焦化行业节能减排现状及发展课件.pptx
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1、焦化行业节能减排现状及发展,目 录,2015年焦化行业的运行焦化行业面临巨大环保压力积极推广节能减排新技术 3.1 以焦炉烟道气为热源煤调湿技术 3.2 焦炉荒煤气热量回收 3.3 上升管压力单调4. 洁净焦给焦化行业一定的生存发展空间5. 大型独立焦化厂改产气化焦生产化工产品6. 总结,2015年全国焦炭相关产品产量 万吨,2015年我国生产焦炭44778万吨,同比下降6.1%;炼焦生产能力6.87亿吨,产能利用率为65.2%,属严重过剩。,2015年焦化行业的运行,2015年世界及主要国家焦炭产量(万吨) 2013年我国生产焦炭47636万吨,出口467万吨,消费焦炭47169万吨,是我国
2、焦炭消费的峰值年。 2014年我国生产焦炭47691万吨,占世界焦炭总产量的69.6%,是我国焦炭生产的峰值年。 2015年中国生产焦炭44778万吨,比2014年下降6.1%,占世界焦炭总产量的68.6%。中国焦炭产量是位于第二位日本3300万吨的13,56倍。,截止2015年底: 全国焦化企业数量由2010年的730多家减少到602家,其中:热回收焦炉炼焦厂50家、半焦厂72家、传统焦化厂480家(钢铁企业焦化厂80家、独立焦化厂400家)。 企业平均产能从2010年68万吨/年增加到114万吨/年; 实际准入企业367家,实际准入产能37766万吨,其中常规焦炉总产能32873万吨,占常
3、规焦炉总产能55.38%;,我国的焦化厂(截至2015年底),我国焦化厂,钢铁企业焦化厂(80家),独立焦化厂,602家,高温干馏,中低温干馏半焦厂(72家),日本16家(3550)、德国6家(827)、美国18家(1466)。,传统焦化厂(400),热回收炼焦厂(50),规模以上焦化企业实现利润由2011年的178.77亿元,下降至2015年110月份的亏损99.45亿元,估计2015年全国焦化行业亏损120亿元左右,企业亏损面达56%;应收账款净额723亿元。独立焦化企业经营效益持续分化,资金紧张状况呈现进一步恶化趋势。,2015年全国各省焦炭产量 万吨,2015年全国粗钢、生铁、焦炭生产
4、大省,2015年山东焦化产能4400万吨,同比下降4%,生产焦炭4365万吨,产能利用率为99.2%。,2015年我国焦化及相关产品进出口情况,“十二五”期间: 全国淘汰落后焦炭产能8016万吨/年; 新建常规焦炉175座,新增焦炭产能10842万吨/年(平均每座焦炉产能62万吨/年),其中:炭化室高度6米顶装焦炉+5.5米捣固焦炉为166座,产能10542万吨; 新建干熄焦装置93套,处理能力12617t/h。我国干熄焦装置总计200套,处理能力2.5万t/h(与其配套的炼焦生产能力超过2.2亿吨t/a); 煤焦油加工总能力达到2280万吨/年; 苯加氢能力达到584万吨/年; 焦炉煤气制甲
5、醇能力达到1220万吨/年; 焦炉煤气制天然气总能力36亿立方米/年。,2. 焦化行业面临巨大的环保压力 2012年7月环保部颁布了炼焦化学工业污染物排放标准、2014年国家颁布了环境保护法以来,国家相关部门又密集出台了十多个节能减排方面的法规政策文件,主要有:环境保护法的4个配套办法、推行环境污染第三方治理的意见、关于推进环境监测服务社会化的指导意见、工业领域煤炭清洁高效利用行动计划、水污染防治行动计划、关于推进水污染防治领域政府和社会资本合作的实施意见和煤炭清洁高效利用行动计划(20152020年)等。 此外,在国家环保部和地方政府约谈、督查的安阳、承德、临沂、邯郸等市的环保行动中,均涉及
