,内蒙古某能源集团（独立焦化厂）拟用现有的100万吨/年炼焦产能生产100万吨高硫气化焦，建设6+1台碎煤加压气化炉，将其全部气化，进一步生产63万吨甲醇/年和11万吨LNG/年。 每年消耗掉本集团一直滞销的400万吨高硫原煤——131万吨高硫精煤。救活两家高硫煤矿、一家洗煤厂、一家焦化厂。 工程总投资45亿元。 因投资太高而放弃。,宁夏银川宝丰能源集团，年焦炭产能480万吨，2015年生产焦炭430万吨（大部分是灰分=15%～16%的气化焦或低档次冶金焦，主要外销给河北唐山地区，估计大部分为小高炉使用）。2015年将9000吨焦炭运至河南义马煤气厂在其直径3.8米3.0MPa的固定床加压气化炉上进行试烧试验。5月份试烧5天，效果不理想。同年8月25日～9月1日，进行了9天的连续运行试烧，效果基本良好。试烧试验花费2000多万元。目前，拟计划将360万吨气化焦气化生产烯烃，基本确定为选择为固定床加压气化炉（鲁奇炉），总投资200多亿元。德国鲁奇公司和国内赛鼎公司正在进行激烈投标竞争。,延安能源集团和陕西黄河集团拟合作搞“煤炭干馏气化一体化综合利用项目”，其可行性研究报告方案： 新建300万吨/年焦化厂生产气化焦 通过碎煤加压气化 生产280万吨甲醇+60万吨LNG+30万吨碳酸铵 工程总投资117～135亿元 专家论证后，对此项目持反对意见。 现改为200万吨/年焦化厂+碎煤加压气化，生产210万吨甲醇和45万吨LNG。 目前正在陕西韩城建设一座工业化碎煤加压气化试验炉，试验所采用煤种的具体设计数据，为大设计做准备。,6. 总结 2015年我国生产焦炭4.48亿吨，同比下降6.1%，占世界焦炭总产量的68.6%。我国炼焦总产能6.87亿吨，产能利用率65.2 %； 焦化行业面临着严峻的环保压力，特别是焦炉烟道气的脱硫脱硝； 焦化行业正在大力推广节能降耗技术，如以焦炉烟道气为热源的煤调湿、荒煤气的余热回收、焦炉炭化室压力自动调节煤气增收技术等； 用过剩焦化产能生产民用洁净焦，为焦化行业生存、转型和发展创出一条新途径； 大中型独立焦化厂为摆脱对钢铁企业的依赖，正在策划和实施由生产冶金焦改为气化焦，进一步生产化工产品和清洁能源产品。,谢谢诸位,