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焦化厂余热 回收利用. 中冶焦耐工程技术有限公司 郑文华. 最近徐匡迪院士指出：目前钢铁企业尚有 30 ％的余热、余能未被回收利用。其中，焦化过程约有 50 千克 / 吨焦。 这意味着，在 2011 年炼焦生产过程中，有 42779 万吨（机焦） ×50 千克 / 吨焦 ＝ 2139 万吨标煤的余热未被回收利用. 目 录 1. 我国炼焦行业现状 2 . 充分回收利用炼焦生产余热 3. 红焦显热的回收利用 4. 焦炉烟道气余热的回收利用
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焦化厂余热 回收利用 中冶焦耐工程技术有限公司 郑文华
最近徐匡迪院士指出：目前钢铁企业尚有30％的余热、余能未被回收利用。其中，焦化过程约有50千克/吨焦。最近徐匡迪院士指出：目前钢铁企业尚有30％的余热、余能未被回收利用。其中，焦化过程约有50千克/吨焦。 这意味着，在2011年炼焦生产过程中，有 42779万吨（机焦）×50千克/吨焦 ＝2139万吨标煤的余热未被回收利用
目 录 1. 我国炼焦行业现状 2. 充分回收利用炼焦生产余热 3.红焦显热的回收利用 4. 焦炉烟道气余热的回收利用 5. 荒煤气热量的回收利用
1.中国焦化行业现状1.1 中国是世界焦炭第一生产大国 近几年，我国焦化产业实现跨越式发展，逐步由大向强转变。焦化产业依托煤炭工业、依存钢铁工业并支撑钢铁业持续高增长，为国民经济发展做出了重大贡献，成为国民经济中的重要产业之一。 焦化产业的持续较快增长满足了钢铁工业持续发展对焦炭数量和质量的需求，提供了充足优质气体燃料—焦炉煤气，同时也满足了铁合金、电石、化肥、有色工业和机械制造等行业对焦炭的需要。 近几年我国钢铁焦产量 万吨
钢铁工业产能从阶段性过剩发展为绝对过剩 截至2012年底，我国已建成粗钢产能9.7亿吨，其中转炉钢8.5亿吨，电炉钢1.2亿吨，另有在建项目产能约2200万吨。美国将78%-83%的钢铁产能利用率作为正常区间，日本选取78%作为正常标准。 2001～2011年我国钢铁产能利用率基本都高于78%，部分年份有过热现象。2012年我国炼钢、炼铁产能利用率分别为73.9%和73.1%。炼焦产能利用率为73.9%。 2012年是中国钢铁工业近年来最困难的年份之一。全年重点统计钢铁企业实现利润为15.81亿元，同比下降98.22%;平均销售利润率为0.045%。企业亏损面28.75%。 我国钢铁工业确实出现了产能过剩现象，已经由阶段性过剩发展为绝对过剩，而且过剩总量高达2亿多吨，浪费巨大。
中国钢协徐乐江会长最近阐述他对钢铁产能过剩问题看法：中国钢协徐乐江会长最近阐述他对钢铁产能过剩问题看法： 如何界定产能过剩？ 各国根据不同情况确定了不同的“产能充分利用率”，以钢铁为例，欧洲为75%、日本为78%。中国钢铁业产能利用率达到80%就应该认为是产能充分利用了。 2006年前中国钢铁产能利用率都在80%以上，因此不存在产能过剩。2006年以后直到现在，基本维持在75%～80%，也只是轻度过剩。70%～75%之间为中度过剩，而低于70%是严重过剩。欧美日历史上都出现过低于60%的极度产能过剩，因此我国最困难时期远未到来。 中国钢铁严重产能过剩时代预计将在“十三五”期间到来。 这个时期一般是在国内钢铁需求增长出现拐点以后，钢铁产量出现峰值之后。而我国目前钢铁需求尽管增长率明显下降，但还未出现负增长，产量峰值还未到来。估计这个拐点和峰值为期不远，预计在“十三五”期间。
产能过剩是行业发展的必然阶段，不要过度夸大产能过剩的危害性。既要看到他对行业的负面影响，也要看到他的积极意义。产能过剩是行业发展的必然阶段，不要过度夸大产能过剩的危害性。既要看到他对行业的负面影响，也要看到他的积极意义。 产能过剩是行业走向成熟期的标志。成熟期的普遍规律就是产能过剩，这也是检验产业走向成熟的一个标志。进入成熟期的中国钢铁产业过剩将是一种常态，并伴随行业进入衰退期，因此要适应这种状态，我们只能缓解这种过剩状况而绝不可能消除这种现象。 适度的产能过剩有利于行业的充分竞争。钢铁业的转型升级一定是在“产能过剩”的背景下进行的。当然严重的产能过剩必然导致恶性竞争，我们需要的是充分竞争，避免恶性竞争，因此要消除严重产能过剩。 不能将产量过剩等同于产能过剩。中国钢铁业总体产能过剩没有疑义，但不能认为钢铁业所有品种的产能都过剩。产能过剩是一个产业长时期的供大于求的现象，伴随着这个产业的成熟期到衰退期的始终。而产量过剩是一个阶段性现象，是因为需求突然受到抑制而出现的短期供大于求。中国钢铁业在高速成长期曾不断出现是产量过剩而不是产能过剩，随着需求增长的恢复，产量过剩问题自然消失。