6、焦化厂的环保问题,焦化厂已成为众矢之的。其中引人关注的是焦炉烟道气对环境的污染。,2022/12/9,烟囱,焦炉物质流能量流示意图,输入热:加热煤气燃烧热89% 漏入煤气燃烧热及其它11%,输出热37%,输出热36%,输出热17%,炉体损失输出10%,当焦炉用COG加热时,吨焦耗COG205Nm3,产生废气1326Nm3。,SO2、NOX是PM2.5的前驱体,由其转变而来的PM2.5占到空气中PM2.5总量的40%50%,同时SO2、NOX也是形成酸雨的主要前体物质。 炼焦过程中,生产每吨焦炭要燃烧970Nm3混合煤气或205Nm3焦炉煤气对煤料进行间接加热,分别产生1897Nm3或1326N
7、m3的焦炉烟道气,释放出大量硫化物、氮氧化物和烟尘等。为此,国家于2012年颁布GB16171-2012 炼焦化学工业污染物排放标准,于2012年10月1日起实施。标准中规定:2015年1月1日起,现有企业和新建企业执行表5限值,即焦炉烟道气中的NOX500mg/m3、SO250mg/m3,治理焦炉烟道气中的SO2和NOX已经成为焦化行业的重点环保项目。,15,焦炉煤气加热焦炉状况,混合煤气加热焦炉状况 单位 mg/m3,单位:mg/m3,用混合煤气加热焦炉,废气中的氮氧化物基本满足最新国家排放标准的要求,而用焦炉煤气加热的焦炉,烟道废气中的氮氧化物较难满足国家排放标准的要求。,表5 新建企业
8、大气污染物排放浓度限值 单位:mg/m3,2022/12/9,依据国家环保部2013年第14号“关于执行大气污染物特别排放限值的公告”:按照国务院批复实施的重点区域大气污染防治“十二五”规划(以下简称规划)的相关要求,在重点控制区的钢铁等六大行业以及燃煤锅炉项目执行大气污染物特别排放限值。重点控制区涉及京津冀、长三角、珠三角“三区十群”19个省(区、市)47个地级及以上城市。“十三五”(2016年2020年)期间,位于重点控制区的新建焦化项目执行“炼焦化学工业污染物排放标准”的表6“大气污染物特别排放限值”。,2022/12/9,重点控制区范围,表6 大气污染物特别排放限值 单位:mg/m3,
9、表5与表6主要项目限值比较,单位:mg/m3,注:斜杠上面的蓝数字为表5的指标值; 斜杠下面的红数字为表6的指标值。,2022/12/9,ACRE,21,焦炉烟囱排放废气中污染物浓度限值比较,注:目前,我国【炼焦化学工业污染物排放标准】暂未规定单位产品排气量,也未规定废气含氧量,欧盟采用低NOX加热工艺集成的焦化厂氮氧化物排放系数是340g/t焦,焦炉烟道废气的氮氧化物浓度是322414mg/m3(氧气浓度为5%时)。,为此,焦化企业在当前经济效益严重下滑的情况下,仍然要投资建设节能环保设施,必须支付操作费用运行治理措施,因而焦化企业承受着前所未有的巨大压力。 如宝钢湛江钢铁基地焦化厂,为46
10、5孔JNX3-70-2型7m大容积焦炉年产干全焦339万吨,建设两套焦炉烟气脱硫脱硝装置,每套焦炉烟气处理能力517000Nm3/h,达到国家表6 “大气污染物特别排放限值”,总投资1.3亿元,相当于吨焦投资增加35元,吨焦操作成本11.8元。,2022/12/9,ACRE,23,焦炉燃烧废气中SO2和NOx减排技术,采用“旋转喷雾半干法脱硫+低温选择性催化还原法(NH3-SCR)脱销除尘”工艺。主要由:脱硫塔、除尘脱销一体化装置、喷氨系统、引风机、热风炉和烟气管道等组成。约180的焦炉烟气首先进入旋转喷雾脱硫塔,雾化的Na2CO3饱和溶液与烟气接触迅速完成SO2吸收,脱硫效率80%。(脱硫过
11、程中,烟气温度下降3040)。 脱硫后烟气进入一体化装置,先经布袋除尘,再由一体化装置配备的烟气加热模块加热至200后,与喷入的NH3还原剂充分混合;混合后的烟气进入低温脱销催化剂模块层,在催化剂作用下NOX被NH3还原为无害的N2和H2O,脱销效率不低于80%;净化后160的洁净烟气经过引风机送焦炉烟囱排放,小部分烟气通过热风炉小幅加热后回到一体化装置烟气加热模块中。,该工艺先脱硫可有效控制后续脱销硫氰酸盐的生成,为低温高效脱销创造条件; 一体化装置可集中进行除尘、加热和脱销,减少管道输送的热损耗,模块化可提高脱销操作和检修的灵活性; 采用低温脱销催化剂可使脱硫后的烟气仅需小幅加热即可进行高
