焦炉煤气GLT络合铁脱硫绿色低碳系统性解决方案分析

焦炉煤气PDS脱硫的硫磺收率在50%~60%,副盐累积产生大量脱硫废液,仅仅络合铁催化剂应用在HPF装置上存在诸多问题。从GLT络合铁脱硫的化学原理和工艺原理出发,结合工业改造实际,GLT络合铁技术应用在焦炉煤气净化中形成了系统化成套解决方案,不仅解决了络合铁催化剂应用的适配性问题,而且将硫膏资源化的同时实现零废液外排。通过案例对比分析了不同技术路线的技术经济性,GLT络合铁技术系统性解决焦炉煤气脱硫存在的环保问题,显著节省投资和运行费用,极大降低煤气净化过程的二氧化碳排放。

焦炉煤气制氢的二氧化碳排放分析

介绍了2种典型的焦炉煤气制氢工艺,并对焦炉煤气直接制氢过程进行了碳排放分析,计算了该制氢过程的二氧化碳排放,指出焦炉煤气制氢相较于传统天然气制氢可减排二氧化碳88%以上,是当下重要的低碳氢来源路径之一,同时指出发展工业副产气制氢对推动我国氢能供应体系的建设有着积极的意义。

焦炉炭化室用后硅砖的分析研究

为了解焦炉炭化室硅砖在使用中的损毁机制,对使用了40多年的JN43型侧喷式焦炉炭化室的硅砖进行取样分析,对样品的外观、理化性能、物相组成、显微结构等进行了分析研究。分析发现:1)用后的焦炉炭化室上、中、下3个不同部位的硅砖从炭化室到燃烧室方向,都形成了颜色、质地显著不同的层带;2)煤中的焦油组分对炉墙砖产生了很强的渗透作用,而煤中氧化物组分对炉墙砖的渗透轻微;3)炉墙在高温作用下发生烧结,体积总体呈收缩趋势;4)炉墙燃烧室侧约1/3炉墙厚度内的砖中方石英和石英相消失,鳞石英晶粒显著长大,较多开口气孔变成了闭气孔,线膨胀率降低;5)炉墙靠炭化室侧约1/2炉墙内石英和方石英部分鳞石英化,造成该区域线膨胀率降低。

高炉喷吹重整焦炉气工艺分析及减碳潜力研究

钢铁行业碳排放占我国碳排放总量的14%~18%,是工业领域排放量最高的部门。高炉-转炉工艺钢铁产量占我国钢铁总产量的89%,工艺流程长,吨钢碳排放达2 t。基于高炉-转炉工艺的碳减排是钢铁行业实现脱碳目标的关键。基于能质平衡模型,分析焦炉气及重整焦炉气用于高炉喷吹对高炉直接还原度、理论焦比值等工艺参数的影响,系统评估该工艺有望产生的高炉二氧化碳减排效益。结果表明,提高富氢气喷吹量和温度可有效降低焦比;而相同喷吹量条件下提高氢纯度,由于热补偿原因,焦比会有所上升。当焦炉气被重整为97.9%的富氢气体时,可实现高炉减碳34.62%,相比直接喷吹焦炉气,减碳潜力提升17.76%。碳减排主要得益于焦比降低和喷吹气碳质元素减少。高炉气发电也是减碳的关键环节,当喷吹气氢纯度由59.0%提升至97.9%时,该环节碳减排量由9.04%提升至10.85%。通过将焦炉气重整有望突破高炉喷吹富氢气体减碳潜力上限,具有潜在推广价值。

