炼焦新技术

炼焦新技术—煤调湿技术我国现有焦炉生产能力较大，占世界第一位，炼焦煤水分偏高，而且优质炼焦煤日益短缺，围绕现有焦炉和炼焦生产工艺，开发提高焦炭质量和利用炼焦余热的新工艺、新技术是适应企业发展，提高企业经济效益的有效途径。

煤调湿技术可降低入炉煤水分，降低炼焦耗热量，增加入炉煤堆密度，提高焦炭质量。

近几年来，煤调湿技术在国内外炼焦行业异军突起，得到了广泛的应用，究其原因是煤调湿技术具有其独特的优越性：可使焦炭和化工产品增产11%，提高经济效益；焦炉加热用燃料降低，减少耗热量；焦炭质量得到提高；充分利用了焦炉余热，取得了明显的经济和社会效益。

一、煤调湿（Coal Moisture Control ,简称“ CMC ”）技术简述煤调湿技术是通过直接或间接加热来降低并稳定控制入炉煤的水分，该技术不追求最大限度地去除入炉煤的水分，而只把水分稳定在相对低的水平，既可达到增加效益的目的，又不因水分过低而引起焦炉和回收系统操作的困难，使入炉煤密度增大、焦炭及化工产品增产、焦炉加热用煤气量减少、焦炭质量提高和焦炉操作稳定等效果。

二、煤调湿的基本原理利用外界热能将入炉煤在焦炉外干燥，控制入炉煤的水分，从而控制炼焦耗热量、改善焦炉操作、提高焦炭产量或扩大弱粘结性煤的用量。

三、工艺流程及发展煤调湿技术通过直接或间接加热来降低并稳定控制入炉煤水分，并不追求最大限度地去除入炉煤气的水分，而只是把水分稳定在相对较低的水平，就可以达到增加效益的目的，又不会因水分过低而引起焦炉和回收系统操作困难。

煤调湿技术于20世纪80年代初在日本开始应用，历经了3 种工艺技术的变革：第一代是热媒油干燥方式；第二代是蒸汽干燥方式；第三代是最新一代的流化床装置，设有热风炉，采用焦炉烟道废气或焦炉煤气对其进行加热的干燥方式。

1、第一代煤调湿技术第一代CMC是热煤油干燥方式，其工艺见下图。

热媒油式煤调湿工艺流程图利用热油回收焦炉上升管煤气显热和焦炉烟道气的余热，温度升高到195℃的热油通过干燥机将常温的煤预热到80℃，煤的水分由9%左右降到5.7%，调湿后的煤在运输过程中水分还将降低0.7%，装入煤水分保持在5%±0.7%。

2、第二代煤调湿技术第二代CMC是蒸汽干燥方式。

利用干熄焦蒸汽发电后的低压蒸汽或其它低压蒸汽作为热源，在多管回转式干燥机中，蒸汽对煤料间接加热干燥。

其基本的工艺流程见下图，来自原料煤工序的湿煤经过进料螺旋输送机进入多管回转式干燥机，在干燥机体内，煤料与逆流运行的1.3MPa 饱和蒸汽环管充分接触，并进行热量交换。

煤料从干燥机入口向出口方向移动，当物料到达干燥机出口时水分降至6.5%，经出料口排出，与收尘器分离下来的粉尘混合后一起送至煤塔。

从入口处进入的220℃烟道气作为携湿气在携湿的同时利用自身热量也给物料提供部分热量进行调湿。

携湿后的烟道气由多管回转式干燥机的集尘罩顶部排出，排出的烟道气及夹带煤粉尘被引风机抽吸到布袋除尘器内进行气固分离。

气固分离净化后的烟道气经引风机引至安全地点排放。

调湿煤经输送、调湿等过程以后，采取了必要的除尘措施，防止粉尘飞扬。

在输送过程中，带式输送机设防尘机罩进行全封闭，头部落料点处设收尘设施。

1 螺旋进料机;2 环管分体式蒸汽回转干燥机;3 布袋除尘器;4 干燥引风机;5 出料螺旋输送机;6 皮带输送机环管分体式蒸汽回转煤调湿工艺流程图多管回转式干燥机是在普通回转圆筒干燥机内部安置了蒸汽加热管，加热管贯穿整个干燥机，以同心圆方式排成1-3 圈，干燥所需热量由蒸汽加热管提供，是间接连续干燥机。