12、效率脱销; 160排气温度不会在烟囱周围产生烟囱雨,并可避免烟气温度低于酸露点而引起的烟囱腐蚀。,宝钢湛江焦炉烟气脱硫脱硝装置,2015年11月6日,脱硫系统成功投产 2015年12月17日,低温脱硝系统成功投产 脱硫:入口浓度80120mg/Nm3,初期完全使用新脱硫剂 ,出口4mg/m3以下;目前,为降低运行成本,脱硫剂循 环使用,出口浓度小于30mg/Nm3 低温脱硝:入口浓度300500mg/Nm3,出口30 40mg/Nm3;目前,为降低运行成本,降低反应温度205 ,减少喷氨量,出口浓度90120mg/Nm3,此外:,北京宝聚科技公司(采用日本日挥公司催化剂)为焦化厂提供钙基干法脱
13、硫+低温脱硝工艺;福建某公司在推介“加热焦炉烟道气+高温催化还原脱硝工艺”;南通海鹰机电集团和北京浦利莱公司在推介SICS法催化氧化(有机催化法)脱硫脱硝工艺;河南某公司在推广活性炭脱硫脱硝工艺;北京煤科总院和扬州康龙公司在推介其活性焦脱硫脱硝工艺。,北京宝聚科技公司(采用日本日挥公司催化剂)为焦化厂提供钙基干法脱硫+低温脱硝工艺。,180,350,350,200,100,20,350,700800,320-370,福建某公司开发了“加热焦炉烟道气+高温催化还原脱硝工艺”;,31,吸收塔,氧化装置,风机,循环泵,干燥机,分离器,过滤器,粉尘,硫铵,焦炉烟气,工艺水,混合液排除泵,净烟气,氧化剂
14、臭氧,脱硫剂氨,150,焦炉烟囱,南通海鹰机电集团引进以色列催化剂推介SICS法催化氧化(有机催化法)脱硫脱硝工艺,焦炉烟气活性炭脱硫脱硝工艺流程图,河南某公司在推广活性炭脱硫脱硝工艺。,脱硝,再生反应器,脱硫,补充活性焦,副产物SO2,烟气,NH3,北京煤科总院活性焦联合脱硫脱硝工艺流程示意图,净化后烟气回焦炉烟囱,吸附饱和活性焦,300500,120180,北京煤科总院和扬州康龙公司在推介其活性焦脱硫脱硝工艺。,34,6. 比较,3.积极推广节能减排新技术,3.1 以焦炉烟道气余热为热源的煤调湿焦炉烟道废气带出热约占焦炉炼焦耗热量的17, 大中型焦炉生产1吨焦炭耗热115kg128kg标准
15、煤,以中间数值122kg标准煤为基准,则生产1吨焦炭所产生的烟道气带出热量为: 122kg17%20.7kg标准煤回收焦炉烟道气余热可用于煤调湿、生产蒸汽或用于负压蒸氨等。,2022/12/9,我国以焦炉烟道废气为热源煤调湿装置,3.1.1 邯钢焦化煤调湿装置 邯宝集团股份有限公司焦化厂现有442孔JNX70-2型复热式焦炉,产能206万吨/年,采用全沸腾旋流流化床煤调湿工艺,以焦炉烟道气的余热进行热量平衡,确定煤调湿的处理能力为2套195t/h,调湿系统最大去湿量约为4.55个百分点。湿煤含水量14%9.5%,(按水份12.19湿煤计算)。 邯宝焦化厂焦炉采用混合煤气加热,热值为4182KJ
16、/m3,焦炉煤气的掺混量为7.23。四座焦炉两个烟囱根部烟道气总流量约2243000Nm3/h,可用于煤调湿的烟道气量为总量的8590。烟道气温度:220(烟囱根部的平均温度),考虑沿程热损失,烟道气温度按200计。,煤调湿系统主要组成:全沸腾旋流流化床干燥机、烟气风机、排烟风机、细粒回收装置、调湿煤输送装置、风量调节伐门等。 煤调湿系统固体物料流程: 焦炉烟道气经排烟风机加压,经过烟气调节伐分配后输送至流化床干燥机布风板底部;粉碎后的原料煤则由缓冲仓经密闭给料装置进入流化床。原料煤与烟道气接触,煤料在流化床中与烟道气传质传热达到去湿的目的,调湿后的煤料从出口端排出,35的粒径小于1的细煤粒从
17、细粒回收装置和布袋除尘器中排出。,邯钢煤调湿流程图,总烟道抽风机,干燥调湿机,调湿烟囱,除尘器,旁通管,分别从1、2号焦炉和3、4号焦炉烟囱根部抽出的高温焦炉烟道气经过烟气风机加压,分别送至1、2号干燥机烟气入口。干燥前段上方设有排风管,将干燥前段带有一定水份的废气排出;干燥后段上方的气体含有大量粉尘从干燥后段排风管排出,干燥机排出的气体经由保温管道送入除尘地面站进行粉尘扑集处理,净化后的气体经烟囱外排。干燥机烟道气进出口之间设有旁通管,用于控制排烟温度高于烟道气水露点10度以上。,煤调湿项目实施后,焦炉煤气处理量增加5000m3/h(增加5),只需对鼓冷系统和终冷洗苯系统进行改造:将初冷器上
