[发明专利]一种节能环保型低水分炼焦工艺及系统

说明书

技术领域

本发明公开一种节能环保型低水分炼焦工艺及系统，按国际专利分类表(IPC)划分属于炼焦煤预处理和炼焦新工艺领域，尤其是涉及提高弱粘结性煤配入比例的炼焦工艺。 

背景技术

随着世界经济和科技的迅猛发展，人类面临着资源和环境的双重压力。就钢铁制造业而言，世界性焦炭紧张和主焦煤资源短缺已经严重影响到钢铁生产和世界经济的发展。用煤炭炼焦，用焦炭炼铁，迄今为止仍然是世界钢铁生产的主流工艺。我国是焦炭生产大国，采用的传统炼焦技术对主焦煤依赖性太强，导致炼焦成本居高不下；而且，传统炼焦技术采用湿煤炼焦，入炉煤含水率多为9%～12%，炼焦能耗大、结焦时间长、焦化废水产量大，环境污染严重。随着钢铁生产技术的日益完善，如何在炼焦煤资源短缺的条件下，获得符合要求的高强度冶金焦炭，并使炼焦过程降低成本、减少污染、提高效率，已经成为未来的发展趋势。在这样的背景下，常规的炼焦工艺显然已不能满足时代需求，需要开发新型炼焦工艺技术来实现上述功能。 

从世界范围看，先进的炼焦技术主要包括煤调湿技术、配型煤炼焦技术、日本SCOPE-21炼焦新技术、焦炉大型化技术、炼焦自动化技术、连续炼焦技术、焦炭钝化技术、焦炭镀膜技术等。这些技术归根结底分为三种类型：（1）炼焦煤预处理技术；（2）炼焦过程优化技术；（3）焦炭后处理技术。炼焦过程优化技术受到现有焦炉设备系统和控制系统的严重限制，工业应用较少。焦炭后处理技术着眼于焦炭成品的改性，对于提高焦炭质量、降低炼焦成本作用非常有限，大多处于实验研究阶段。炼焦煤预处理技术通过合理的配煤、粉碎、调湿、预热、成型等工艺手段对炼焦配煤进行事前预处理后入炉炼焦，达到提高焦炉产量、节约能耗、提高焦炭质量和拓展炼焦煤资源的目的，具有良好的应用前景。 

目前，煤粉调湿技术的研究主要集中在调湿热源选择以及调湿设备的开发领域。如CN103484139A公开了一种用于炼焦煤调湿的工艺，采用高效节能筒式烘干机，以焦炉总烟道中抽取的焦炉烟气作为主要热源来干燥炼焦湿煤，调整水分后用于顶装煤炼焦和捣固炼焦；CN103305248A则公开了一种利用真空方式进行煤粉调湿的方法与系统。虽然煤调湿使入炉煤中的水分降低，对减少焦化废水排放作用明显，但其带来的堆密度增大仅来源于表面张力的减小和煤粒的流动，并没有外力的挤压，因而在增加弱粘结性煤配比方面的优势并不明显，通常仅能达到5%左右；而且，常规煤调湿工艺要求煤粉含水率原则上不能低于6%，以避免煤粉过分干燥对现有焦炉系统带来的负面影响，如装煤口冒烟、冒火，上升管和炭化室墙结石墨增加，焦油渣增多，焦油处理难度加大，煤气净化系统堵塞等。因此，常规煤调湿炼焦工艺尚有很大的改进空间。 

对于提高炼焦煤堆密度和型煤炼焦等问题，国内外很多研究者也开展了相关研究。如CN103370395A、CN101541922A公开了一种用于炼焦工艺的煤压实方法和装置，将煤颗粒在炼焦炉外部的装料板上通过振动式圆柱形压实机进行压实处理，然后进入焦炉炼焦；CN101381645A将废橡胶、废塑料在葱油中加热溶解，再按比例加入焦油渣和筑路油加热搅拌，制得型煤粘结剂用于生产型煤；KR8100312提出利用沥青为粘结剂生产型煤的工艺方案；CN200510092966.3、CN200510027429.0和CN1632077A提出利用焦化厂有机固体废弃物生产炼焦用型煤的方法与系统，目标是综合利用焦化有机固废；CN200510027429.0公开了一种型煤复合粘结剂，由7～17％的超级分离器焦油渣、18～33％的氨水澄清槽焦油渣和50～75％的软沥青组成。上述专利技术虽然对提高入炉煤堆密度、改善焦炭质量、增加焦炉产能具有明显作用，但是主要涉及的是型煤粘结剂的开发与制备，且未涉及调湿成型。国内型煤炼焦技术普遍存在投资大和运行成本偏高等缺点，仅在宝钢公司得到良好应用。 

另外，日本新日铁公司主持开发的SCOPE-21炼焦新技术，先将原料煤干燥分级，再将粗颗粒煤和细颗粒煤分别快速加热到350℃～400℃，最后对细颗粒煤粉热压成型，与粗颗粒煤粉一起混合送入炉炼焦。该技术的炼焦煤粉处理实际上经历了“干燥分级—快速预热—热压成型—高温输送—入炉炼焦”过程，技术先进，但工艺与设备均非常复杂，操作难度大，投资和运行费用高，工业应用效果不理想。 

发明内容