干熄焦工藝技術(shù)（COKEDRYINGQUENCHING)第一部分：熄焦工藝簡(jiǎn)介1、傳統(tǒng)濕法熄焦工藝焦?fàn)t攔焦車(chē)熄焦車(chē)熄焦塔涼焦臺(tái)篩焦樓冶金焦（上部的噴淋裝置噴灑冷卻水）優(yōu)點(diǎn)：投資小，上馬快；（目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)采用）缺點(diǎn)：

大量熾熱焦炭顯熱浪費(fèi)，同時(shí)浪費(fèi)了熄焦水（1噸紅焦顯熱1880MJ；焦炭性能指標(biāo)下降；污染極為嚴(yán)重。山西省某企業(yè)濕熄焦設(shè)備3、干法熄焦工藝

產(chǎn)生的背景：濕熄焦技術(shù)造成紅焦的大量顯熱浪費(fèi)；

濕熄焦技術(shù)排大量有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境；濕熄焦技術(shù)消耗了大量的熄焦水；每噸焦需涌-3噸循環(huán)水，由于蒸汽損失，同時(shí)補(bǔ)充15-20%的冷卻水，對(duì)于150萬(wàn)噸規(guī)模的焦化廠，每年耗水70萬(wàn)噸。高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展對(duì)焦炭質(zhì)量提出了更高要求，濕熄焦技術(shù)產(chǎn)生的焦炭質(zhì)量不能滿足要求，發(fā)展干法熄焦技勢(shì)在必得。干法熄焦（COKEDRYQUENCHING）簡(jiǎn)稱(chēng)干熄焦，是相對(duì)于濕熄焦而言利用惰性氣體作為循環(huán)氣體，在干熄爐內(nèi)冷卻紅焦的一種工藝。干熄焦裝置工藝流程1.焦罐運(yùn)輸車(chē)2.焦罐3.吊車(chē)4.裝料槽5.預(yù)存室6.冷卻室7.冷焦排出裝置8.放散管9.循環(huán)氣體鼓風(fēng)機(jī)10.一次除塵器11.鍋爐12.給水泵13.給水預(yù)熱器(輔助節(jié)熱器)14.汽包15.二次除塵器16.集塵槽17.排塵裝置18.蒸汽干熄焦的主要流程包括焦炭流程、惰性氣體流程、鍋爐汽水流程、除塵流程等。主要設(shè)備：干熄爐主體設(shè)備、裝料設(shè)備、排料裝置、鍋爐設(shè)備、氣體循環(huán)設(shè)備及其它附屬設(shè)備等。

預(yù)存段：在裝料間隙和焦?fàn)t推焦中斷時(shí)起緩沖作用循環(huán)氣體：理想狀態(tài)下循環(huán)氣體中的成分應(yīng)為工業(yè)氮（含有約3%的O2），由于實(shí)際生產(chǎn)中，紅焦中殘留的揮發(fā)份會(huì)在爐內(nèi)揮發(fā)，此時(shí)循環(huán)氣體中H2和CO成分逐漸增多，循環(huán)氣體的成分應(yīng)控制為：H2≤3%；CO=8%-12%；CH4=6%-10%；O2≤1%；控制方法：燃燒法、氮?dú)廨斎敕ā＠鋮s到170～190℃的冷惰性循環(huán)氣體,由風(fēng)機(jī)經(jīng)排氣管送入熄焦室底部的鼓風(fēng)裝置。均勻分配到冷卻室內(nèi)與紅焦炭逆向流動(dòng)進(jìn)行熱交換。隨著焦炭的排出,焦炭逐步從預(yù)存室降至熄焦室。氣體經(jīng)過(guò)斜道面以下的焦層,被加熱到700～800℃。然后進(jìn)入下環(huán)道。再?gòu)南颅h(huán)道進(jìn)入上環(huán)道,從上環(huán)道經(jīng)連接管進(jìn)入焦塵沉降室。大顆粒焦塵在沉降室被分離,積聚在沉降室下部,定期由氣力輸送裝置運(yùn)送。循環(huán)氣體從沉降室進(jìn)入余熱鍋爐。惰性氣體在余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱交換產(chǎn)生余熱蒸汽,熱交換后的隋性氣體溫度降至170～190℃,然后進(jìn)入二次除塵器(旋風(fēng)除塵器)旋風(fēng)分離出細(xì)粒焦塵,循環(huán)氣體進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)吸氣管,再由風(fēng)機(jī)送到干熄槽底部鼓風(fēng)裝置再次進(jìn)行循環(huán)。

裝置內(nèi)氣體流程：焦炭運(yùn)行流程圖循環(huán)氣體運(yùn)行流程圖

特點(diǎn)（1)

回收紅焦顯熱

出爐紅焦顯熱約占焦?fàn)t能耗的35-40％，干熄焦可回收80％的紅焦顯熱，平均每熄1t焦炭可回收3.9-4.0MP、450℃蒸汽0.45-0.55t，干熄焦裝置節(jié)能占煉鐵系統(tǒng)總節(jié)能的50％。(2)改善焦炭質(zhì)量

