1、2009年11月第40卷第6期燃料与化工FhelChemical Processes综 述中国焦炉的大型化之路刘洪春 李芳升 (中冶焦耐工程技术有限公司,鞍山 114002)摘要:回顾了中国焦炉大型化的发展历史,分析了焦炉大型化的优势,重点介绍了中国目前大型化焦炉的主力炉型JN60型焦炉、763m焦炉、JNX70和JNX370型焦炉、以及55m和625m捣固焦炉。并指出了选择炉型时应着重考虑的几个因素。关键词:焦炉炉型大型化中圈分类号:TQ52215 文献标识码:ARoad of macrOscale operatiolls technology for CIlinas coke oVen“u
2、 Hongch明 U Fangsheng(ACRE CokingRe幻呶町EngmeeIing collsllltiIlg Co巾,MCC,AIlsh龃114002,ch缸a)Abst瑚lct:The development history of macroscale operations technolog)r for Chinas coke ov朗w鹪reviewed,tlle adVantage of coke oven macr0一scale叩erations technolog)r w船蚰alyzed,t11e lnajor oven t)r】pesof JN 60 type cok
3、e oVen,763m coke oven,JNX 70 and JNX 370 type coke oVe璐a8 weU as 55m and625m stampcharging coke oveIls of macroscale operations technology of coke oven in Chinowadayswere described mainlySeVeml factors which should be considered in coke oven t)审e selection were舀venKey words: Coke oVen呻e Macmscale叩er
4、ations technology1898年。我国首批具有工业规模的焦炉在江西萍乡煤矿和河北唐山开滦煤矿开始生产。第1次世界大战后,我国在鞍山、本溪、石家庄等地开始建设可回收化工产品的现代焦炉。20世纪3040年代,一批不同规模的炼焦炉在我国东北、华北、山西、上海、四川、陕西等地先后建成投产。中华人民共和国成立前我国拥有现代焦炉28座(1137孔),总设计焦炭产能约为510万如。受战争影响,1949年全国焦炭产量仅525万t。2008年,我国的焦炭产量为32 359万t。中国已成为世界焦炭第1生产大国、第l消费大国和第1出口大国。与其他工业一样,中国焦炉百余年的发展史,也经历了从无到有、从小到
5、大、从弱到强的漫长过程。1中国焦炉大型化进程焦炉大型化是炼焦技术的发展方向。新中国成收稿日期:20090721作者简介:刘洪春(1964一),男,教授级高级T程师立后引进了前苏联的炼焦技术。在鞍钢建设了由前苏联设计的炭化室高度为43m的nBP型和nK型焦炉。1958年。鞍山焦化耐火材料设计研究院成立后,才开始发展真正意义上的中国产的焦炉。1959年。我国首座自行设计的58型焦炉在北京焦化厂建成投产;1967年,我国自行设计的3孔61m试验焦炉在鞍钢试验成功;1971年,我国首座55m焦炉在攀钢建成投产;1984年,我国自行设计的单孔8m试验焦炉在鞍钢试验成功。1985年。我国首座从日本引进的6
