寶鋼煤調濕與成型煤工藝運行成本分析

自2009年寶雞的煤炭調節(jié)和輸送以來，中國已建立太鋼、攀鋼和馬鋼的煤炭調節(jié)和輸送，吳鋼和寧鋼也有如此的意圖。煤調濕與成型煤技術孰優(yōu)孰劣,一直是大家關心的問題。寶鋼作為國內唯一同時擁有煤調濕與成型煤2種備煤工藝的企業(yè),具有進行比較的基礎。本文將對2種工藝的運行成本進行分析,為備煤工藝的選擇提供參考。1自主集成的std+i技術煤調濕工藝共有3種:一是熱媒油管式干燥機技術;二是蒸汽管式干燥機技術;三是煙氣流化床技術。寶鋼自主集成的STD+I(以煙道氣為載氣的蒸汽管式干燥機)技術屬于第2代與第3代技術的結合,其加熱介質以蒸汽為主,煙道氣為輔,工藝流程如圖1所示。成型煤工藝有2種:一是新日鐵“配合煤全粉碎、兩段混捏、網(wǎng)式輸送機”工藝;二是住友“強黏煤與弱黏煤分組粉碎、一段混捏、混合皮帶輸送”工藝2輸入預算2.1煤調濕主體設備干燥機處理能力以配套200孔6m焦爐年產焦炭175萬t為例,煤調濕主體設備干燥機處理能力330t濕煤/h,項目投資約8000萬,工程用地面積約3500m2.2煤/h成型工程同樣以配套200孔6m焦爐年產焦炭175萬t、成型煤配合比例20%進行計算,需配套2臺72t濕煤/h成型機,因主體設備成型機與臥式混煉機需進口,項目投資約20000萬,工程用地面積約4200m2.3焦爐成型煤調濕技術從以上測算數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),煤調濕工藝運行的噸焦能耗投入為11.15kgce,噸焦成本19.3元,遠高于匹配同等規(guī)模焦爐產能所用成型煤工藝的2.5kgce和噸焦成本4.46元。在工藝設備布置占地方面,成型煤工藝比煤調濕工藝高20%。在項目投資方面,因核心設備國產化原因,煤調濕工藝要遠低于成型煤工藝設備投資。3生產曲線3.1煤調濕的節(jié)能技術濕煤帶入焦爐的水分隨荒煤氣離開焦爐時的溫度約650~850℃,但在爐外利用煤調濕干燥機脫除,水汽溫度只有90℃,巨大的溫差即為焦爐節(jié)能空間。同時這部分水汽若混在荒煤氣內,一方面需要利用氨水冷卻,同時進入化產工段后,在蒸氨環(huán)節(jié)也要升溫吸熱,造成氨水和蒸汽的消耗。故煤調濕工藝的節(jié)能主要體現(xiàn)在焦爐加熱所用煤氣消耗的降低與化產工段蒸氨蒸汽用量的減少。根據(jù)生產實踐,使用經(jīng)干燥的調濕煤煉焦與使用混入20%成型煤的濕煤煉焦比較,在相同開工率下,調濕煤煉焦噸焦燃料消耗降低5%~6%,折合能耗約6kgce,年節(jié)能10500tce,燃料成本下降約12元/t焦,年效益2100萬元。以上指標根據(jù)燃料結構的變化略有變動,但能耗與成本明顯降低的趨勢不會改變。蒸氨工序僅由于煤料水分的降低,年減少廢水約9.5萬t,降低后續(xù)廢水處理成本30萬元,節(jié)省蒸氨蒸汽保守測算約1.5萬t/a,折合能耗1800tce,年降低生產成本300萬元。同時由于煤調濕對成型煤工藝的替代作用,停用高能耗、高成本的黏結劑,年消耗2.57萬t軟瀝青被弱黏煤替代,年節(jié)能10329tce,降低生產成本514萬元。3.2煤炭工業(yè)仍保持開工率一致,焦炭生產邊際效果好煤調濕的增產效果主要體現(xiàn)在入爐煤水分降低,堆密度增加。若保持爐溫一致,利用煤調濕生產時的周轉時間更短,開工率能提高4%~6%。實際生產中仍保持開工率一致,使用調濕煤與使用配合20%成型煤的濕煤生產比較,裝干煤量從27.72t/孔提升至27.98t/孔,增加了0.94%,年增產1.645萬t。焦炭增產邊際效應按150元/t焦計算,年效益246.75萬元。年增產焦爐煤氣726.4萬m3.3降低冷凝水加熱蒸汽用量采用煤調濕,其加熱介質低壓蒸汽換熱后產生的冷凝液,因其高品質特性,能被干熄焦工段回收利用。一方面降低年純水消耗14.53萬t,另一方面因冷凝水的高溫特性,也能降低除氧器的加熱蒸汽用量約1.5萬t,年降本效益387萬元,節(jié)能1816tce。除上述節(jié)能、增產、降本效益外,采用煤調濕還能改善焦炭質量。使用100%調濕煤與使用配合20%成型煤的濕煤煉焦比較,調濕煤焦炭質量略優(yōu)于配合成型煤的焦炭質量,主要體現(xiàn)在冷強度方面,DI、M4煤調濕系統(tǒng)成型煤工藝與煤調濕工藝的綜合比較見表3。投入項:在項目投資、工程占地方面,煤調濕工藝均要優(yōu)于成型煤工藝,項目投資更少、工程占地更少;在運轉消耗方面,成型煤運行成本更低。產出項:因焦爐加熱煤氣消耗降低、化產蒸氨蒸汽減少、干熄焦除氧蒸汽減少、停用黏結劑軟瀝青,煤調濕節(jié)能量達24445tce/a,節(jié)能減排效益約2944萬元。調濕煤入爐堆密度略高于配合20%成型煤的濕煤,采用煤調濕生產在成型煤工藝的基礎上進一步增產,年增產效益1481.7萬元。煤調濕冷凝水及其余熱回收效益約387萬元。綜合比較:成型煤工藝運行年投入4381tce,不含檢修運行成本780.7萬元;煤調濕工藝運行年節(jié)能4935tce,不含檢修運行成本3381.6萬元,創(chuàng)造效益1431.1萬元;煤調濕與成型煤工藝比較,年節(jié)能9316tce,年創(chuàng)造效益2211.8萬元。5煤調濕工藝的節(jié)能潛力分析以匹配200孔6m焦爐的STD+I煤調濕工藝與住友成型煤工藝進行比較。1)在工程占地方面,成型煤工藝比煤調濕工藝占地多20%,煤調濕工藝用地更少。2)在項目投資方面,因核心設備國產化原因,煤調濕工藝要遠低于成型煤工藝。3)煤調濕工藝更節(jié)能。成型煤工藝噸焦投入能耗2.5kgce,煤調濕工藝噸焦節(jié)約能耗2.82kgce,噸焦降低能耗5.32kgce,年節(jié)能量達9316tce。4)煤調濕工藝的生產運行成本更低。成型煤噸焦運行成本4.5元,煤調濕工藝自身運行噸焦成本19.3元,但同時煤調濕可創(chuàng)造效益27.4元,噸