宁钢焦化厂节能环保生产实践

Energy saving ＆ environmental protection cases of Ltd． Ningbo Iron ＆ Steel Co．，
Lu Yuanjian1 Cao Youbao2 Zhang Qingqing3 （ 1． Coking Plant of Ningbo Iron ＆ Steel Co．， Ltd．， Ningbo 315807 ， China； 2． Shanghai Baosteel Industrial Services Co．， Ltd．， Shanghai 201900 ， China； 3． Shanghai Baosteel Industrial Services Co．， Ltd．， Ningbo Branch， Ningbo 315807 ， China ）
1
1． 1
节能新技术的应用
采用变频节能技术
收稿日期： 2013 － 10 － 30 作者简介： 卢元俭 （ 1963 － ） ，男 ，教授级高级工程师 基金项目：
2014 年 5 月 第 45 卷第 3 期
燃 料 与 化 工
Fuel ＆ Chemical Processes
15
变送器实现器前吸力的 PID 闭环自动控制， 可实现鼓 风机电机根据负荷的变化自动调节煤气流量和系统 压力， 既满足生产需要， 又达到节能降耗的目的。完 效 全解决了煤气鼓风机液耦调速存在调节范围窄 、 率低和调速响应迟缓难以实现自动调节的问题 。 干熄焦循环风机为气体循环提供动力， 并根据 控制排焦温度及锅 工况调整转速以调节循环风量， 炉入口温度。在干熄焦装置的烘炉升温、 检修降温 及由于其他原因造成焦炉和干熄焦装置减产时 ， 也 。 需要对干熄焦装置的循环气体流量进行调节 高压 电机参数： 1LA45044AN60 － Z， 额定功率 145kW， 额 定电压 6kV。循环风机采用变频调速的方式调节风 具有明显的节能效果。 量和压力的变化， 1． 1． 2 管带机和干熄焦环境除尘风机采用 PowerFlex700s 系列变频器 2 条长达 3． 6km 的煤焦管带机， 承担着炼焦煤输 ， 送和焦炭输送的任务 每条管带机采用头二尾一的三 驱动方式。输煤管带机电动机 3 台： 1PQ84554PM70， 额定功率 880kW， 额定电压 690V； 输焦管带机电动 机 3 台： 1PQ84074PM70 － Z， 额定功率 690kW， 额定 电压 690V。 变频器均采用 PowerFlex700s 系列。用 于输焦和输煤的管带机分别设置独立的 PLC 控制 系统， 在控制系统中， 头部驱动电机、 尾部驱动电机 ， 。 速度闭环控制 三驱动功率平衡 启动曲线为优化 “S” 的 形曲线， 改善胶带张力和动态性能， 降低机械 冲击和电气冲击。停机时， 采用“S ” 曲线降低速度， 由变频器控制软停车过程。该传动方式有利于设备 系统的使用寿命， 稳定产线的同时取得较高的节能 效果。 干熄焦装置在红焦装入过程中， 需要对逸出的 ， 大量含尘烟气进行除尘处理 由于此时的含尘烟气量 占整个干熄焦除尘地面站风量的 50% ， 故采用 PowerFlex700s 系列变频器， 装焦过程为高速运行， 其余为 低速运行。环境除尘风机电机参数： YPT500 －6 ， 额定 功率 800kW， 额定电压 690V， 节能效果显著。 1． 2 焦炉节能型炉盖的开发应用 1． 2． 1 节能型炉盖的隔热原理 要提高焦炉加热效率， 节能的同时降低炉顶表 面温度及改善炉顶环境温度， 就必须降低装煤孔盖 及座的表面温度， 缓解焦炉装煤孔盖及座的热扩散 能力， 但同时又要延长相关设备的使用寿命。 我厂 研发的分体式节能型装煤孔盖及座， 强化了炉盖及 座的隔热功能。 该节能型炉盖与座体为分体式节能型装煤孔盖