6、m焦炉(M型焦炉)在宝钢建成投产;1987年,我国自行设计的首座6m焦炉(JN60型)在北京焦化厂建成投产。2006年我国首座从德国引进的763m焦炉在山东兖矿建成投产。2008年。我国自行设计的首座698m焦炉在鞍钢鲅鱼圈建成投产。万方数据2燃料与化工FuelChemical ProcessesNov2009V0140 No6捣固焦炉炭化室高度从最初的28m、32m、38m到43m、5m、55m、625m的跳跃式发展。2003年,43m捣固焦炉在山西同世达、山西茂胜等一批企业率先成功投产;2006年,55m捣固焦炉先后在云南、河南、河北等地建成投产:2009年,我国首座世界最大的625m捣固
7、焦炉在唐山佳华建成投产。2焦炉大型化的优势21减少生产过程中的污染物排放焦炉大型化可减少出炉次数减少装煤和推焦的阵发性污染。改善炼焦生产操作环境。以年产焦炭200万t的焦化厂为例:763m超大容积焦炉 每天推焦113次7m焦炉 每天推焦172次6m焦炉 每天推焦255次43m焦炉 每天推焦357次22提高劳动生产率大容积焦炉的自动化水平较高。单孔炭化室装煤量大,劳动生产率显著提高。对于捣固焦炉,同样推1孑L炭化室的焦炭量:43m捣固焦炉 每孔推出焦炭166t55m捣固焦炉 每孔推出焦炭277t625m捣固焦炉 每孔推出焦炭337t对于顶装焦炉,同样推1孔炭化室的焦炭量:43m顶装焦炉 每孔推出
8、焦炭134t6m顶装焦炉 每孔推出焦炭214t7m(450mm宽1顶装焦炉 每孔推出焦炭275t7mf500mm宽)顶装焦炉 每孔推出焦炭318t763m顶装焦炉 每孔推出焦炭438t7m顶装焦炉每孔推出焦炭量是43m顶装焦炉的205237倍,是6m焦炉的128149倍。763m焦炉每孔推出焦炭量是6m顶装焦炉的204倍是7m焦炉的138159倍。近年来我国新建的焦炉基本上以6m以上的顶装焦炉和55m以上的捣固焦炉为主,我国几乎不再建43m焦炉民营企业也在高起点建设6m以上的大型焦炉。10年前我国焦炉的主力炉型还是43m的顶装焦炉只有lO多座6m焦炉。而现在,我国焦炉的主力炉型已升级为6m、7
9、m、763m的顶装焦炉和55m的捣固焦炉了。随着唐山佳华625m捣固焦炉的成功投产相信625m捣固焦炉也会受到许多企业的青睐。3顶装焦炉大型化的主力炉型31 JN60型焦炉1987年在总结国内外焦炉技术的基础上。中冶焦耐创新开发了砖型少、调节方便的6m大容积焦炉,推动了中国焦炉从中型向大型化的发展至今已有100多座6m焦炉在国内运行生产,并已打入国外焦化市场,在日本、巴西、土耳其等国相继建成了多座JN60型焦炉。见表l。表l JN60型焦炉的主要技术参数6m焦炉以其技术成熟、投资低、占地小、操作管理方便仍受到许多企业的青睐特别是一些老企业43m焦炉的升级改造。中冶焦耐目前仍在对JN60型焦炉进
10、行技术改进和升级,以满足各类不同用户的需求。32 763m焦炉2003年,山东兖矿集团首次引进德国763m超大容积焦炉(二手设备),于2006年建成投产拉开了我国建设超大容积焦炉的序幕。其后又有太钢、马钢、武钢、首钢、沙钢等相继建设了763m焦炉。可以说,763m焦炉的引进掀起了中国焦炉大型化的热潮,至今我国已建成投产的7。63m焦炉有9座,还有6座763m焦炉在建设中,见表2。表2 763m焦炉的主要技术参数项且 兖矿 太钢茎嚣 酋钢沙钢炭化室拿长(冷,热),mm 18560,18 800 18560,18800炭化室高(冷,热)mm 7 5407 630 7 54630炭化室平均宽(冷,热
