焦油渣制型煤回配煉焦工藝的應(yīng)用

郭海濤 鄭紅軍 郭雪松 傅海斌 高立東

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

在煉焦生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)焦炭及化產(chǎn)品的同時，也產(chǎn)生固體廢渣等有害物質(zhì)，廢渣的來源主要有回收車間焦油氨水分離工序產(chǎn)生的焦油渣、硫銨工序產(chǎn)生的酸焦油、煤焦粉塵及化產(chǎn)工序檢修時產(chǎn)生的廢渣，其中焦油渣是廢渣的主要成分，它是粘稠狀廢渣，主要由煤塵、焦粉、瀝青粉、炭化室頂部產(chǎn)生的游離碳及清掃上升管及集氣管時帶入的多孔物質(zhì)、焦油和瀝青的聚合物等含碳物質(zhì)組成［1］，它含有苯類、酚類、萘類等多種有毒物質(zhì)，對人和動物有致癌作用，直接外排，不但影響大氣環(huán)境，而且，由地表滲入地下后，會污染地下水源［2］。將這些物質(zhì)回收處理配入煉焦煤中煉焦，可使焦化廢渣得到綜合利用，同時避免環(huán)境污染。

1 概況

焦化技改工程建設(shè)完成后，配煤工序生產(chǎn)模式發(fā)生大幅改變，由于項目整體規(guī)劃，焦油渣添加工藝場地被7 m焦?fàn)t占用，焦化廠需要重新建造焦油渣等廢渣回收利用的設(shè)備及配套設(shè)施;安鋼兩座7 m焦?fàn)t投用后，焦油渣產(chǎn)量增加，要求焦油渣回收的處理能力相應(yīng)增大;另外，隨著日益提高的環(huán)保要求，焦油渣等廢渣必須得到安全、閉環(huán)處理，避免外排產(chǎn)生環(huán)境污染。

2 焦油渣制型煤回配煉焦工藝

根據(jù)配煤新工藝布置，焦化廠采用先粉碎配合煤后添加焦油渣制型煤回配工藝。焦油渣與配合煤進行混合、成型、再混合的步驟，為減少成型煤流程設(shè)備，焦油渣再生流程安置于粉碎后的配合煤輸送點上，根據(jù)配煤流程現(xiàn)場位置，確定整套裝置于M12機尾轉(zhuǎn)運站進行安裝使用。

2.1 工藝原理

焦油渣回收配煤煉焦的工藝原理是，將焦油渣和煤粉，按一定比例均勻混合，利用焦油渣作為粘結(jié)劑壓制成型煤，型煤按既定比例均勻配入配合煤中進入焦?fàn)t煉焦，實現(xiàn)焦油渣再生目的。

2.2 工藝流程

工藝裝置由裝運裝置、承裝裝置、卸料裝置、環(huán)鏈葉片提升裝置、混合裝置、成型裝置、皮帶輸送裝置等設(shè)備單元組成。焦油渣制型煤回配煉焦工藝的工作流程如下：利用叉車將裝滿焦油渣的裝運箱運至焦油渣槽孔上，焦油渣槽上配置液壓翻轉(zhuǎn)機構(gòu)將裝運箱向槽內(nèi)翻轉(zhuǎn)，使焦油渣自流至槽內(nèi)，槽內(nèi)底部利用蒸汽將焦油渣加熱融化成流體，經(jīng)提升裝置將焦油渣輸送進入混合裝置，粉碎后的配合煤經(jīng)緩沖溜槽進入混合裝置，混合裝置將它們按照比例混勻后送入成型裝置，成型裝置輸出型煤，回送到配煤工藝皮帶機送往煤塔，最終進入焦?fàn)t煉焦。焦油渣回配煉焦工藝流程如圖1所示。

圖1 焦油渣制型煤回配煉焦工藝流程

3 實際應(yīng)用

為確保焦油渣回配煉焦工藝穩(wěn)定運行，使焦油渣與配合煤穩(wěn)定結(jié)合，所制型煤均勻配入，保證焦炭質(zhì)量不受影響，該工藝采取了型煤配比可控化、配置了自動除鐵系統(tǒng)、優(yōu)化了聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、改進了專用回收裝置、采用了間接蒸汽加熱等，使整個工藝操作簡單、運行穩(wěn)定。

3.1 型煤配比可控化

為確保焦油渣配入后不影響焦炭質(zhì)量和堵塞后續(xù)工藝設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格控制焦油渣的配比量，對焦油渣特性進行了相關(guān)參數(shù)測定，其常規(guī)指標(biāo)結(jié)果見表1。

表1 焦油渣的物理化學(xué)性質(zhì)