焦化行业的高耗能、 高污染问题是制约焦化企 。 ， 业发展的瓶颈 近年来 随着《炼焦行业清洁生产 》 、 《焦化行业准入条件》 、 《炼焦化学行业污染 标准 物排放标准 》 等相继出台， 国家对焦化企业的发展 提出了日益严格的要求。因此， 实施节能减排、 实现 清洁生产、 发展循环经济， 已成为焦化行业适应社会 走可持续发展道路的一种必然选择和趋势 。 要求、 近年来， 宁钢焦化厂在节能减排、 清洁生产方面作了 许多有益的探索与实践， 取得了明显成效。 变频调速技术在电力拖动系统中的应用日益广 ， 泛 具有高效率、 宽范围和高精度的调速性能。使用 还可大大提高设备的运行性能。 变频调速不但节能， 我厂共应用 72 台变频器， 大部分采用罗克韦尔公司 的 PowerFlex 系列变频器和部分西门子 S70 系列变 频器。 1． 1． 1 2 台 煤 气 鼓 风 机 和 干 熄 焦 循 环 风 机 采 用 PowerFlex7000 中压变频器 煤气鼓风机是焦化厂的核心设备， 高压电机参 额 定 功 率 1 000kW， 额定电压 数： YBPT630M1 － 2 ， 6kV。采用变频器直接控制煤气鼓风机的转速， 并 应用 PLC 系统的 PID 功能块和横管初冷器器前压力
摘 要： 介绍了变频技术、 焦炉节能型炉盖、 炉门增加隔热层、 干法熄焦、 终冷煤气冷凝液的利用、 大型室内圆形料
卢元俭
1
Fra Baidu bibliotek曹友宝
2
3
管式炉蒸馏剩余氨水、 脱硫液提盐技术、 酚氰水处理选用高效微生物等节能减排工艺技术在宁钢焦化厂的应用 场、 效果。 关键词： 焦化； 节能减排； 清洁生产 中图分类号： TQ520 文献标识码： A 文章编号： 1001－ 3709 （ 2014 ） 03－ 0014 － 05
14
燃 料 与 化 工
Fuel ＆ Chemical Processes
May． 2014 Vol． 45 No．3
宁钢焦化厂节能环保生产实践
张青青 （ 1． 宝钢集团宁波钢铁有限公司焦化厂 ，宁波 315807 ； 2． 上海宝钢工业技术服务有限公司 ，上海 201900 ； 3． 上海宝钢工业技术服务有限公司宁波分公司 ，宁波 315807 ）
将原有装煤孔盖的整体式中空结构改变设计 及座， 为表底两层的分体式结构， 中间填充新品种及配比 通过隔热层阻断材料内部的热传 的隔热保温材料， 导， 然后用螺栓将两部分连接成为一个整体 ； 并适当 改变铸造件材质， 使其轻量化且更具韧性； 对于隔热 垫与炉盖的孔隙部分， 填充散装的隔热保温材料， 使 装煤孔盖及座更加适应使用工况 。 1． 2． 2 节能型炉盖的使用效果 通过对比试验， 常规装煤孔盖及座表面的平均 温度约为 353℃ ， 节能型装煤孔盖及座体表面的平 均温度约为 252 ～ 268℃ ， 降低了 85 ～ 101℃ 。该新型 炉盖及座体试用 1 年多来， 具有良好的效果： ① 通 过装煤孔盖及座向焦炉炉顶散失的热量明显减少 ， 有利于降低焦炉炼焦耗热量。 ② 新型装煤孔盖及 座的表面温度大幅度降低， 使在装煤过程中装煤车 吸附炉盖的励磁机构电磁铁设备免受高温烘烤 ， 减 少故障， 延长使用寿命。③ 节能型装煤孔盖及座体 使向炉顶散失的热量明显减少。 测量 温度的降低， 结果表明， 炉盖的特殊结构使炉顶 1m 距离处的温 度由 50℃ 降至 40℃ 左右， 炉顶环境温度明显降低， 。 改善了现场作业环境 1． 3 炉门增加隔热层减少散热 为了降低焦炉炉门表面温度， 减少热能散失， 改 善现场作业环境， 我厂在炉门砖槽与腹板间垫一定 厚度的隔热材料， 降低炉门表面温度和热量散失。 试验炉门与常规炉门对比， 通过温度测量可以看出， 该炉门的表面温度比同一签号的前 1 个炉门和后 1 个 炉门的表面温度平均低 23℃ ， 说明在砖槽与腹 板间垫隔热材料能有效减少砖槽对外部的传热 。 通过热损计算公式可以得出 2 座焦炉每小时减 少热量散失的量， 计算公式如下： Q 损失 = Q 辐射 + Q 对流 Q 辐射 = εC0 φF ［ （ T s / 100 ） 4 － （ T a / 100 ） 4］ Q 对流 = a d F （ t s － t a ） 式中： ε 为材料的黑度， 钢铁、 铸铁类材料 ε = 0． 8 ； C0 为黑体辐射系数， 钢铁、 铸铁类材料 C0 = 20． 42 Ta 为炉体表面和环境的绝对温 kJ / （ m2·h·℃ ） ； T s 、 K， 度， 取 Ta = 298K； φ 为辐射角系数， 焦炉 φ = 1； F 为传 m2 ， 热面积， 对于 2 座 55 孔 6m 焦炉炉门整体表面积 2 ℃ ； t a 为大气温度， 为 600m ； t s 为炉体表面温度， 取 t a = 25℃ ； a d 为对流传热系数， kJ / （ m2·h·℃ ） ， 当空 A 为散热表面所 气作自然对流时 a d = A （ t s － t a ） ， 出位置的校正系数， 当散热面水平垂直于地面时， A = 9． 21 。
