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1、第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）1SH2007SH2007 型型 1010 万吨万吨/a/a 内热式直立炭化炉研发设计内热式直立炭化炉研发设计中国重型机械研究院有限公司陕西冶金设计研究院有限公司 高武军 摘要：本文重点介绍了本院研发设计的摘要：本文重点介绍了本院研发设计的 SH2007SH2007 型内热式直立炭化炉的工艺流程型内热式直立炭化炉的工艺流程, ,炉体炉体结构，装备水平等主要设计数据并阐明进一步推广应用结构，装备水平等主要设计数据并阐明进一步推广应用 S
2、H2007SH2007 型内热式直立炭化炉，对于型内热式直立炭化炉，对于科学发展半焦产业，提高半焦产业技术装备水平，对于打造陕北能源重化工基地，对于发科学发展半焦产业，提高半焦产业技术装备水平，对于打造陕北能源重化工基地，对于发展地方经济、增加地方财政收入有着十分重要的意义。展地方经济、增加地方财政收入有着十分重要的意义。关键词：关键词：S SH H2 20 00 07 7 型型 直立炭化炉直立炭化炉 研发设计研发设计 1 1 前言前言我院地处陕西，陕西榆林的神（木）府（谷）地区煤炭资源及其丰富，依靠我院在焦化产业的技术、人才优势和十多年焦化工程设计的经验，根据榆林地区煤炭深加工转化工业的需求
3、，开拓市场，于 2000 年我院在神木县设立了办事处和焦化技术服务中心，通过市场调查，开发出了一大批单座年产 35 万吨的直立式炭化炉，对于推动民营经济在煤炭加工转化工业中的发展起到了极大的促进和推动作用。在开发承建直立炉的过程中， 我院十分重视科学创新和技术进步。2002 年我院承担的神华集团神东电力公司焦化厂首次将机焦的备煤、筛焦、煤气净化设备引入到直立炉设计，逐步向规模化、大型化发展。形成了 3x5 座成组上煤、出焦、建成国内第一家年产15 万吨半焦厂，同时回收 15 万吨中温煤焦油和 1.2108Nm3/a 煤气，剩余煤气用于发电，该项目是当时全国最大规模的半焦厂，直到今天仍然在正常运
4、行。近年来我院又成功地研发了单体 10 万吨/第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）2年的直立式炭化炉，并已成功投入使用，效果良好，成为全国第一。2008 年我院参与了由中国炼焦行业协会组织的对半焦行业状况的调研工作，为新修订的焦化行业准入条件的修订提供了半焦设计、生产、环保等方面的资料及一些建设性意见，使焦化行业准入条件 （2008 年修订）中将半焦的生产炉型纳入准入条件管理的炉型，产量及技术要求有了明确的条件和目标。半焦各类炉型的存在缘于其较强的自身资源和市场优势，其
5、生产过程中，无需使用优质炼焦煤，我省及山西、内蒙古、新疆等地的不粘结性煤炭资源非常适合使用这种炉型，发挥了地区资源优势。此外，半焦及副产中温煤焦油、煤气产品成本较低，其较低的市场价格和较好的使用性能在铁合金、电石冶炼、化肥制气、高炉喷吹等企业中占据了一定的市场份额，但近年来，半焦炉布局分散，其副产品无法集中使用，焦炉煤气大量放散，造成的环境污染问题严重，产业无法健康有序发展，对此，陕西省发改委、陕西省环保局高度重视，我院也积极的协同政府部门开展调研，提出改进措施，使半焦生产企业的产业升级有较快的提升。自 2006 年起我院设计投产建设的一批较高技术装备水平的 60 万吨/年规模的半焦生产装置已
6、有 9 家，采用了我院开发设计的 5、6、7.5 万吨/a 单体直立炉炉型。自 2007 年设计的第一套610 万吨/a 的半焦生产装置 2008 年 9 月投产运行后，全国已经先后有 7 家企业选择了该种新炉型，同时，对于备煤装置的大型化、自动化，以及焦炭脱水、干燥等装置，我院也在循序渐进的探索中第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）3提升其档次。并对企业规模化生产后能耗的降低，焦化副产品的综合利用，走循环经济的各类工艺产品的开发、配套，使半焦行业走向良性循环，提高装备
7、水平，走向持续、健康、稳定的发展道路作出我们最大的贡献。下面，我以神木县大柳塔华盛公司的 SH2007 型内热式直立炭化炉为例，介绍一下当前中国半焦主流生产工艺技术装备情况。2 2 S SH H2 20 00 07 7 型型内内热热式式直直立立炭炭化化炉炉概概述述SH2007 型内热式直立炭化炉为 3 孔 12 门，单座公称生产能力10 万吨/年，该炉型的研发设计充分考虑到神府煤田长焰煤煤质特点，在总结我院SH2005 型和 SH2006 型内热式直立炭化炉基础上进行炉体改进完善，同时选择工艺技术先进可靠的生产流程、装备水平较高的机械设备进行配套。SH2007 型内热式直立炭化炉单座产能10
8、万吨/a（生产时间按300 天/a 计算，同时考虑到单座循环间修等因素），设计时预留有超产 2 万吨/a 的富余量，为了布料均匀，加热均衡每座炉设计为3孔 12 门。炉组布置根据总规模及地形来确定，年生产规模 120 万吨采取每 6 座为 1 组（26）；年生产规模 60 万吨采取每 3 座为1 组（23）或 6 座为 1 组，（16）。储煤塔布置在两炉组中间上部。3 3 生生产产工工艺艺流流程程简简介介神木县大柳塔华盛机制半焦厂配套建设有洗煤车间，由煤矿运来的 20150块煤经洗选筛分除去小于20的碎料后为合格入炉煤。合格的原料用胶带机卸入炉组上部的储煤仓，经带有卸料车的第七届中国炼焦技术及