美国《华尔街日报》： 中国钢铁业显露复苏迹象 中国钢铁市场有一个笑话：生产一吨钢材的利润还不够买一千克猪肉的。2013年上半年，销售一吨钢材的平均利润只有0.43元，而中国一千克猪肉的价格大约是30元。 自6月底以来，中国钢铁价格开始回升。由于地方政府承诺推动投资，水泥和建筑机械的销售也在回暖。8月份工业产值同比增长10.4%，高于7月份的9.7%。
2012年我国生产焦炭44323万吨,同比增长3.6％。焦炭产能超过6.0亿吨，可以满足8～9亿吨钢铁产量的需求。 中国（未含台湾省）焦炭产量（单位：万t） 2012年我国焦炭产量结构
2012年我国焦炭品种结构 2012年我国焦炭消费结构
我国炼焦产能结构 常规焦炉产能52800万吨＋半焦5000万吨＋热回收焦炉2200万吨＝60000万吨
7米及其以上现代化大型焦炉近60座，总产能达5000万吨，占全国总产能的8.30%；7米及其以上现代化大型焦炉近60座，总产能达5000万吨，占全国总产能的8.30%； ＜4.3米的顶装焦炉和＜3.2米捣固焦炉落后产能约3000万吨，占全国总产能5.0％，需要淘汰； 我国已投产的捣固焦炉超过300座，产能2.0亿吨以上，占全国总产能约1/3 ； 钢铁企业焦炉产能占全国总产能40%，产量占30％； 独立焦化厂产能占全国总产能60%，产量占70％； 这是中国特色；
“十一五”期间，我国总计淘汰落后产能1.1014亿吨，同时新建产能1.5043亿吨，其中70％是≥6米顶装和≥5.5米捣固大型现代化焦炉。“十一五”期间，我国总计淘汰落后产能1.1014亿吨，同时新建产能1.5043亿吨，其中70％是≥6米顶装和≥5.5米捣固大型现代化焦炉。 • 我国采用热回收焦炉的炼焦厂约50余家，总产能2200万吨 。其中：山西省29家、山东省7家，均是2004年以前批准建设的； • 我国半焦产能5000万吨,产能利用率50％； • 至2012年底，我国煤焦油加工产能达到2087万吨、粗苯加氢产能575万吨、焦炉煤气制甲醇产能1021万吨。
1.2 中国是世界焦炭消费第一大国 2012年我国消费焦炭44221万吨，同比增长4.2%，是我国焦炭消费史上最多的一年。 1.3 中国的焦炭出口 2012年我国出口焦炭102万吨，同比下降69.1％。 本世纪我国焦炭的出口 从2013年起，我国取消焦炭出口的40％税率，取 消出口配额。世界每年焦炭贸易量为3000多万吨。
1.4 近两年世界主要焦炭生产国的焦炭产量 万吨 世界各大州焦炭产量 万吨
1.5 我国的焦化厂 截至2012年底，我国有焦化厂764家(实际802家)。
1.6 2012年焦化产品进出口状况 2012年我国进口炼焦煤5355万吨，同比增长20.02％；到岸价142.75美元/吨，同比下降4.59％； 2012年我国出口炼焦煤131万吨，离岸价（含关税10％）210.52美元/吨，同比分别下降63.59％和15.51％； 2012年我国进口煤焦油9220吨，同比下降62.68％；到岸价382.01美元/吨，同比上涨3.77％； 2012年我国出口煤焦油5.25万吨，同比增长89.13％；离岸价（含关税15％）496.07美元/吨，同比下降10.50％；
2012年我国出口硫铵215万吨，离岸价214.66美元/吨，同比分别增长18.61％和9.07％；2012年我国出口硫铵215万吨，离岸价214.66美元/吨，同比分别增长18.61％和9.07％； • 2012年我国出口煤沥青665615吨，同比增长34.43％；离岸价479.66美元/吨，同比下降6.30％； • 2012年我国进口工业萘48856吨，到岸价670.1美元/吨，同比分别下降21.83％和20.06％； • 2012年我国进口煤系针状焦41862吨，到岸价1509.39美元/吨； • 2012年我国进口甲醇500.11万吨，到岸价377.38美元/吨；出口甲醇6.735万吨，离岸价393.06美元/吨.