11、),mm 623,610 603,590炭化室有效容积(热),d 7884 7625炭化室中心距mm 1 650 l 650立火道中心距 480 480每孔炭化室装干煤量 5913 5719每孔年产焦量,t 15 882 15 208焦炉周期时间,Il 25 252加热水平高度mm l 2lO 1 1lO l 2lO l 440 l 500万方数据2009年11月第40卷第6期燃料与化工11udChemical Processes 3763m焦炉在我国的建设有许多经验,也有许多教训。2009年3月19日,由中国炼焦行业协会主持在武钢召开了“全国炼焦行业超大型焦炉技术研讨会”上。与会代表在肯定7
12、63m焦炉具有焦炭质量高、环保水平高及自动化程度高等优势的同时。也指出了763m焦炉亟待解决的技术难题。如:炉顶空间温度高导致炉顶空间和上升管根部结石墨严重、炼焦耗热量高(平均比6m焦炉高8左右)、化产品质量不稳定(焦油产率及轻苯产率明显降低。煤气成分也呈现一定幅度波动)、焦炉加热调节手段不畅、操作维护费用高等。因此,763m焦炉在中国的使用与推广还有许多课题需要进一步深入研究。33 JNX70和JNX370型焦炉为适应我国钢铁企业建设大型焦炉的需要和炼焦煤的资源情况中冶焦耐在总结国内JN系列焦炉经验及8m实验炉实验数据的基础上。借鉴国外大型先进焦炉的长处。于2005年自行开发设计了炭化室高6
13、98m、宽450mm的JNx702型焦炉,见表3。表3皿70型焦炉主要技术参数JNX702型焦炉是双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入、下调复热式焦炉,具有结构严密合理、热工效率高、投资省等优点。目前在鞍钢鲅鱼圈、邯钢集团邯宝公司、本溪钢铁公司已有10座JNX70一2型焦炉建成投产,在天津天铁公司和河北峰煤集团还有6座正在建设中。为适应国内外严格控制焦炉烟道废气中NO,量的要求中冶焦耐在总结国内外多段加热焦炉设计思想的基础上进行了创新。于2007年又开发设计了炭化室高698m的JNX3701和JNX3702型焦炉。其共同特点是双联火道、废气循环、多段加热、焦炉煤气下喷、贫煤气和空气侧
14、人、下调、复热式。JNX370一l2型的最大特点是多段加热即贫煤气加热时,贫煤气和空气分三段供给;焦炉煤气加热时。空气分三段供给;使燃烧过程基本在供氧不足的情况下进行,以降低燃烧强度,进而降低燃烧温度,从而减少NOx的生成。同时,JNX370一l2型焦炉还加大了废气循环量、焦炉煤气采用高灯头,既保证炭化室高向加热的均匀性,也可以进一步减少NOx产生。经测算,JNX370一12型焦炉用焦炉煤气加热时,烟道废气中NO。浓度500m咖3,用贫煤气加热时,烟道废气中NOx浓度350mg,m3,达到国际先进水平。与JNX702型焦炉相比。JNX3,70l2型焦炉炭化室宽度分别加宽至500唧和530mm炭
15、化室长度也分别加长至17 640mm和18 640mm。使炭化室容积比JNX702型焦炉加大158和327。炭化室容积的扩大增加了单孔炭化室的焦炭产量在相同焦炭产量的情况下。减少了每天打开各泄漏口的次数,密封面长度也相应减小从宏观上减少了污染物排放量。另外,炭化室加宽后,结焦时间延长,单孔炭化室操作时间也相应延长,有利于焦炉和千熄焦的稳定操作。JNX70和JNX370型焦炉在设计上充分吸收了6m焦炉和763m焦炉设计和生产上的经验和教训在焦炉炉体、焦炉机械、焦炉工艺和环保水平等诸多方面已有了本质的提升。均已达到了国际先进水平且成熟可靠。目前在建和拟建JNX3701和JNX3702型焦炉的厂家有