加热管随筒体转动，进入干燥机的物料在转筒内受到加热管的升举和搅拌作用，被加热管提供的热量干燥，再借助于干燥机的倾斜度从加热口向出料口移动，从出料口排出。

物料中汽化的二次蒸汽从排气口进入尾气处理系统，除去粉尘后放空;对易燃易爆易氧化工况，还可采用惰性气体闭路循环，多管回转式干燥机传热面积大，热效率高，因此适用于处理量大、连续干燥的物料。

多管回转式干燥机内部的换热管组件为特制部件，采用直管与环管相结合，与采用直管固定换热管的蒸汽回转干燥机相比，增大了相同空间内的换热面积，保证了蒸汽与物料之间的充分热量交换，提高了干燥机的调湿效率。

每一组换热管组件均可单独从进料端抽出，可以及时实现换热管的更换和维护。

环管分体蒸汽回转干燥机的主要特点有：（1）、传热面积大，热效率高，热效率高达80%~90%;（2）、填充率高、处理能力大，适用于连续操作;（3）、干燥温度低，操作简单，使用方便;（4）、气体仅作为带走挥发组分的携带气，气体用量小，粉尘回收设备简单;（5）、密闭性能好，非常适用于易燃易爆易氧化的工况;（6）、使用方便，易于检修，结构简单，加工成本低。

3、第三代煤调湿技术第三代是最新一代的流化床装置。

在对前二代CMC技术实践和总结的基础上，新日铁开发投产了第三代也是最新一代的流化床CMC装置，取得了显著降低炼焦耗热量、提高焦炉生产能力和改善焦炭质量的效果，其工艺见下图。

流化床式煤调湿工艺流程图水分为10%-11%的煤料由湿煤料仓送往2个室组成的流化床干燥机，从分布板进入的热风直接与煤料接触，对煤料进行加热干燥，使煤料水分降至6.6%。