2种焦炉烟气净化工艺在武钢的应用

对2种焦炉烟气净化工艺在武钢的运行情况和存在的问题分别进行了分析,对各自的优缺点进行了介绍,并提出了相应的改进措施,对烟气净化装置的建设和运行具有借鉴作用。

焦炉煤气催化制甲烷和低碳醇研究进展

冶金煤气是冶金工业产生的气体,处理不当会造成严重的碳排放及空气污染,使钢铁行业碳中和面临巨大挑战。冶金煤气,尤其是其中的焦炉煤气,不仅可作为燃料使用,而且其富含的碳、氢元素是重要的化工资源。通过钢化联产工艺制造化学品实现钢铁行业减排,有望解决温室气体排放、资源浪费、能源消耗和空气污染等环境和能源问题。在催化固碳工艺中,以焦炉煤气催化制甲烷和低碳醇等产品因其过程具有工艺路线短、操作可行性强等优点最受关注。首先介绍了焦炉煤气催化制甲烷和甲醇的工艺条件及反应机理,并介绍助剂和载体等因素对催化剂抗积炭能力及稳定性的影响。其次,强调了构建具有高活性和稳定性的双活性中心对焦炉煤气制其他低碳醇催化剂设计的重要性,并阐述了前体结构和助剂等因素对改性费托合成催化剂和改性甲醇催化剂的影响机制。从反应条件看,甲烷化需较高温度,而制甲醇需较高压力;从工艺复杂程度看,甲烷化最简单,而制甲酸最复杂;从耗氢量看,甲酸不需消耗氢气,而甲烷化耗氢量最大。钢化联产应在综合考虑各种现实因素及产品经济效益的基础上,因地制宜开展催化降碳,不断推动钢化联产技术的创新及清洁能源技术的发展。

焦化行业碳氢资源利用潜力与低碳路径评价

中国焦炭产量达4.73×10^(8)t,副产焦炉气约2×10^(11)m^(3)。焦炉气富含H_(2)、CH_(4)和CO等碳氢资源,对其有效利用并衔接上下游产业的氢能需求,有望产生显著的产业链减碳效益。本研究构建全国焦化企业的空间地理坐标和产能数据库,针对典型焦化企业开展物质流、碳流分析,系统比较焦炉气不同利用路径的环境影响、碳减排效益及碳氢资源利用率,提出优化的焦炉气利用策略。结果表明,我国焦化企业集中度较低,山西省是独立焦化企业最多的省份,企业规模在2×10^(6)t以下;河北、辽宁、吉林、江苏等地则主要以钢焦联合企业为主,主要为大型焦化企业。焦化行业副产大量焦炉气,可产氢气达1×10^(11)m^(3)。生命周期评价结果表明,焦炉气用于化工转化和还原剂高炉喷吹相比作燃料直接发电均可有效降低碳排放,尤其制氢路径和高炉喷吹路径的全球变暖潜值减少量分别是制甲醇路径的5倍和67倍。此外,在各种焦炉气利用路径中,总环境影响从高到低依次为制甲醇、发电、制LNG、制合成氨、制氢、高炉喷吹。结合各焦炉气利用路径分析与钢、焦企业空间分布,山西省等地独立焦化企业较多,可优先考虑向焦炉气制氢方向转型。而有条件发展钢焦联合发展区域,如河北、辽宁、吉林、江苏等地,向高炉喷吹焦炉气工艺改造转型,更有利于产生行业间协同效益,有效推动减污降碳发展。

活性炭烟气逆流集成净化(CCMB)技术在安钢焦炉的应用

安钢焦化厂成功运用活性炭烟气逆流集成净化技术,实现了焦炉烟气的达标排放。通过分析焦炉烟气特点,结合具体情况,对不同脱硫脱硝方法的优缺点进行比较,为焦化厂烟气脱硫脱硝工艺设计提供适当的指导和参考借鉴,获得了良好的环境效益和社会效益,具有较高的推广应用价值。