16、宝钢梅山焦化厂、韶钢焦化厂、鞍钢焦化四期工程、宝钢上海厂区、宝钢湛江工程等。4捣固焦炉大型化的主力炉型41 55m捣固焦炉2005年我国自行开发设计了55m捣固焦炉并于2006年建成投产(表4)。55m捣固焦炉的出现使捣固焦炉炭化室的高度从43m步提高到55m现已基本取代43m捣固焦炉而成了我国捣固焦炉的第一主力炉型,也使我国的捣固炼焦技术从中小型向大型化快速挺进。42 625m捣固焦炉2006年,中冶焦耐开发设计了世界最高的625m捣固焦炉。并已于2009年3月3日在河北唐山佳华工程成功投产。它使我国捣固炼焦大型化万方数据4燃科与化工FuelChemical Pr()cessesNov200
17、9V0140 No6技术达到了世界先进水平。唐山佳华工程建设规模为446孔炭化室高625m大型捣固焦炉,年产干全焦220万t见表5。表4 55m捣固焦炉主要参数、表5 删2钏6型复热式捣固焦炉主要参数项目 数量炭化室全长,mm炭化室全高(冷),mm炭化室平均宽,咖炭化室有效容积,m3每孔炭化室装煤量(干)t焦炉周转时间ll每孔年产焦量,t加热水平高度,咖焦炉极限负荷(SUGA值)kPa煤饼高度比17 0006 17053051445624512 065850ll6 00|0幅70=1277JND625一06型复热式捣固焦炉为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入。JND625一06型捣
18、固焦炉的主要工艺特点如下:捣固、装煤、推焦三为一体,由皮带输送机向SCP车送煤:采用带双U型导烟管的装煤烟气转换CGT车。并将装煤烟气导至n+2号和n一1号炭化室(采用52串序);机侧操作台设刮板机、操作台外侧设胶带机以运送塌饼煤料;单侧上升管、单集气管、双吸气管均设置于焦侧;推焦除尘采用地面站,同时用于处理机焦侧炉门冒出的烟尘;JND62506型捣固焦炉机械配置如下:捣固装煤推焦机(SCP车) 2开1备(引进德国技术)装煤烟气转换车(CGT车) 2开0备(引进德国技术)拦焦机 2开2备熄焦车 2开1备电机车 2开1备5选择焦炉炉型应考虑的几个问题51煤源状况焦炉炉型的选择要根据企业的煤源状况
19、来决定。在选择顶装焦炉还是捣固焦炉前,最好对将来可能应用的煤源先进行配煤试验。判断煤源到底更适合于采用哪种炉型。52焦炭生产规模焦炭生产规模是选择炉型的最基本依据,特别是钢铁联合企业和非煤源地的焦化厂。首先要根据生铁产量和合适的焦比以及联合企业的煤气平衡来确定合适的规模。然后再根据焦炭生产规模来选择合适的炉型。避免焦炭产量的不足和过剩。53各种炉型的经济规模在充分发挥设备操作性能的前提下,各种炉型都有其最经济的规模。如:763m焦炉 经济规模为200220万t,a7m焦炉 经济规模为150175万池6m焦炉 经济规模为100120万妇55m捣围焦炉 经济规模为110一130万妇625m捣固焦炉
20、 经济规模为120130万池54企业的技术力量焦炉炉型越大,对操作水平、管理水平、维修力量的要求越高。如果企业的技术力量有限,特别是当地不能提供数量足够多的能熟练操作和管理焦炉的操作人员时。则不宜选择763m焦炉和625m捣固焦炉。55 “BEST BUY”原则最先进的不一定是最适合的。炉型选择的原则就是:根据生产规模、煤源状况、资金情况,选择最适合的炉型即选择“最佳性价比”的焦炉。这就是“BEST BUY”原则,不要攀比,更不要不惜代价来贪大求洋,追求所谓的世界先进。6 结束语中国焦炉的大型化虽然取得了巨大成就,但仍有许多方面有待完善。现已投产的大型焦炉依然存在许多亟待解决的技术问题,763m焦炉由于受知识产权协议的限制目前还无法自行改进设计。目前,中冶焦耐工程技术有限公司正在针对各种大型焦炉投产后暴露出来的问题进行设计回访和调研,并将在此基础上进行改进设计。相信中国焦炉的大型化之路前途光明,但中国焦炉的大型化之路依然艰辛。刘晓明编辑万方数据