與濕熄焦相比，避免了濕熄焦急劇冷卻對(duì)焦炭結(jié)構(gòu)的不利影響，干熄焦過(guò)程中紅焦緩慢冷卻，焦炭?jī)?nèi)部應(yīng)力小，網(wǎng)狀裂紋少，氣孔率低，其機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、真比重等都有所提高。干熄焦行程長(zhǎng)，增加了焦炭之間的碰撞和摩擦，使焦炭得到充分的“整粒作用”抗碎強(qiáng)度M40提高3%～6%,耐磨強(qiáng)度M10降低0.3%～0.8%,反應(yīng)性指數(shù)CRI明顯降低。冶金焦炭質(zhì)量的改善,對(duì)降低煉鐵成本、提高生鐵產(chǎn)量、高爐操作順行極為有利,尤其對(duì)采用噴煤技術(shù)的大型高爐效果更加明顯。采用干熄焦炭可使焦比降低2.3%,高爐生產(chǎn)能力提高1%～1.5%。

同時(shí)在保持原焦炭質(zhì)量不變的條件下,采用干熄焦可擴(kuò)大弱粘結(jié)性煤在煉焦用煤中的用量,降低煉焦成本。（3）減少環(huán)境污染

常規(guī)的濕熄焦，以規(guī)模為年產(chǎn)焦炭100萬(wàn)t焦化廠為例，酚、氰化物、硫化氫、氨等有毒氣體的排放量超過(guò)600t,嚴(yán)、重污染大氣和周邊環(huán)境。干熄焦則由于采用惰性氣體在密閉的干熄槽內(nèi)冷卻紅焦,并配備良好有效的除塵設(shè)施,基本上不污染環(huán)境。另一方面,干熄焦產(chǎn)生的生產(chǎn)用汽,可避免生產(chǎn)相同數(shù)量蒸汽的鍋爐煙氣對(duì)大氣的污染,減少SO2、CO2排放,具有良好的社會(huì)效益。（4）經(jīng)濟(jì)效益顯著

包括干熄焦本身熱量的回收和由于焦炭質(zhì)量改善延伸到高爐產(chǎn)生的效益。由于紅焦顯熱回收而生產(chǎn)蒸汽產(chǎn)生的效益由于干熄焦炭把焦炭的熱能經(jīng)過(guò)余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組變成的電能。焦炭質(zhì)量改善對(duì)煉鐵產(chǎn)生的效益等等以濟(jì)鋼4座4.3米的焦?fàn)t，配合焦?fàn)t所上的干熄焦能力為2×70t/h的干熄爐和2×35t/h的余熱鍋爐為例，總效益為5540萬(wàn)元。國(guó)內(nèi)干熄焦技術(shù)市場(chǎng)效益粗算：中國(guó)2004年生產(chǎn)焦炭1.78億噸，按產(chǎn)汽率0.45計(jì)算，可回收蒸汽0.801億噸，若用于發(fā)電可達(dá)208.8億Kwh，價(jià)值93.6億元。第二部分：干熄焦工藝發(fā)展方向

干熄焦作為煉鐵系統(tǒng)最大的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)正受到國(guó)內(nèi)企業(yè)的關(guān)注，干熄焦設(shè)備復(fù)雜，投資高（約為焦?fàn)t投資地35-40%），投資回報(bào)周期長(zhǎng)（3-5年）。目前國(guó)內(nèi)配置有干熄焦裝置生產(chǎn)的只有19套，處理焦炭能力2000萬(wàn)噸，在建或正在設(shè)計(jì)干熄焦裝置有14套，處理焦炭能力880萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)只有寶鋼、鞍鋼、濟(jì)鋼、武鋼、馬鋼、首鋼等已采用這一技術(shù)，沙鋼、建龍、黑龍江、福建、河北等地在設(shè)計(jì)之中。干熄焦率只有10%（1.78億+3147萬(wàn)噸）。為了使干熄焦裝置節(jié)能降耗的效果更為顯著，國(guó)內(nèi)在建設(shè)干熄焦裝置時(shí)需對(duì)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，以作為借鑒和今后的發(fā)展方向。