炼焦荒煤气上升管显热回收换热过程动态特性

煤焦油结焦是制约炼焦荒煤气上升管显热回收换热器长期高效安全运行的主要因素。通过调控荒煤气及上升管管壁温度抑制煤焦油析出是防止结焦的有效措施。基于多孔介质非热平衡模型,建立了内嵌螺旋盘管及多孔填料的荒煤气显热回收套管换热器的一维非稳态热传递模型。结合炼焦周期内荒煤气流量与温度瞬时数据计算得到荒煤气、上升管管壁、填料层、熔融盐温度动态变化,分析了填料层热容、填料层有效导热系数及熔融盐流量对其动态变化的影响,并提出了有效控制荒煤气及上升管管壁温度的方法。结果表明:荒煤气中煤焦油析出及结焦主要发生在炼焦后期荒煤气流量减小时;填料层导热系数是上升管换热器设计时考虑的重要参数,增大填料层导热系数可显著提高余热回收效率,但会使荒煤气与上升管管壁温降增大,设计时应在保证焦油蒸汽不发生冷凝的前提下尽可能增大填料层导热系数;炼焦后期,通过切断熔融盐取热,并合理设计填料层导热系数、填料层热容及熔融盐入口温度等可实现上升管管壁温度调控,从而避免荒煤气中煤焦油析出及结焦。

焦炉煤气常量含碳气氛对加氢脱硫催化剂活性、选择性和积炭的影响

利用微型固定床反应装置对工业Fe-Mo预加氢脱硫催化剂进行加氢脱硫(HDS)评价,研究焦炉煤气中不同常量含碳原料组分(CH_(4)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)、CO、CO_(2))对催化剂加氢活性、选择性以及积炭的影响,并采用红外碳硫分析仪、N_(2)吸附-脱附、Raman以及TPRS-MS对催化剂进行表征。结果表明:在N_(2)气氛下,COS、CS_(2)和C_(4)H_(4)S加氢转化由易到难顺序为:COS>CS_(2)>C_(4)H_(4)S,但COS加氢转化受含碳气氛影响最明显,致使焦炉煤气加氢脱硫中COS难以完全脱除;不同气氛对硫化物加氢选择性都会产生影响,其中C_(2)H_(4)气氛对选择性影响最明显,而对H2S收率影响最明显的是CO_(2)和CO;不同含碳气氛在410℃下稳定反应11h后催化剂均发生积炭,主要以石墨化炭为主,其中C_(2)H_(4)气氛下积炭最严重,气氛对积炭影响顺序为:C_(2)H_(4)>CO_(2)>CO>CH_(4)>N_(2)>C_(2)H_(6)。

超龄焦炉升级改造恢复先进指标过程中关键技术的选择与应用

针对河钢宣钢焦化厂1号、2号焦炉进行升级改造,过程中引入多项国内先进技术,改造后的两座焦炉成为具有环保、高效、智能等特点的现代化焦炉,通过负压运行实现了6 m焦炉无烟生产,达到了生产过程超低排放的环保效果,使企业向创建环保A级绩效的目标迈进了坚实一步。

黄花菜烘干工艺能耗及碳排放研究

随着能源的消耗和资源的短缺,在“双碳”目标背景下,中国各行各业面临着减碳的压力。食品工业碳排放占到总碳排放的20%左右,仅次于电力能源和交通运输行业,食品生产加工还有巨大的减排空间。以黄花菜加工为例,重点研究了在空气源热泵烘干工艺、空气源热泵加红外线烘干工艺、恒温干燥箱烘干工艺等不同的黄花菜烘干工艺的能源消耗,基于每种烘干工艺的能耗数据分析黄花菜加工过程中的碳排放。结果表明,空气源热泵加红外线烘干工艺的烘干效率最高,恒温干燥箱烘干工艺CO_(2)排放量最少。综合比较整个烘干过程,恒温干燥箱烘干工艺最优。

焦炉烟气固定床脱硫活性炭粉化原因分析

梅钢焦炉烟气采用固定床活性炭工艺脱硫,在实际运行过程中出现活性炭严重粉化,脱硫塔系统阻力增加,脱硫系统能耗成本升高等问题。对比分析新旧活性炭在粒度、强度和微观结构的差异,探索了运行温度、水洗程度对活性炭脱硫性能的影响。结果表明:当活性炭长径比小于1.5时,抗压强度较差;水洗不彻底会残留盐类物质,造成活性炭的碘吸附值、比表面积、脱硫值下降;脱硫系统运行温度过高,不利于活性炭物理吸附过程,影响了其脱硫性能。该研究为降低固定床活性炭粉化率提供了工艺优化方向。

