大型焦炉能量流分析.ppt

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1、大型焦炉能量流研究中冶焦耐工程技术有限公司郑文华于振东主要内容焦化厂能量流合理选择焦炉炉型、孔数和匹配2.1建设高效大型焦炉，淘汰低效落后产能2.2依据生产规模选择最适宜炉型、孔数和匹配焦炉输出热量的充分利用3.1大力推广采用高温高压锅炉的干熄焦技术3.2大力推广利用焦炉烟道气废热的煤调湿技术3.3研发荒煤气带出热的回收和利用焦炉煤气的资源化利用4.1焦炉煤气制甲醇4.2焦炉煤气变压吸附制氢4.3焦炉煤气直接还原制海绵铁4.4焦炉煤气喷入高炉炼铁5.结论1.大型焦炉能量流我国钢铁企业以长流程为主，主要

2、的能源消耗是煤炭，其中以炼焦煤形式输入的能量占总能量57%左右。因此，钢铁企业节能减排的关键之一就是提高焦化厂入炉煤的有效利用。面对21世纪全球资源能源紧张、环境-生态问题约束的日益严峻，焦化厂不仅要进一步发挥好为钢铁制造流程生产优质焦炭的制造功能，而且还要高度重视能源转化功能的优化和充分发挥废弃物消纳-处理及再资源化的功能。从钢铁制造流程的整体看，焦化厂炼焦过程实质是根据铁素流这一被加工主体的要求（为高炉冶炼提供优质焦炭）而发生的碳素流转换和耗散过程，或称为能源转换过程。焦化厂是钢铁制造流程中碳素能

3、量流的主体，是钢铁制造流程的能源中心，是将一次能源——煤炭经过焦炉的高温干馏转变成二次能源——焦炭、焦炉煤气、焦油和粗苯等的高转化率“能源转换器”。因此，焦化厂更要注重能源转化和传递的质量，即“”效率，注重“”的价值利用，以实现炼焦过程价值最大化，在能量高效转化中实现节能减排。炼焦过程中的物质流主要是煤料在配煤、粉碎、装炉、结焦和熄焦等过程的转换和耗散。炼焦过程中的能量流主要是加热用煤气（焦炉煤气或高炉煤气或两者的混合煤气）燃烧对炭化室内煤料进行间接加热的过程。加热煤气的热量转化为焦炭、焦炉煤气、

4、化学产品和焦炉烟道废气的显热，并产生一定的热损失。焦焦970m3/t焦BFG100kwh/t焦500kg/t焦蒸汽1000kg红焦1000kg焦420m3/t焦1326kg（干）/t焦电站焦炉焦炭焦炉煤气加热煤气电干熄焦装置焦废气2000m3/t焦入炉煤烟囱焦炉能量流示意图在焦炉的输入端：物质流——煤料进入焦炉炭化室能量流——加热煤气进入燃烧室在焦炉中：物质流的煤料和能量流的加热煤气相互作用，相互影响。加热煤气在燃烧室燃烧产生的高温烟气以辐射（占90～95%）和对流传热形式将热量传给炉墙，再通过炉墙

5、的热传导，对炭化室中的煤料进行间接加热，即高温干馏。煤料依次经过结焦过程的各个阶段：干燥、开始热解、形成胶质体、固化生成半焦、半焦收缩转变为焦炭。在结焦过程中，煤料中的挥发份挥发成含有煤焦油、粗苯和萘等化学产品的焦炉煤气。在焦炉的输出端：950～1050℃焦炭作为物质流承载着较多部分能量，从炭化室被推出；650～700℃煤气和气态化学产品带着热能和化学能以能量流的形式从上升管排出；250～300℃焦炉烟道废气带着热能和动能以能量流的形式从烟囱逸出；一部分热量作为能量流一部分从焦炉炉体表面散发损失至环境

6、空气中。对炼焦过程能量流的分析，不仅要注意物质流、能量流在焦炉输入端的行为，而且也要关注其在输出端的行为。炼焦过程能量流的研究主要是：□高效率的能量转换□加热焦炉用煤气热能的节约□焦炉支出热的回收和高效利用□产出的焦炉煤气的高质量利用提供给焦炉的能量，其有效能——是指炼焦过程在完全可逆的情况下，经过炉内复杂的物理、化学变化后，达到与环境完全平衡的状态时，体系所能给出的最大功；无用部分的能量称为无效能——（损），是炼焦过程的不可逆性所引起的能耗，它不具有做功的本领。炼焦过程的不可逆性是指炉内由于存

7、在着温度差、压力差，以及炉内高向、长向温度、压力、浓度分布的不均匀性和系统内分子运动的湍动而引起的有效能损失，即减增。按照热力学第一定律，在炼焦生产的能量转换和传递过程中，“”和“”的总量总是守恒的。按照热力学第二定律，炼焦生产过程是不可逆过程，是“”转换为“”的过程。焦炉是能量转换装置中效率高的热工设备，净效率高达87%～89%。这是因为炼焦过程不仅是一个较完善的能量转换过程，产生优质的二次能源，而且焦炉本体设备经过一百余年的不断改进，在煤气燃烧、烟气热量利用、绝热等方面均较完善。但

8、这并不说明它已达到最完善的程度，没有节能的余地。2.合理选择焦炉炉型、孔数和匹配焦炉是焦化厂的心脏，是一次能源转换的关键设备，是碳素能量流的主体装置。“工欲善其事，必先利其器”，只有为焦化厂选择高效炉型、适宜孔数和先进机械装备的焦炉才能使钢铁制造流程的碳素能量流有高效率和低单位产品能耗，才能使炼焦过程中的物质、能量“耗散”最小化。2.1建设高效大型焦炉，淘汰低效落后小机焦我国是世界焦炭：第一焦炭生产大国，2008年产焦32700万吨；第一焦炭消费大国，