陳昌華 王樹成 紀(jì)同森 姬長俠

(山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司)

摘 要：文章簡要介紹了山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司在國內(nèi)首家選擇使用的意大利 PW 公司設(shè)計的7.2m復(fù)熱式頂裝焦?fàn)t的技術(shù)特點(diǎn)以及所生產(chǎn)焦炭的質(zhì)量指標(biāo)，整體來說，PW7.2m頂裝焦?fàn)t是代表世界一流工藝水平的大型焦?fàn)t，在焦?fàn)t爐體、 工藝裝備、 自動化和環(huán)保水平等方面代表國際先進(jìn)水平，所煉制的焦炭完全滿足國內(nèi)頂尖大高爐的生產(chǎn)要求。 

關(guān)鍵詞： PW7.2m 焦?fàn)t；技術(shù)特點(diǎn)；焦炭質(zhì)量

山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司位于日照市嵐山工業(yè)園區(qū)，是山東鋼鐵新舊動能轉(zhuǎn)換的精品工程，項(xiàng)目一期計劃投產(chǎn)5100m³高爐2座，58 孔 PW7.2m復(fù)熱式頂裝焦?fàn)t 4 座，具備年產(chǎn)鐵水 800 萬 t、 焦炭 293萬 t的能力。

焦炭是高爐煉鐵中不可缺少的原燃料，在高爐煉鐵技術(shù)中占有重要的地位，主要起到提供熱 量、 還原、 滲碳和爐料骨架的作用。 高爐大型化后， 料柱增高、 料的壓縮率提高、 透氣性變差，對焦炭質(zhì)量提出了更高要求。 

為了滿足焦炭質(zhì)量要求及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，焦?fàn)t大型化是必然趨勢，經(jīng)過綜合考量，鐵集團(tuán)日照有限公司在國內(nèi)首家選擇使用了意大利PW 公司設(shè)計的7.2m 復(fù)熱式頂裝焦?fàn)t。

1 PW7.2m焦?fàn)t的技術(shù)特點(diǎn)

PW7.2m頂裝焦?fàn)t為雙聯(lián)火道、 廢氣循環(huán)、分段加熱、 高爐煤氣和空氣側(cè)入、 焦?fàn)t煤氣下噴、 單側(cè)煙道的復(fù)熱式頂裝焦?fàn)t，其主要尺寸見表1。

1.1  雙聯(lián)火道及廢氣循環(huán)技術(shù)

PW7.2m焦?fàn)t燃燒室由36 個共 18對雙聯(lián)火道組成，在每對火道隔墻間上部設(shè)有跨越孔，下部設(shè)有廢氣循環(huán)孔，將下降火道的廢氣吸入上升火道的可燃?xì)怏w中，可拉長火焰，有利于焦?fàn)t高向加熱的均勻性，同時降低燃燒溫度，減少了NO_x產(chǎn)生量。

1.2分格蓄熱室技術(shù)

蓄熱室沿焦?fàn)t機(jī)焦側(cè)方向分格，使加熱煤氣和空氣在蓄熱室長向分配更加合理，燃燒室長向氣流分布更加均勻，有利于焦?fàn)t長向加熱的均勻性。

1.3采用薄爐墻技術(shù)

國內(nèi)焦?fàn)t炭化室爐墻厚度一般為 95mm，PW7.2m焦?fàn)t的炭化室爐墻厚度設(shè)計為 90mm，有利于提高炭化室爐墻的傳熱速率? 提高焦?fàn)t熱效率。

1.4單孔調(diào)壓技術(shù)

該技術(shù)同德國伍德公司 PROVEN 技術(shù)一樣，可避免焦?fàn)t冒煙冒火，改善環(huán)境，替代高壓氨水消煙和地面除塵站，降低運(yùn)行費(fèi)用，同時減少了荒煤氣放散，但 SOPRECO技術(shù)通過調(diào)節(jié)機(jī)械式調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)節(jié)炭化室壓力，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝簡便、 操作簡便、 易于控制管理、 結(jié)實(shí)耐用、 運(yùn)行安全可靠、 低故障率、 低維護(hù)量和不存在堵塞問題等優(yōu)點(diǎn)。

單孔調(diào)壓系統(tǒng)通過對每個炭化室壓力進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在裝煤和結(jié)焦過程負(fù)壓操作的集氣管對炭化室有足夠的吸力，使炭化室內(nèi)壓力不致過大，以保證荒煤氣不外泄，同時在結(jié)焦末期又能保證炭化室內(nèi)不出現(xiàn)負(fù)壓，從而避免炭化室壓力過大，導(dǎo)致爐門冒煙和炭化室負(fù)壓吸入空氣影響焦?fàn)t壽命和焦?fàn)t竄漏。

1.5燃燒室采用分段通空氣助燃加熱

有別于國內(nèi)其它焦?fàn)t的分段式加熱技術(shù)，PW7.2m焦?fàn)t燃燒室分段供給空氣進(jìn)行燃燒，在保證爐體高向加熱均勻性的同時，決各燃燒點(diǎn)溫度過高的問題，從而可大幅減少NO_x產(chǎn)生。 