1.7 2012年焦化行业的运行 新投产焦炉43座，新增焦炭产能2775万吨/年，均为≥5.5米捣固和≥6.0米顶装焦炉； 新增焦炉煤气制甲醇装置11套、产能160万吨/年。截至2012底，我国焦炉煤气制甲醇产能达到1021万吨/年； 新建投产的煤焦油加工生产能力192万吨/年，使我国煤焦油总加工能力达到2087万吨/年； 新建投产的苯加氢精制生产能力86万吨/年，使我国苯加氢总加工能力达到575万吨/年；
2012年新投产干熄焦装置15套，使我国干熄焦装置达到136套，对应的总焦炭产能13000万吨/年；2012年新投产干熄焦装置15套，使我国干熄焦装置达到136套，对应的总焦炭产能13000万吨/年； 2012年，全国炼焦行业实现利润17.2亿元，而2011年实现利润162.26亿元，同比下降89.4％，销售收入利润率仅为0.29％，行业亏损面高达42.5％，我国焦化行业盈利能力和利润空间受到市场的严峻挑战。
2012年中国炼焦行业协会重点统计118焦化企业的技2012年中国炼焦行业协会重点统计118焦化企业的技 术经济指标如下： 冶金焦抗碎强度（M40）84.09%，同比提高1.01个百分点； 冶金焦耐磨强度（M10）6.60%，同比下降0.39个百分点； 冶金焦灰分12.78%，同比下降0.08个百分点； 冶金焦水分5.54%，同比下降0.16个百分点； 煤焦油回收率3.23％，同比提高0.02个百分点； 粗苯回收率0.89％，同比提高0.01个百分点；
硫铵回收率0.91％，同比提高0.05个百分点； 工业萘回收率9.51％，同比提高0.05个百分点； 吨焦耗新水1.74m3/t，同比下降0.06m3/t； 吨焦耗洗精煤1376kg/t，同比下降7kg/t； 炼焦工序能耗124.74kgce/t焦，同比下降0.17kgce/t焦； 水循环利用率94.04%； 粗苯耗洗油64.6kg/t粗苯，同比下降9.62kg/t粗苯； 硫酸铵耗硫酸758.19kg/t，同比下降12.14kg/t。
中国炼焦行业协会重点统计109～127焦化企业近三年焦炭质量，如下表:中国炼焦行业协会重点统计109～127焦化企业近三年焦炭质量，如下表:
2012年，全国又有32家焦化企业、炼焦产能2608万吨/年，获得工业和信息化部第七批《焦化行业准入条件》准入公告。2012年，全国又有32家焦化企业、炼焦产能2608万吨/年，获得工业和信息化部第七批《焦化行业准入条件》准入公告。 截至2012年底，全国共有7批381家企业先后获得国家发展和改革委员会和工业和信息化部准入公告，扣除新增产能、已撤销和关停企业后，实际生产运行的企业346家，改扩建后焦炭产能达到4.18亿吨/年。其中热回收焦炉37家，产能1862万吨/年，占热回收焦炉总产能的77％；常规机焦炉307家，产能3.98亿吨/年，占热常规焦炉总产能的76％；半焦（兰炭直立炉）2家，产能120万吨/年。稳步推进了净化产业结构调整和行业节能减排、环境治理工作。
2.充分回收利用炼焦生产余热 我国钢铁企业以长流程为主，主要的能源消耗是煤炭，其中以炼焦煤形式输入的能量占总能量57%左右。而焦化工序消耗的能量约占钢铁企业总能耗的7％～8％，因此，节能降耗是创建资源节约型焦化厂持续追求的目标。 面对21世纪全球资源能源紧张、环境-生态问题约束的日益严峻，焦化厂不仅要进一步发挥好为钢铁制造流程生产优质焦炭的制造功能，而且还要高度重视能源转化功能的优化和充分发挥废弃物消纳-处理及再资源化的功能。 从钢铁制造流程的整体看，焦化厂炼焦过程实质是根据铁素流这一被加工主体的要求（为高炉冶炼提供优质焦炭）而发生的碳素流转换和耗散过程，或称为能源转换过程。
