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马钢炼焦总厂自主创新跨越绿色新台阶

     马钢炼焦总厂现有焦炉8座,年产全焦约465 t,配置6套干熄焦装置。近年来,马钢炼焦总厂不断加快探索与研究步伐,分别从提升环保效果、优化能源回收以及实现焦炉精准操作等多方面、多角度进行创新管理,通过十个方面新技术、新工艺的研究与应用,取得了较大成效,实现了生产过程的排放可控、达标,推进马钢公司节能减排、绿色环保再上新台阶。

1) 大型焦炉荒煤气显热回收利用系统

目前,炼焦荒煤气含显热约占炼焦总余热能源的30%,未能得到有效回收利用。马钢自主设计夹套型上升管蒸发器结构系统,已在5号焦炉上投入使用。该系统采用自主研发的特殊材料和结构的换热装置,以及自主研发的SCADA监控软件,实现上升管的换热效率高效与安全。该系统能有效回收荒煤气显热,产生150 ℃、0.5 MPa饱和蒸汽约3.5 t/h,吨焦产生饱和蒸汽约80 kg,目前饱和蒸汽已并入炼焦总厂生活用汽中。

2) 优化焦炉煤气加热消耗管理

马钢南区25 m焦炉、24.3 m焦炉和16 m焦炉均开发引进加热优化串级控制系统(简称OCC系统),实现了自动加热控制,节能效果明显。以5号焦炉为例,通过焦炉拟合火道温度测定装置的应用,自动加热控制系统具有高炉煤气、焦炉煤气与混合煤气(焦炉煤气<7%3种加热模型,可实现相互切换;由计算机控制的手动、自动、串级3种加热方法,可实现有效切换;炉温稳定,班直行温度波动不大于5 ℃,安定系数达到特等炉要求;系统达到节能降耗的目的,实施最优化控制后,焦炉煤气加热炼焦耗热量2 200 kJ/kg7%水分),焦炉煤气小时消耗量下降约600 m3/h

3) 焦炉烟道气NOx前端控制及节能减排

为有效减少焦炉烟道气中NOx的含量,使得焦炉加热达到最佳燃烧状态,马钢研发了具有国际先进水平的焦炉加热燃烧优化控制系统。该系统主要有2个特点: ① 实现了焦炉立火道温度连续全自动精确检测,误差不大于±2 ℃; ② 实现了焦炉加热参数自动调控,根据焦炉生产所处的时间段和该段所测温度,调整相应暂停时间,使各阶段炉温均匀稳定,达到精确调控炼焦过程。该技术应用后,焦炉标准温度控制精确度提高一倍,高向加热改善,焦饼高向成熟均匀性提高,炼焦耗热量下降约100 kJ/kg(干煤),焦炉烟道气NOx的含量由800~1 000 mg/m3降低到400 mg/m3左右(焦炉煤气加热)。

4) 干熄炉入口循环气体冷却技术及设备

为改善传统干熄炉入口循环气体冷却器的换热效率衰减等问题,马钢炼焦总厂通过攻关研究,取得2项突破性技术成果: ① 创建了一种新型干熄炉入口循环气体冷却系统及其冷却方法,主要特点有:系统设有主体换热器(水、气)+辅助换热器(水、水)+调节阀组合,成功解决了设备露点腐蚀问题,设备寿命由之前的1年提升到2年以上。 ② 创建了一种新型干熄炉入口循环气体冷却器及其运行方法,成功解决了传统换热器效率随运行时间而衰减的问题,使得干熄炉入口循环气体温度长周期稳定在130 ℃工艺要求范围,排焦温度在180 ℃以下,在同等条件下,换热效率提升约20%