1.6  采用非對稱式煙道技術(shù)

利用流體動力學(xué)特性，廢氣開閉器及煙道布置在焦?fàn)t焦側(cè)，混合煤氣及空氣導(dǎo)入裝置布置在焦?fàn)t機(jī)側(cè)，便于調(diào)節(jié)從機(jī)側(cè)到焦側(cè)各立火道煤氣流和空氣流，也便于廢氣流的排出，有利于焦?fàn)t長向加熱的均勻性。 

通過采用上述技術(shù)， PW 焦?fàn)t更易實(shí)現(xiàn)長向和高向的穩(wěn)定均勻加熱，焦?fàn)t爐體的污染物排放大幅減少，同時結(jié)合獨(dú)特的PW7.2m焦?fàn)t三維立體設(shè)計，利用流體模型來模擬焦?fàn)t加熱系統(tǒng)(分段加熱)， 通過設(shè)計方法及軟件，優(yōu)化了燃燒室的垂直溫度分布，最終可實(shí)現(xiàn)大幅降低 NO_x排放濃度的目標(biāo)。 

1.7  焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)

盡管 PW7.2m焦?fàn)t能夠?qū)崿F(xiàn)較低的煙道氣氮氧化物排放， 但在焦?fàn)t爐體設(shè)計上又增加了由北京華泰焦化工程技術(shù)有限公司開發(fā)的 SNCR焦?fàn)t煙氣蓄熱室脫硝技術(shù)。 

在焦?fàn)t蓄熱室上部設(shè)計了噴氨孔， 氨氣經(jīng)過焦?fàn)t地下室的金屬管通入蓄熱室墻磚砌通道中并最終由噴氨孔噴入蓄熱室內(nèi)，在 9000 ~ 1000℃ 溫度下與焦?fàn)t煙氣中的 NO_x 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮?dú)夂退?/p>

經(jīng)測算，四座焦?fàn)t按設(shè)計焦?fàn)t煙氣 NO_x 含量 由270 降至 100 mg / m³運(yùn)行時，蓄熱室內(nèi)氨氣的噴入量不會超過 140kg / h。 采用該技術(shù)，焦?fàn)t煙氣的脫硝運(yùn)行總費(fèi)用不會超過 2 元/ t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它現(xiàn)行的焦?fàn)t煙氣脫硝工藝技術(shù)方法，而且還具有投資低，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。

脫硝原理:

4NH₃ ＋ 4NO ＋ O₂→4N₂ ＋ 6H₂O 

8NH3 ＋ 6NO₂→7N₂ ＋ 12H₂O

2 生產(chǎn)焦炭質(zhì)量情況

根據(jù)煤源考察選擇及小焦?fàn)t試驗(yàn)的結(jié)果，選擇確定配煤方案: 氣煤 18％ 、 肥煤 25％ 、 焦煤47％ 、 瘦煤 10％ ，在焦?fàn)t結(jié)焦時間保持 30h，機(jī)側(cè)標(biāo)準(zhǔn)溫度為 1200℃ 、 焦側(cè)標(biāo)準(zhǔn)溫度為 1250℃ 的條件下，采用干法熄焦，焦炭質(zhì)量見表2。

從表2、 表 3的數(shù)據(jù)統(tǒng)計看，在工業(yè)生產(chǎn)條件下，所確定的配煤方案煉出的焦炭 M40 、 M10 、 CRI、CSR全部符合5100m³ 大高爐初設(shè)的焦炭質(zhì)量指標(biāo)，粒度比較均勻，焦炭的整體質(zhì)量較好，從大高爐的試投產(chǎn)情況看，高爐生產(chǎn)比較正常，利用系數(shù)達(dá)到2.0以上，焦炭質(zhì)量完全滿足生產(chǎn)要求。

3 結(jié)論

PW7.2m頂裝焦?fàn)t是代表世界一流工藝水平的大型焦?fàn)t，具有技術(shù)成熟先進(jìn)、 結(jié)構(gòu)嚴(yán)密合理、 單孔容量大、 占地面積小、 焦炭質(zhì)量高、 熱工效率高、 自動化水平高、 環(huán)保達(dá)標(biāo)和噸焦投資省等諸多優(yōu)點(diǎn)，在焦?fàn)t爐體、 工藝裝備、 自動化和環(huán)保水平等方面代表國際先進(jìn)水平，山鋼日照公司PW7.2m頂裝焦?fàn)t煉制焦炭的指標(biāo): M₄₀89.6％ 、 Ｍ₁₀5.65％ 、 CRI16.25％ 、 CSR75.22%，完全符合5100 大高爐的初設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為大高爐順利投產(chǎn)提供了強(qiáng)大支撐，說明該爐型所煉制的焦炭可完全滿足國內(nèi)頂尖大高爐的生產(chǎn)要求。