焦炉煤气甲烷化生产工艺控制

焦炉煤气综合利用,是煤焦化行业的重要价值链。“双碳”背景下,焦炉煤气甲烷化作为焦化行业碳中和的典型路径,是探索、实践节能减排和提质增效的前沿技术,必将为绿色循环低碳高质量发展作出重大贡献。基于此,主要从焦炉煤气甲烷化生产工艺的优势,探究其控制要素,以优化甲烷化工艺设计及系统改造。

补碳技术在焦炉煤气制甲醇工艺中的应用

为解决焦炉煤气制备甲醇工艺实施过程中氢气利用率低、原料单一的问题,在对焦炉煤气制备甲醇工艺现阶段存在问题进行综合分析的基础上提出了补碳的改造目标和原则;确定了补碳方式,并重点对纯二氧化碳和闪蒸气两种补碳技术和工艺以及最终的效果进行综合评估,最终确定采用闪蒸气的补碳方式为最佳。

合成天然气技术进展

分析了合成天然气的技术发展现状,重点讨论了煤直接合成天然气、煤经合成气制取天然气、CO2甲烷化合成天然气、生物质合成天然气、焦炉气合成天然气的技术特点、工艺流程以及相应设备。综合比较了各种合成天然气技术的经济性和适用性,展望了合成天然气技术的工业开发前景。

高炉喷吹焦炉煤气操作的㶲分析

基于分析理论,建立高炉喷吹焦炉煤气分析模型,系统地研究焦炉煤气喷吹量对高炉损失、热力学完善度和效率的影响,提出高炉喷吹焦炉煤气操作条件下能量利用再优化的途径。研究结果表明:高炉的输入主要为燃料的化学和热风物理;输出主要为铁水的物理和化学、高炉煤气化学以及内部损失;与未喷吹操作相比,当喷吹量为11.89 m3/s时,内部损失和总损失分别降低26.38%和3.98%,外部损失升高2.11%,喷吹焦炉煤气对减少高炉内部的损失更为明显;喷吹焦炉煤气后,高炉的热力学完善度由90.23%上升到92.65%,效率由53.39%上升到54.25%,能量利用的质量得到提高;喷吹焦炉煤气后,铁水和炉渣的物理和化学相对稳定,吨铁炉顶煤气的化学由4.60增加到4.97 GJ,应加强这部分的利用。

焦炉石墨生成规律研究

使用实验室模拟装置考察了4种煤在不同条件下的石墨生长情况。研究了水分、温度及炼焦煤的其它性质对石墨生成速度的影响。结果表明,石墨的沉积过程可以分为3个阶段。石墨沉积量在原料煤水分为7%时取得最小值。所用煤源的挥发分越高,同样条件下产生的石墨量越多;较高的硫含量导致石墨沉积量增大;煤中的氧促进沉积碳的生成。

激光测距传感器在焦化三车连锁系统中的应用

激光测距传感器是一种非接触性距离测量仪器 ,在煤矿、冶金、石化等工矿企业具有良好的应用价值。文章介绍了激光测距传感器的测量原理、系统配置。

焦炉燃烧室-炭化室热过程数值模拟及解耦算法

考虑焦炉燃烧室-炭化室的复杂结构和多过程耦合的传输现象,建立了焦炉燃烧室-炭化室的数理模型,针对直接耦合数值模拟计算量大、难以收敛的问题,提出并采用两种解耦算法对焦炉燃烧室-炭化室的燃烧、流动和传热过程进行了数值模拟,并将计算结果与现场实测值进行了比较。计算结果表明,与直接耦合数值模拟相比,两种解耦数值算法具有简单易行、计算量小、能得到收敛和较精确的解等优点,算法二与算法一相比计算量有所增大,但由于其更接近实际工况,具有更好的通用性。本文提出的两种解耦数值算法,对焦炉燃烧室-炭化室等复杂结构、多过程耦合的数值模拟具有一定的理论指导意义,并期望为其他类似复杂传输过程的数值模拟简化处理提供参考。