5) 四车定位联锁控制与信号传输技术成果转化应用

马钢炼焦总厂1~4号焦炉成功实施了机车感应无线技术成果转化应用,将车辆定位和抗干扰无线传输技术与焦炉除尘系统控制技术兼容集成,彻底解决了顶装焦炉推焦装煤除尘操作流程因发生炉号识别、信号联锁与传输、应急动作失误而发生重大安全事故的风险,实现了全系统本质性安全。马钢采用感应无线通讯的车辆地址检测技术后,有效感应距离范围达到5~20 cm,避免了焦炉和车辆的反射、屏蔽、吸收和空间电离层的干扰,通信误码率达到10-7,实现了车辆位置检测与系统联锁信号抗干扰稳定传输;可精确采集连续的、数千米以上的地址,精度达到±1 mm。马钢将该技术应用于130孔焦炉炉组,焦炉车辆定位系统可以达到水平方向±300 mm、垂直方向±200 mm允许位置偏差,一次定位率达到100%。在此技术基础上,马钢开发了四大车生产联锁、自动走行、自动对位、生产作业等计算机管理功能,实现了焦炉推焦生产自动化,减少设备故障率,满足了焦炉高效生产组织与清洁生产要求。

6) 装煤除尘系统关键安全技术及设备

目前,炼焦行业装煤除尘系统普遍存在以下问题,一是装煤车安全阀不能保证装煤过程中荒煤气导出不正常时安全泄爆;二是在突发停电、误操作或地面站故障时,装煤车装煤烟尘导出系统不能及时安全退出保护,避免大量荒煤气持续流入低速的除尘干管而发生爆炸;三是当故障一旦发生时,不能快速有效切断煤气来源与地面站的联接;四是装煤操作系统与除尘地面站系统联锁技术存在重大缺陷。针对上述问题,马钢通过设计研发焦炉装煤车除尘管道安全阀、一键释放蓄能的蓄能器、装煤除尘系统液压快速切断阀,解决了装煤除尘系统关键安全技术。

7) 大型焦炉水封式机侧地面除尘站技术

马钢采用了具有自主知识产权U”型管水封式机侧地面除尘系统。该系统主要有车上集成设备、推焦车导烟U形管、机侧集尘管道和水平水槽、除尘地面站等。采用U型水封槽集尘管联接车载U形管设计,实现移动吸尘输尘,建立地面站式收尘系统,解决了顶装焦炉机侧推焦平煤操作工序的烟尘排放污染问题。6 m焦炉投入运行,实现了推焦平煤操作无烟操作,改善了环境;烟尘排放浓度小于30 mg/m3,推焦生产吸尘效果理想,吨焦增加焦粉收入量约0.002 t

8) 干熄焦贮焦塔排焦吸尘系统技术及设备

由于干熄焦基本没有水分,在转运过程中,扬尘非常严重。马钢创新性地设计并建成投用了一种干熄焦贮焦塔排焦吸尘系统,采用地面除尘站式收尘的方式,保证足够的扬尘捕集能力;并沿接焦车辆走向并排设计一种吸尘罩,在干熄焦烟尘高向漂浮方向,形成快速导流空间,有效捕集足够敞开空间灰尘;针对车辆运输间断放焦特点,研究制定一套系统操作方法,实现系统安全、低能耗运行。该贮焦塔排焦吸尘系统应用于马钢一组6 m焦炉干熄焦贮焦塔排焦除尘系统。运行效果证明,可有效捕集排焦过程中大量的逸散烟尘,解决了干熄焦贮焦塔排焦逸尘量大、车辆移动捕尘难度大的行业性烟尘污染重大难题。

9) 大型干熄焦炉装焦烟尘控制技术及设备

马钢针对原设计移动式装入设备存在的装焦烟尘大的排放问题缺陷,研究开发了一种新的固定分体式双侧四通道风口装入料斗装置,很好地解决了装入故障高、除尘套管密封不严、装入牵引装置高电耗和故障率频繁以及除尘效率不高的重要问题。该技术已在马钢6号干熄焦上应用,环保达标,相比其他干熄焦,每年节电约2.3万元。

10) 降低配合煤细度提高装煤堆积密度

马钢针对不同细度配合煤,进行了一系列小焦炉试验,研究细度对焦炭质量的影响。结果表明,降低配合煤细度对焦炭质量有一定的影响,存在最佳区间,当配合煤细度控制在70%左右,焦炭质量较好。马钢通过调整粉碎机锤头数量、调节粉碎机反击板的距离以及锤柄长度等一系列措施,降低入炉煤细度,使得单个炭化室焦炭产量提高1.0 t,相当于年增产4.5 t,相当于减少1 000多次出焦装煤冒烟,极大地降低了污染物排放。

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