第三代CMC干燥用热源是由抽风机抽吸的焦炉烟道废气，其温度为180-230℃。

本装置还设有热风炉，当煤料水分过高或焦炉烟道废气量不足或烟道废气温度过低时，可将抽吸的烟道废气先送入热风炉，用焦炉煤气点火，使高炉煤气燃烧，提高烟道废气的温度。

入炉煤料含水量设定为6.0%是为了防止调湿后煤料产生过多的粉尘。

将CMC出口煤含水量设定略高于6.0%，是因为从CMC出口到焦炉的运输过程中会蒸发一部分水分。

流化床干燥机内的分布板是特殊钢材制作的筛板，干燥机的其他部分均可用普通碳钢材制作。

在CMC的几个部位上设置有氧监测仪，自动报警，防止发生爆炸等不安全事故。

经过多年的生产实践，第三代 CMC 技术的效果是：采用 CMC 技术后，煤料含水量每降低 1%，炼焦耗热量就降低约50.0MJ/t(干煤)。

当煤料水分从 10%下降至 6%时，炼焦耗热量相当于节省了200MJ/t。

由于装炉煤水分的降低，使装炉煤堆密度提高，干馏时间缩短，因此，焦炉生产能力可以提高约 4~10%。

改善焦炭质量，其 DI 值可提高 1~1.5 个百分点。

煤料水分的降低可减少 1/3 的剩余氨水量，相应减少剩余氨水蒸氨用蒸汽 1/3。

同时也减轻了废水处理装置的生产负荷。

节能的社会效益是减少温室效应，平均每吨入炉煤可减少约35.8kg 的CO2排放量。

因煤料水分稳定在 6%的水平上，使得煤料的堆密度和干馏速度稳定，有益于改善高炉的操作状态，有利于高炉的降耗高产。

煤料水分的稳定可保持焦炉操作的稳定，延长焦炉寿命。

采用流化床 CMC 所带来的问题是：煤料水分的降低，使炭化室荒煤气中的夹带物增加，使粗焦油中的渣量增加 2~3 倍，为此，设置了三相超级离心机，保证了焦油质量。

炭化室炉墙和上升管结石墨有所增加，为此，设置了除石墨设施，有效地清除了石墨，保证了正常生产。

调湿后煤料用皮带输送机送至煤塔过程中散发的粉尘量较湿煤增加了1.5 倍。

四、技术适用条件煤调湿技术是煤预热技术发展而来的。

与第一代和第二代CMC相比，第三代流化床CMC 技术工艺流程短，设备少且结构简单，具有投资省、操作成本低、便于检修、占地面积小及节能减排效果明显等优点。

根据煤调湿技术项目投资经济效益分析得知，只有炼焦煤水分含量超过9.5%的焦化企业，煤调湿技术投资内部收益率才能超过8%社会投资收益率，建设煤调湿装置才是经济的。

为此，从投资回报率角度看，我国南方、沿海及东北地区比较适合建设煤调湿装置。

三种煤调湿技术的适用范围下：导热油煤调湿技术操作环节多、投资高。

因此，现有导热油煤调湿技术需经改进后，才可以在独立焦化企业推广。

蒸汽煤调湿技术不节能还耗能，不能作为节能技术大力推广。

可以用于有富余低压蒸汽的钢铁联合企业。

烟道气煤调湿技术(第三代煤调湿技术)已经成熟，是比较理想的节能环保技术，符合国家节能方针政策。

五、CMC技术的优点及节能减排效果随着国内炼焦行业的快速发展，主炼焦煤即焦煤越来越紧张，因此增大弱粘结煤的配比势在必行。

而CMC技术从工艺以及实际操作经验上，可以解决此问题。

CMC具有以下主要优点：（1）、入炉煤堆密度增加据计算，每降低1%的水分，堆密度相应增加1.0%~1.5%，从而达到在炭化室有效容积不变的情况下，可以多装煤，从而达到增产的效果。

按水分降低4%计，可增产4~6%。

（2）、焦炉结焦时间缩短每降低1%的水分可以缩短结焦时间为0.5~1.0%，据此可以增加每天的出焦孔数。

因此也能增加焦炭产量。

（3）、每降低1%的水分，焦炭强度可以增加到0.15~0.2%，在保持原来的焦炭强度条件下，可以增加弱粘结煤的配煤比例。

一般情况下，可以增加5~8%的弱粘煤，具体数值要根据生产过程中对煤种进行试验确定。

（4）、由于入炉煤水分的降低，可以降低炼焦耗热量，每降低1%的水分可以节省41.8~83.6MJ∕t 煤的能源。

（5）、由于入炉煤总水分的降低，剩余氨水量降低，可以减少焦化污水的处理量。

节能减排效果（1）、改善炼焦煤的粒度组成，各粒级煤质变化趋于均匀;（2）、装炉煤堆积密度提高约5%，提高焦炉生产能力4%~10%;（3）、提高焦炭强度：M40提高1%~2.5%，M10改善0.5%~1.5%;（4）、焦炭反应性降低0.5%~2.5%，反应后强度提高0.2%~2.5%;（5）、降低炼焦耗热量约5%;节约焦炉加热煤气，装炉煤含水量每下降1个百分点，炼焦耗热量可降低45~60MJ/t。

当装炉煤含水量下降4个百分点时，可节省炼焦耗热量180~240MJ/t，相当于节约焦炉加热煤气 (混合煤气热值4000kJ/m3)45~60m3/t，折合标煤6.1~8.2kg/t。

（6）、减少废水排放，可减排蒸氨废水30~40kg/t，节约蒸氨用蒸汽6~8kg/t。

（7）、提高高炉生产能力1%~2%。

六、技术推广应用情况由于煤调湿技术显著的节能效果，近二十年来，日本先后开发了三代煤调湿技术，煤调湿技术在日本得到普遍的应用和推广。

各厂煤调湿装置基本都是将装炉煤水分由9%降到5%~6%。

截至2009年12月，日本共有15家焦化厂，47组(座)焦炉，其中有33组(座)焦炉配置煤调湿装置，占炉组(座)总数的70.2%，其中流化床4套，间接加热回转式10套。

1983年9月，第一代导热油煤调湿装置在日本大分厂建成投产。

日本新能源产业技术开发机构(简称NEDO)于1993~1996 年在我国重庆钢铁(集团)公司实施的―煤炭调湿设备示范事业‖就是第一代煤调湿技术。

处理能力140t/h，干燥器入口煤的水分11.0%，干燥器出口煤的水分6.5%，此套系统经调试后，由于多种原因没有顺利运行，现已闲置荒废。