規(guī)模的大型化順應(yīng)大型化高爐的生產(chǎn)要求,焦?fàn)t也在向大型化發(fā)展,高產(chǎn)量的焦炭要求干熄焦要有相應(yīng)的規(guī)模。這可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn):①簡(jiǎn)單地增加干熄焦的套數(shù),②擴(kuò)大處理規(guī)模。增加干熄爐套數(shù)會(huì)大幅度提高設(shè)備投資,加大作業(yè)檢修量,這對(duì)于已是高額投資的干熄焦是不明智的。因而干熄焦規(guī)模的大型化成為必然發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)現(xiàn)有的干熄焦裝置處理能力為65t/h,70t/h,75t/h,而干熄爐配置的原則是:與焦?fàn)t的生產(chǎn)能力相匹配,且要有一定的富裕能力。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明,干熄焦在其設(shè)計(jì)能力的90%運(yùn)行時(shí)最為經(jīng)濟(jì),各項(xiàng)操作指標(biāo)為最佳。我國(guó)的焦化企業(yè)大多為年產(chǎn)100萬(wàn)t焦炭,其合理的經(jīng)濟(jì)規(guī)模應(yīng)配置126t/h的干熄焦裝置。否則,小能力的干熄焦裝置將使其處理能力浪費(fèi)近15%左右,造成生產(chǎn)成本增加。干熄焦裝備的大型化可以降低成本和投資,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。據(jù)估算:將處理能力由75t/h擴(kuò)大為110t/h后,處理噸焦的運(yùn)行費(fèi)可降低30%,投資降低9%,同時(shí)設(shè)備的維護(hù)、檢修費(fèi)用也將減少。國(guó)外已成功運(yùn)行200t?h的干熄焦,效果良好。2、技術(shù)的改進(jìn)采用旋轉(zhuǎn)接焦方式采用旋轉(zhuǎn)接焦方式可以防止接焦裝焦偏析,克服了過(guò)去采用矩形焦罐接焦形成的焦粒偏析和裝焦布料的不均勻。其優(yōu)點(diǎn)有:(1)圓形焦罐與矩形焦罐相比,在相同有效容積下,重量減輕,圓形焦罐的有效容積比大(2)由于重量減輕,提升機(jī)能力可降低,節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用;(3)圓形焦罐受熱均勻,使用壽命相對(duì)延長(zhǎng);(4)圓形焦罐接焦均勻,提升機(jī)導(dǎo)軌受力平衡,避免了矩形焦罐載荷不均對(duì)一邊提升導(dǎo)軌的過(guò)度磨損。

裝料裝置的改進(jìn)：提高干熄焦處理能力，不是單純加高干熄槽的高度而是采取加大直徑來(lái)增大干熄槽容積，選擇合適的高徑H/D，使投資要經(jīng)濟(jì)些，結(jié)構(gòu)緊湊些。但是隨著干熄槽直徑的加大,槽內(nèi)布料偏析現(xiàn)象加重,冷卻氣體在槽內(nèi)的分布也由于焦炭粒度偏析而更加不均勻。在裝料裝置溜槽的底口設(shè)置一個(gè)布料料鐘,不僅解決了裝料偏析,同時(shí)由于布料均勻使冷卻氣體氣流分布均勻,通過(guò)焦層阻力減小,使焦炭冷卻速度也較為一致。由此,使冷卻氣體循環(huán)量下降200～300m3/t,從而降低了循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力消耗。干熄爐冷卻室內(nèi)溫度分布(a)最初狀態(tài);(b)改進(jìn)后實(shí)現(xiàn)連續(xù)排焦

采用間歇排焦,即用多道閘門(mén)交替開(kāi)閉或振動(dòng)給料器與多道閘門(mén)組合方式,這種排焦裝置的結(jié)構(gòu)和程序控制較復(fù)雜,且還造成干熄焦槽內(nèi)溫度壓力頻繁波動(dòng)。針對(duì)于此,日本新日鐵采用電磁振動(dòng)給料器和旋轉(zhuǎn)密封閥組合成連續(xù)排焦裝置,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)不間斷排焦,克服了間歇排焦之不足。這種裝置結(jié)構(gòu)緊湊,降低排焦設(shè)備高度5m左右。德國(guó)TOSA公司采用的是方形干熄槽,冷卻室下部設(shè)計(jì)為多格溜槽,每格裝有擺動(dòng)式排焦裝置,通過(guò)擺動(dòng)閥按順序連續(xù)排焦,也解決了間歇排焦溫度壓力不穩(wěn)定問(wèn)題。

在循環(huán)風(fēng)機(jī)的出口處設(shè)置給水預(yù)熱器，降低進(jìn)入干熄爐的循環(huán)氣體溫度，從而提高干熄焦的熱效率。給水預(yù)熱器安裝后對(duì)風(fēng)料比的影響給水預(yù)熱器可將循環(huán)氣體的溫度降低50℃左右,降低風(fēng)料比100m3/t(焦)。降低風(fēng)料比就意味著可降低設(shè)備投資和操作維護(hù)費(fèi)用大力推行節(jié)能型設(shè)備及技術(shù)

每噸干熄焦電耗高達(dá)20kwh，因此，需要大幅度降低其運(yùn)行費(fèi)用。

干熄焦裝置的心臟是循環(huán)風(fēng)機(jī)。既要采用大型化措施降低氣料比之外，還要對(duì)循環(huán)氣體進(jìn)行優(yōu)化控制，達(dá)到節(jié)約電力，提高焦炭質(zhì)量，增加產(chǎn)氣量的目的，同時(shí)應(yīng)采用:焦罐加蓋、用小功率導(dǎo)焦除塵系統(tǒng),帶配重的提升機(jī),用可變速度鼓風(fēng)機(jī)等節(jié)能技術(shù)。第三部分：干熄焦工藝熱工分析

干熄焦工藝的關(guān)鍵設(shè)備是干熄爐。從本質(zhì)上講，干熄爐是一種氣固熱交換器。干法熄焦的過(guò)程主要是焦炭在干熄爐內(nèi)的冷卻過(guò)程。因此，干法熄焦工藝技術(shù)的核心就是干熄