焦化厂的三大功能 焦化厂 为钢铁制造流程生产优质焦炭 一次能源：炼焦煤 能源转化功能 二次能源：焦炭COG煤焦油粗苯等 废弃物消纳-处理及再资源化的功能 消纳废塑料和橡胶轮胎等。日本政府给2万～4万 日元/吨委托处理费。新日铁2006年处理17万吨； 目前处理能力30～40万吨/年；2010年日本钢铁工 业利用废塑料的目标是100万吨/年。
焦化厂是钢铁制造流程中碳素能量流的主体，是钢铁制造流程的能源中心，是将一次能源——煤炭经过焦炉的高温干馏转变成二次能源——焦炭、焦炉煤气、焦油和粗苯等的高转化率“能源转换器”。因此，焦化厂更要注重能源转化和传递的质量，即“”效率，注重“” 的价值利用，以实现炼焦过程价值最大化，在能量高效转化中实现节能减排。 炼焦过程中的物质流主要是煤料在配煤、粉碎、装炉、结焦和熄焦等过程的转换和耗散。 炼焦过程中的能量流主要是加热用煤气（焦炉煤气或高炉煤气或两者的混合煤气）燃烧对炭化室内煤料进行间接加热的过程。加热煤气的热量转化为焦炭、焦炉煤气、化学产品和焦炉烟道废气的显热，并产生一定的热损失。
焦炉是能量转换装置中效率高的热工设备，净效率高达87%～89%。这是因为炼焦过程不仅是一个较完善的能量转换过程，产生优质的二次能源，而且焦炉本体设备经过一百余年的不断改进，在煤气燃烧、烟气热量利用、绝热等方面均较完善。但这并不说明它已达到最完善的程度，没有节能的余地。焦炉是能量转换装置中效率高的热工设备，净效率高达87%～89%。这是因为炼焦过程不仅是一个较完善的能量转换过程，产生优质的二次能源，而且焦炉本体设备经过一百余年的不断改进，在煤气燃烧、烟气热量利用、绝热等方面均较完善。但这并不说明它已达到最完善的程度，没有节能的余地。 高效回收利用在炼焦过程中的余热资源是资源节约、环境友好的绿色焦化厂节能的主要方向和潜力所在，也是提高 效率的主要途径之一。
100kwh/t焦 1900m3/t焦 电 电站 废气 1326kg（干）/t焦 420m3/t焦 入炉煤 焦炉煤气 500kg /t焦蒸汽 焦 焦 焦 炉 焦 1000kg焦 970 m3/t焦BFG 1000kg红焦 加热煤气 干熄焦装置 焦炭 当焦炉用COG加热时，吨焦耗COG205m3,产生废气1326m3。 输出热17% 输出热36% 炉体损失输出热10% 烟囱 输出热37% 输入热：加热煤气燃烧热89% 漏入煤气燃烧热及其它11% 焦炉物质流能量流示意图
在焦炉的输出端： 950～1050℃焦炭作为物质流承载着较多部分能量，从炭化室被推出； 650～700℃煤气和气态化学产品带着热能和化学能以能量流的形式从上升管排出； 250～300℃焦炉烟道废气带着热能和动能以能量流的形式从烟囱逸出； 一部分热量作为能量流一部分从焦炉炉体表面散发损失至环境空气中。
通过对炼焦过程输入端和输出端能量流分析得出，炼焦生产过程的余热：通过对炼焦过程输入端和输出端能量流分析得出，炼焦生产过程的余热： □出炉红焦显热约占焦炉输出热的37％，当大型焦炉炼 焦耗热量为108kgce/t焦，则红焦带出40.0kgce热 量—— CDQ □荒煤气带出热约占36％，相当于带出38.9kgce热量— —正在开发 □焦炉烟道废气带出热约占17％，相当于带出18.4kgce 热量——煤调湿、生产蒸汽、作为热源和制冷 □炉体表面热损失约占10％，相当于损失10.8kgce热 量——加强保温
深入推广干熄焦技术 干熄焦是相对于用水熄灭炽热红焦的湿熄焦而言的。其基本原理是：利用冷惰性气体在干熄炉中与红焦直接换热，从而冷却焦炭。（观看动画片） 采用干熄焦可回收约80％红焦显热，平均每熄1吨红焦可回收3.9MPa、450℃蒸汽0.5～0.6t，可直接送入蒸汽管网，也可发电。采用中温中压锅炉，全凝发电95～105kwh/吨；采用高温高压高炉（日本70％），全凝发电110～120kwh/吨； 采用干熄焦可以改善焦炭质量，降低高炉焦比，或在配煤中多用10～15％的弱粘结性煤； 吨焦炭节水大于0.44m3； 采用干熄焦技术可净降低炼焦能耗30～40kgce/t焦， 效率高达70%。