18、段冷凝液系统改为大循环;为保证焦炉稳定操作和降低焦油超级离心机负荷,必须增加焦油氨水分离时间,因此,需要增加一台VN=300 m3的机械化氨水澄清槽。增设一台终冷塔和配套泵。,干燥机典型操作参数(单台),高低压设备装机容量6902kw,其中工作容量6128 kw 年耗电量14805103kwh(年工作小时按3500小时考虑) 年耗0.40.6MPa饱和蒸汽12797t 固定资产投资15685万元,外部改造工程投资991万元, 总计投资16676万元(实际投资2亿元) 全投资内部收益率(税后)14.77 全投资回收期(税后)7.31年 工程占地12700 吨煤单位能耗 3kgce/t 吨焦净节能
19、13kgce/t,无锡亿恩科技股份有限公司与上海理工大学研制出我国第一套清洁高效梯级筛分内置热流化床煤调湿工艺技术及装备(简称en-CMC),于2014年底在柳州钢铁股份公司焦化厂投产,通过一年多的调试运行,各项经济技术指标均达到设计值,并有部分指标优于设计指标。,3.1.2 梯级筛分内置热流化床煤调湿工艺技术,柳钢EN-CMC现场,调湿机-主调湿设备,筛分机-按颗粒分级装置,烟道气余热回收装置,压球机-粉尘处理装置,竣工仪式,主设备顶部外观,工艺特点,原料煤首先进入梯级筛分装置,含水分低大粒煤料不进调湿机,直接进入粉碎机粉碎;含水分高、粒度适宜的小粒煤料不进粉碎机,直接进入调湿机;节能、不过
20、粉碎;采用高比热容(1kcal/kg.)的压力水与焦炉烟道气间接换热,得到的高密度120150热水作为煤调湿的热源有效回收和利用(各种)低品位余热;便于远距离输送;不管焦炉采用COG还是BFG加热均不影响对烟道尾气余热的回收利用;,采用内置热流化床调湿机,热空气作为流化和载湿介质,将煤料流化与换热器管内的热水间接换热。湿煤料处于低加热温度(6085)和低流化速度(0.51.0m/s)的流化强化传热状态,提高了流态化的煤料与内置式换热器的换热效率。有效控制各工序环节煤粉尘的产生,使煤粉尘总量低于百分之四。对有效回收的煤粉尘加压成型煤,与入炉煤混合,装炉炼焦。从而减少生产过程中煤粉尘的外溢,降低结
21、石墨,对后续荒煤气化产处理系统几乎无负面影响。,2015年11月份柳钢炼焦用煤整体含水率最低可达8.3%,最高可达13.7%,经过en-CMC调湿后,入炉煤总体含水率可稳定在6%左右,处理煤量在400500t/h之间。 调湿1t煤料的能耗为2.58kgce 总投资1.5亿元,大中型焦炉生产1吨焦炭耗热115kg128kg标准煤,以中间数值122kg标准煤为基准,则生产1吨焦炭所产生的荒煤气带出热量为: 122kg36%43.9kg标准煤 因此,荒煤气带出热量是巨大的,实施焦炉荒煤气余热利用技术项目,是实现焦化行业节能减排、环境治理和资源综合利用的有效途径,也是焦化企业发展和国家能源发展战略的迫
22、切需求,实施本项目具有社会、经济、节能、环境的多重效益。,3.2 焦炉荒煤气余热回收,在炼焦生产过程中,从炭化室经上升管逸出的荒煤气温度高达650750,为此,必须喷洒大量7075循环氨水,循环氨水吸收荒煤气带出热而大量蒸发,高温荒煤气被冷却至8285,再经初冷器冷却水冷却至2235,进入煤气净化系统。目前,国内外焦炉都是采用这一工艺路线,在此过程中荒煤气带出热被白白浪费,为此,开展了荒煤气带出热回收利用技术的研发,已经应用的案例有:,喷洒氨水,650700,8285,2235,初步冷却器,冷却水,传统的焦炉煤气冷却工艺,3.2.1 三钢焦炉纳米回收显热技术 江苏某节能科技有限公司与福建三钢闽
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