9、焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）4带式输送机再经放煤旋塞和辅助 煤箱装入炭化炉内。根据生产工艺要求，每30 分钟打开放煤旋塞向炭化炉内自动加煤一次。加入炭 化炉的块煤自上而下移落，与燃烧 室送入的高温气体逆流接触。炭 化室的上部为预热段，块煤在此段被预热到360-400左右；接着进入炭化室中部的炭化段，块煤在此段被加热到680-720左右，并被炭化为半焦；半焦通过炭化室下部的冷却段时，经排焦箱与炉底水封槽内产生的水蒸气换热冷却至200-160左右，最后被推焦机推入炉底水封槽内被冷却到5
10、0左右由刮焦机连续刮出，通过刮焦机尾部时经烘干装置烘干后落入半焦料仓后进入筛焦运焦系统。煤料炭化过程中产生的荒煤气与进入炭化室的高温废气混合后，经上升管、桥管进入集气槽， 120左右的混合气体在桥管和集气槽内经循环氨水喷洒被冷却至80左右。混合气体和冷凝液送至煤气净化工段。详见工艺流程简图 图一。第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）5图 1 工艺流程简图SH2007 型内热式直立炭化炉的加热系统。回炉煤气是经煤气净 化工段净化和冷却后的煤气，助燃空气是由离心风机鼓入，两
11、种气体 在砖煤气道内经混合燃烧器后进入直立炉燃烧系统，燃烧产生的高温 废气，通过燃烧室两侧的进气孔进入炭化室内，利用高温废气的热量 将煤料进行炭化。4 4 炉炉体体结结构构及及主主要要技技术术参参数数SH2007 型内热式直立炭化炉的炉体结构及主要技术参数详见下图 图二（2-1、2-2、2-3） 。第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）6图 2 2- -1 1第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029
12、-86322620（办） 86322537（传）7图 2 2- -2 2第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）8图 2-3图中：1. 炉顶煤仓，2. 电液动平板闸门，3. 防爆装置，4. 辅助煤箱，5. 护炉铁件，6. 直 立炭化炉炉体，7. 测温孔，8. 燃烧室，9. 布气孔，10. 排焦箱，11. 炉底水封槽，12. 推 焦机，13. 刮焦机，14. 空气风机，15. 集气罩，16. 上升管，17. 桥管，18. 集气槽。第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届
13、中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）9SH2007 型内热式直立炭化炉的炉体主要技术参数如下：（1）炭化炉高 8000mm（2）炭化炉宽 4320mm（3）炭化炉长 16780mm（4）炭化炉孔数 3 孔（5）炭化炉排焦门数 12 门（6）炭化炉有效容积 262.59 m3（7）炉料周转时间（炉料入炉至出炉） 10 h5 5 炉炉体体结结构构特特点点及及耐耐火火材材料料用用量量5.1 炉体结构及主要特点（1）炉体结构简单，造价低；高效内燃；低温干馏；半焦、中温煤焦油和煤气质量有保障；耐火材料用量少，并且考虑到停炉检
14、修等因素，所以，炉体主要选用粘土质和高铝质致密性耐火材料，对于局部摩擦阻力较大部位则采用钢纤维增强耐火浇注料。（2）炉体结构由内部的耐火砖布气花墙、耐火砖内墙、中心隔墙、保温隔热层和炉外墙组成。（3）炉顶部安装有布料集气装置。（4）炉上、中、下部和出焦口均装有测温装置。（5）供给炉内的加热煤气和空气均设计有计量装置和燃气混合器装置。（6）单座产能10 万吨/a，设计时预留有超产2 万吨/a 的富余量，采取提高炭化温度改变周转时间来实现。规模效益明显；（7）采用连续上煤定时自动布料、水封密闭出焦，环保效果好 ；第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿第七届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会文稿中国重
15、型机械研究院有限公司 029-86322620（办） 86322537（传）10（8）采用多项密封隔热保温措施，保证直立炭化炉炉体严密性，既可防止高温烟气外逸，又可提高炭化炉热工效率并改善职工生产操作环境。5.2 单座炉体所需用主要耐火材料数量如下：异型高铝砖 28 吨异型粘土砖 308 吨高铝火泥 3.7 吨粘土火泥 38.3 吨6 6 煤煤气气净净化化工工艺艺流流程程及及主主要要设设备备配配置置SH2007 型内热式直立炭化炉采用间接冷却工艺流程。从直立炭化炉顶部出来的粗煤气经过上升管、桥管后进入集气槽。在桥管、集气槽处用氨水喷嘴喷洒循环氨水，将120左右的粗煤气冷却至80左右。桥管、集气槽处的氨水焦油冷凝液通过设在集气 槽底部的管道自流回焦油氨水澄清分离槽（热环池）内。煤气则汇入荒煤气总管，经气液分离器分离出来的焦油、氨水进入热氨水循环池内，澄清分离出来的氨水进入氨水中间槽，用循环氨水泵打回焦炉炉顶，喷洒冷却从桥管、集气槽来的粗气，循环使用。从直立炉集气管来