至2012年末，我国已投产和在建的干熄焦装置超过200套，干熄焦炭能力超过2亿吨，占我国2012年炼铁消费焦炭量的近57％。我国钢铁企业已有近90％焦炉配置了干熄焦装置，独立焦化厂依据节能减排的理念，也开始采用干熄焦技术。按干熄焦套数和干熄能力计，我国已位居世界第一。至2012年末，我国已投产和在建的干熄焦装置超过200套，干熄焦炭能力超过2亿吨，占我国2012年炼铁消费焦炭量的近57％。我国钢铁企业已有近90％焦炉配置了干熄焦装置，独立焦化厂依据节能减排的理念，也开始采用干熄焦技术。按干熄焦套数和干熄能力计，我国已位居世界第一。 日本有41组（座）焦炉配置了干熄焦装置，占炉组总数的87.2％，其中，配置高温高压锅炉和次高温高压锅炉占70％以上。
唐 钢 处 理 能 力 为 180t/h 干 熄 焦 装 置
国家产业政策要求，钢铁企业新建焦炉必须配套建设国家产业政策要求，钢铁企业新建焦炉必须配套建设 CDQ。”十二五“要求钢铁企业焦炉100％都采用CDQ，但 对于独立焦化厂没有强制要求，主要是： 1)采用干熄焦提高焦炭质量，其对炼铁高炉的延伸效益， 较难体现； 2)经生化处理的焦化废水，不能作湿熄焦补充水，无出路 ，只能外排，较难实现零排放。 但是，最近一些独立焦化厂从节能和环保角度出发也 在配套建设CDQ，如河北中润、安徽临焕、山西焦化、博 兴诚力、潞宝、唐山达丰、河南顺成、山东维焦、宝泰隆 和景德镇焦化等。尤其一些发展循环经济产业链需要蒸汽 的，愿意采用干熄焦余热回收技术。
他们采取各种措施，解决各种问题： • 与焦炭用户协商，提高干熄焦炭的销售价格；（中润价格50元/吨；宝泰隆120元/吨；） • 对不同意加价的焦炭用户，实施焦炭喷水；（临焕亲水剂＋除盐水＝19.8元/吨 8名工人） • 寻找处理后焦化废水的出路； • 焦化污水采用生化处理＋深度处理。
本 钢 处 理 能 力 为 190t/h 干 熄 焦 装 置
唐山首钢京唐西山焦化有限责任公司260t/h干熄焦装置唐山首钢京唐西山焦化有限责任公司260t/h干熄焦装置 2套 提升装置 2套装入 装置 2套260t/h 干熄槽 2套151t/h高压锅炉 6套 干熄焦车 2套环境除尘装置
2台2DC 2台1DC 唐山首钢京唐西山焦化 2台37万 m3/h 循环风机 260t/h 干熄焦装置
大型焦炉干熄焦备用的两种方式 为节省基建投资，我国干熄焦装置几乎（宝钢除外）都是采用湿熄焦系统备用，因为一套湿熄焦系统的投资仅为干熄焦装置的1/4～1/5。即当干熄焦装置正常检修（通常需要20天）或事故停产时，启动备用的湿熄焦系统，临时向高炉供应湿熄焦炭，以维持焦炉的正常生产，但对大型高炉的正常操作会带来一些影响。为此，需要采取一些特殊措施，如有的焦化厂临时在入炉煤配比中增加10%强粘结性的肥煤或焦煤，以提高焦炭质量，缓解对高炉的不利影响。
稳定式湿熄焦 传统湿熄焦
干熄为主湿熄备用方式是配置2×150t/h干熄装置、两套横移牵引和提升机、一套湿熄焦系统。正常生产时，2套干熄焦装置全部操作，湿熄焦备用。当1套干熄焦装置定期检修时，本焦炉的焦炭湿熄，另一焦炉焦炭仍可干熄；当然2座焦炉的全部焦炭可以全部湿熄。干熄为主湿熄备用方式是配置2×150t/h干熄装置、两套横移牵引和提升机、一套湿熄焦系统。正常生产时，2套干熄焦装置全部操作，湿熄焦备用。当1套干熄焦装置定期检修时，本焦炉的焦炭湿熄，另一焦炉焦炭仍可干熄；当然2座焦炉的全部焦炭可以全部湿熄。 70孔焦炉 70孔焦炉 湿 熄 焦 系 统 150t/h 150t/h