1 /4
16
燃 料 与 化 工
Fuel ＆ Chemical Processes
May． 2014 Vol． 45 No．3
经过实测， 炉门表面平均温度隔热前为 144℃ ， 隔热后为 121℃ ， 炉门表面温降为 23℃ ， 将数据代入 热损计算公式， 消除相同项， 得到全炉每小时减少的 热耗： Q = 0． 8 × 20． 42 × 600 × ［ （ 417 /100 ） 4 － （ 394 / 100 ） 4］+ 9． 21 × 600 × ［ （ 144 －25 ） = 1 118 191kJ 炉门垫加隔热材料可减少 1 118 191kJ / h 的热 耗。炉门散失热量大量减少， 改善了作业环境和炉 头焦炭的成熟程度， 同时减少了炉头焦炭成熟情况 不好导致粘焦罐情况的发生。 1． 4 终冷煤气冷凝液的利用 在煤气净化作业区终冷洗苯工段， 煤气终冷塔 每天产生终冷水约 80 ～ 90t。 终冷水含有酚氰等有 害物， 原设计是回到剩余氨水系统经过蒸氨 、 生化处 理合格后外排。同时硫铵系统每天约需大量生产工 业水进行系统冲洗、 配母液。 我厂将终冷水回用到 硫铵系统代替工业水， 达到了减少排污、 综合利用水 资源的目的。 终冷塔上段冷凝液一部分送至硫铵工序蒸氨塔 顶， 一部分满流至下段。 混合上段冷凝液的下段冷 凝水通过下段泵自调阀一部分送至硫铵工业水箱 ， 用于饱和器的冲洗、 配酸； 一部分送至硫铵离心机与 结晶槽， 用于清洗。 经过改造， 对大部分终冷水进行了有效利用 ， 实 现了硫铵工序零补水（ 新水 ） ， 减少硫铵工序生产用 工业水量 2． 975t / h， 同时减少剩余氨水量2． 975t / h， 年节约生产成本约 220 万元。 1． 5 煤储备采用大型室内圆形料场 国内焦化厂大都采用露天煤场贮存炼焦煤 ， 在 大风季节容易造成扬尘。 为避免此类情况发生， 我 厂建设了 4 个大型圆形料场， 每个直径 90m， 可贮存 炼焦煤约 8 万 t， 顶部采用网架全密封结构， 避免了 扬尘。 圆形煤场是一种环保型煤场， 其主要设备堆取 料机由中心立柱、 悬臂式堆料机、 刮板式取料机和电 气系统等构成。进入圆形料场的物料通过悬臂带式 输送机头部卸料， 直接堆向料场。 刮板式取料机位 于中心立柱下部的料场地面上， 并以中心立柱为中 心回转。取料机的俯仰通过设在中心立柱附近的卷 筒带动钢丝绳伸缩实现。 圆形料场主要有以下优点： ① 全封闭结构避免 了扬尘， 杜绝了露天式煤场存在的扬尘及煤的风化 流失等问题。 我厂炼焦煤途库耗保持在 3‰ 左右，
Abstract ： This paper describes a series of new innovations as energysaving ＆ environmental protection cases in coking plant of Ningbo Iron ＆ Steel Co．， Ltd．， such as VVVF technology， energysaving thermal insulation layer in oven door， CDQ process， utilization of COG condensate type coke oven lid， large indoortype circular coal / coke yard， coal water distillation by tubular furnace， at final cooler， salt extraction from desulfurizing liquid and highperformance microbe for waste water treatment， etc． ， which have been successfully used in the plant． Key words： Coking； Energy saving ＆ environmental protection； Cleaner production