《高效、节能、环保、自动化示范性焦炉研究与应用》

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该项目研究属于新型无机非金属材料、新型有机合成材料、节能新技术、自动化控制系统、自动化技术应用、工业净化技术等科学技术领域。

焦炉是由耐火砖砌筑而成的最为复杂的工业窑炉,用于煤高温干馏生产焦炭。炼焦过程消耗大量煤气等能源,产生COx、NOx、SO2等多种污染物,是及未来环境严控的对象;炼焦工序占钢铁冶炼全流程能耗的17%左右,中国焦产量占世界总量的70%左右,焦炉是中国节能减排的重点领域;炼焦生产过程作业环境差,自动化程度低,行业发展及自动化提升需求非常迫切。该项目研究方向是实现焦炉清洁、高效生产,这是炼焦技术发展的主要方向,也是炼焦可持续发展的关键。

该项目研制以结晶硅石为原料高导热硅砖,并实现工业化批量生产,导热系数提高了25%以上,其它物理化学性能也有提升,示范应用于新建焦炉,实现低耗、高效生产;研究应用了陶瓷复合釉耐材预制件、装煤口自动浇浆料、淌焦板喷涂料等焦炉清洁生产的新材料;研究应用了炭化室压力单调控制烟气外逸、加热过程建模优化燃烧、炉内低氮燃烧等污染物源头减排技术;研究应用了焦炉烟气脱硫脱硝净化、含碳固废危废回配炼焦、除尘烟气中苯并芘及SO2脱除等污染物末端治理技术;研究应用了焦炉炉前自动化、炉顶自动化、机车自动化无人化、在线测温等自动化技术及装备,减少或替代人工;研究应用了焦炉上升管余热回收技术;设计开发了炼焦煤风选、调湿及粉碎组合新工艺;研究应用了不同炉型差异化配煤炼焦、焦炉机车与干熄焦吊车协同作业缩短单孔时间等焦炉高效生产技术等,率先在宝钢打造出中国首个节能环保、清洁低耗、高效长寿的示范性焦炉组,对国内外炼焦行业产生了重大的影响,引领世界先进炼焦技术的发展。

该项目研究成果包含多项技术的研发与集成,拥有发明专利24项、实用新型专利5项;高导热硅砖技术指标达到世界领先水平,特别在导热率、强度、高温关键性能等方面更优越,在节能、长寿方面效果更突出;陶瓷复合釉耐材预制件衍生为新型结构的炉门、装煤口、上升管,材料、结构、应用技术达到国际先进水平;源头减排及末端治理多种环保技术的集成应用,使宝钢炼焦过程污染物控制达到国内外领先水平;炉前作业自动化、上升管控制系统集成应用、焦炉机车无人化等多项技术填补国内外同行业技术空白,成就了高效焦炉。该项目研究成果集成应用于宝钢股份宝山基地焦炉,实现工序能耗下降4.1kgce/t,污染物减排超过80%,劳动效率提升15%以上,年经济效益超过1亿元,宝钢股份宝山基地7米焦炉已成为国内周转时间最短、劳动效率最高、综合能耗最低、污染物排放最少的焦炉,在行业内示范引领作用非常显著,近年来受到业内同行广泛关注,国内新建焦炉也已普遍采用这一炉型及相关技术,烟气净化、焦炉机车自动化等技术已走出宝钢,陶瓷复合釉耐材预制件已广泛推广应用,高导热硅砖技术已拓展至其它工业窑炉。

成果说明

(1)高导热硅砖于2015年应用于宝钢股份新一期四座200孔焦炉上,共65个砖型(合计11000t),烘炉过程炉体膨胀合理,达产时间优于同型焦炉,稳产后周转时间保持20.43小时以内,2017年含水7%耗热量为2300.86kj/kg,与四期7M 同型焦炉热耗对比低37.26kj/kg。 (2)新型炉门示范应用于宝钢股份全部10座共510孔焦炉上,在炉门减薄的情况下,炉门本体温度还降低了35℃左右。新型加煤口座示范应用于宝钢股份新一期焦炉上,表面温度降低80℃以上,使用寿命延长3倍。新型上升管内衬示范应

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