從焦油渣工業(yè)分析數(shù)據(jù)可知，碳、揮發(fā)分及G值較高，水分含量大，灰分較低，硫分適中，呈現(xiàn)粘稠狀，具有較強粘結(jié)性。根據(jù)焦油渣的物理化學(xué)性質(zhì)分析結(jié)果，通過實驗確定所制型煤中焦油渣與配合煤的混合比例，發(fā)現(xiàn)比例過大，焦油渣含量高，易使所制型煤粘結(jié)設(shè)備，經(jīng)皮帶機及轉(zhuǎn)運站溜槽時，易產(chǎn)生掛料現(xiàn)象，嚴(yán)重時造成堵料，時間長會腐蝕設(shè)備，清理不及時還對周邊環(huán)境造成一定污染;比例過小，焦油渣含量低，所制型煤煤餅粘結(jié)性低，強度小，效果差，生產(chǎn)率低。經(jīng)過反復(fù)實驗，通過調(diào)整皮帶機轉(zhuǎn)速及提升裝置變頻器，最終確定焦油渣與配合煤按照1∶10～1∶15比例在混合裝置內(nèi)可實現(xiàn)混合均勻，該工藝很好地實現(xiàn)了焦油渣加入量的控制，所制型煤沒有出現(xiàn)上述現(xiàn)象，效果較好。

3.2 配置自動除鐵系統(tǒng)

工藝布置于粉碎機之后，因此會焦油渣內(nèi)部摻雜的鐵器會直接進入焦?fàn)t內(nèi)，極易發(fā)生損傷焦?fàn)t爐墻等事故，該工藝在B132皮帶機上配置了自動除鐵系統(tǒng)。防止鐵器等硬質(zhì)物質(zhì)進入系統(tǒng)，造成混合裝置、成型裝置及后續(xù)工藝皮帶的設(shè)備損壞。

3.3 優(yōu)化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

焦油渣制型煤回配系統(tǒng)與原配煤工藝皮帶機系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)鎖運行：①在確保M12皮帶機開啟并上料的情況下，才能開焦油渣制型煤添加裝置，防止型煤在M12皮帶上堆積，同時禁止空皮帶運送型煤，以防型煤集中入爐影響質(zhì)量;②開啟順序：成型裝置→混合裝置→皮帶運輸裝置→提升裝置;③確保物料干凈后再關(guān)閉，關(guān)閉順序與開啟順序相反;④當(dāng)皮帶機斷流時，提升裝置可及時關(guān)閉。

3.4 改進專用回收裝置

改進專用的焦油渣裝運箱與焦油渣槽：焦油渣裝運箱底部設(shè)計一定錐角，上寬下窄，上部配置有相應(yīng)掛鉤，可利用叉車直接將其掛于焦油渣槽上，對應(yīng)的焦油渣槽上部配置翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，可將焦油渣槽翻轉(zhuǎn)至200°，焦油渣可自流入槽內(nèi);為方便槽內(nèi)焦油渣流動，焦油渣槽底部設(shè)計為錐形并嵌入地下，錐角為45°，并在焦油渣槽中架設(shè)蒸汽盤管進行加熱，防止阻塞料口。焦油渣裝運箱及焦油渣槽如圖2和圖3所示。

圖2 焦油渣裝運箱

圖3 配置翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的焦油渣槽

3.5 采用間接蒸汽加熱方式

焦油渣槽底部設(shè)計采用間接蒸汽的加熱方式，使上料口保持暢通，不會產(chǎn)生外排污染，蒸汽加熱設(shè)計在焦油渣槽底部，在不會造成焦油渣氣味散發(fā)和不會產(chǎn)生廢水的同時保證了焦油渣的流動性，既滿足了工藝生產(chǎn)條件又具有較好環(huán)保效果。

4 應(yīng)用效果

焦油渣制型煤回配煉焦工藝運行一年以來，焦油渣制成的型煤主要送往第二、三煉焦車間，通過實際運行，其效果如下：

1)在運行過程中未發(fā)現(xiàn)皮帶機粘料現(xiàn)象，在結(jié)焦過程中沒有對焦?fàn)t爐體造成危害，實現(xiàn)全廠焦油渣等廢渣的全部處理。

2)對焦炭冷、熱強度，灰分、硫分等指標(biāo)基本無影響。焦油渣制型煤回配煉焦裝置投用前后第二煉焦車間焦炭質(zhì)量指標(biāo)對比見表2。

表2 投用前后焦炭質(zhì)量對比 %

3)每年節(jié)約煉焦煤5800 t，產(chǎn)生約550萬元直接經(jīng)濟效益。

4)焦油渣制型煤回配煉焦，避免了焦油渣等廢渣的二次污染，有利于區(qū)域環(huán)境保護。

5 結(jié)語

采用焦油渣制型煤回配煉焦，既解決了焦化廠廢渣排放帶來的環(huán)境污染問題，又節(jié)省了珍貴的煉焦煤資源，達到了能源二次利用的目的。控制合理配比，不會影響焦炭質(zhì)量，而且具有工藝簡單，操作方便，占地面積小，易于維修等優(yōu)點，使用效果較好。同時，焦油渣回配，替代了煉焦煤，為焦化廠提供了一條降本增效的途徑，經(jīng)濟效益顯著。

［1］ 白小明，王照文，趙暉.焦油渣回配入爐煤的研究應(yīng)用.燃料與化工，2011，42(2)：33.

［2］ 楊明平，戴財勝，傅勇堅.焦油渣配煤煉焦的實驗研究.煤化工，2007，35(6)：51-54.