供应四川干熄焦

一、干熄焦的原理

所谓干熄焦，是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。干熄焦在节能、环保和改善焦炭质量等方面优于湿熄焦。

二、干熄焦的工艺流程

干熄焦系统主要由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车及焦罐台车、焦罐、一次除尘器、二次除尘器、干熄焦锅炉系统、循环风机、除尘地面站、水处理系统、自动控制系统、发电系统等部分组成。根据设计的不同，干熄焦系统包含的主要设备也不尽相同，比如德国TSOA设计的干熄焦就没有一次除尘器，其进锅炉的循环气体中粗颗粒焦粉的去除由干熄炉本体完成；有的干熄焦直接采用外供除盐水，因此省略了干熄焦除盐水生产这一环节，只是对外供除盐水进行除氧处理即可；有的干熄焦没有设计发电系统，锅炉产生的蒸汽经减温减压后直接并网使用；等等。本厂干熄焦工艺流程见下图1-1。

图1－1干熄焦工艺流程图

三、干熄焦的焦炭冷却机理

在干熄炉冷却段，焦炭向下流动，惰性循环气体向上流动，焦炭通过与循环气体进行热交换而冷却。由于焦炭的块度大，在断面上形成较大的空隙，而有利于气体逆流，在同一层面焦炭与循环气体温差不大，因而焦炭冷却的时间主要取决于气流与焦炭的对流传热和焦块内部的热传导，而冷却速度则主要取决于循环气体的温度和流速，以及焦块的温度和外形表面积等。

进入干熄炉的循环气体的温度主要由干熄焦锅炉的省煤器决定。省煤器进口的除盐除氧水温度为104℃左右，出省煤器的循环气体温度可降为约160℃，由循环风机加压后再经过热管换热器进一步降温至约130℃后进入干熄炉与焦炭逆流传热，干熄炉排出的焦炭可冷却至200℃以下。离开1000℃左右红焦的循环气体可升温至900～960℃，从干熄炉斜道进入环形烟道汇集后流出干熄炉。

在干熄炉冷却段内循环气体与焦炭的热交换，主要是对流传热。传热效果随气体流速增大而加强，但当循环气体的流速随循环风机转速的提高而增大时，在干熄炉冷却段内，气流通过焦炭层的阻力增加比气流与焦炭的传热增加快得多，使循环风机的电耗大幅度提高，干熄焦运行不经济。

从焦炉炭化室推出的焦炭块度并不均匀，块度大的焦炭，由其表面向内部传热缓慢而使冷却时间延长。因此焦炭的冷却时间不可能一致。但是，焦炭在装入干熄炉以及在干熄炉内向下流动的过程中经受机械力作用而使块度大的变小，焦炭块度会逐步均匀化；此外，最先进的干熄焦工艺所设计的圆形旋转焦罐及带‘十’字型料钟的装入装置都有利于焦炭在干熄炉内的均匀分布，虽然在焦炭向下流动的过程中部分大块焦炭会偏析到干熄炉的外周，也可通过调整循环气体进干熄炉风道上的入口挡板来调节干熄炉内中央与周边的进风比例。这几个有利因素可使焦炭冷却时间的差别降低，排焦温度趋于一致。

惰性循环气体在干熄炉冷却段与焦炭逆流换热，升温至900～960℃后进入干熄焦锅炉。由于气体循环系统负压段会漏进少量空气，O2通过红焦层就会与焦炭反应，生成CO2，CO2在焦炭层高温区又会还原成CO，随着循环次数的增多，循环气体里CO浓度愈来愈高。此外，焦炭残存挥发份始终在析出，焦炭热解生成的H2、CO、CH4等也都是易燃易爆成分，因此在干熄焦运行中，要控制循环气体中可燃成分浓度在爆炸极限以下。一般有两种措施可以进行控制，其一，连续地往气体循环系统内补充适量的工业N2，对循环气体中的可燃成分进行稀释，再放散掉相应量的循环气体；其二，连续往升温至900～960℃引出的循环气体中通入适量空气来燃烧掉增长的可燃成分，经锅炉冷却后再放散掉相应量的循环气体。这两种方法都可由安装在循环气体管道上的自动在线气体分析仪所测量的循环气体中H2、CO的浓度来反馈调节。后一种方法更经济便利，本厂干熄焦即采用此方法。

四、干熄焦的优点

由于干熄焦能提高焦炭强度和降低焦炭反应性，对高炉操作有利，因而在强结焦性煤缺乏的情况下炼焦时可多配些弱粘结性煤。尤其对质量要求严格的大型高炉用焦炭，干熄焦更有意义。干熄焦除了免除对周围设备的腐蚀和对大气造成污染外，由于采用焦罐定位接焦，焦炉出焦时的粉尘污染易于控制，改善了生产环境。另外，干熄焦可以吸收利用红焦83%左右的显热，产生的蒸汽用于发电，大大降低了炼焦能耗。

（一）焦炭质量明显提高

从炭化室推出的焦炭，温度为1000℃左右湿熄焦时红焦因为喷水急剧冷却，焦炭内部结构中产生很大的热应力，网状裂纹较多，气孔率很高，因此其转鼓强度较低，且容易碎裂成小块；干熄焦过程中焦炭缓慢冷却，降低了内部热应力，网状裂纹减少，气孔率低，因而其转鼓强度提高，真密度也增大。干熄焦过程中焦炭在干熄炉内从上往下流动时，增加了焦块之间的相互摩擦和碰撞次数，大块焦炭的裂纹提前开裂，强度较低的焦块提前脱落，焦块的棱角提前磨蚀，这就使冶金焦的机械稳定性改善了，并且块度在70mm以上的大块焦减少，而25～75mm的中块焦相应增多，也就是焦炭块度的均匀性提高了，这对于高炉也是有利的。前苏联对干熄焦与湿熄焦焦炭质量作过另外的对比试验，将结焦时间缩短1小时后的焦炭进行干熄焦，其焦炭质量比按原结焦时间而进行湿熄焦的焦炭质量还要略好一些。

反应性较低的焦炭，对提高高炉的利用系数和增加喷煤量起着至关重要的作用，而干熄焦与湿熄焦的焦炭相比，反应性明显降低。这是因为干熄焦时焦炭在干熄炉的预存段有保温作用，相当于在焦炉里焖炉，进行温度的均匀化和残存挥发份的析出过程，因而经过预存段，焦炭的成熟度进一步提高，生焦基本消除，而生焦的特点就是反应性高，机械强度低；其次，干熄焦时焦炭在干熄炉内往下流动的过程中，焦炭经受机械力，焦炭的结构脆弱部分及生焦变为焦粉筛除掉，不影响冶金焦的反应性；再次，湿熄焦时焦块表面和气孔内因水蒸发后沉积有碱金属的盐基物质，会使焦炭反应性提高，而干熄焦的焦块则不沉积，因而其反应性较低。

据有关资料报道，干熄焦比湿熄焦焦炭M40可提高3%～5%，M10可降低0.2%～0.5 %，反应性有一定程度的降低，干熄焦与湿熄焦的全焦筛分区别不大。由于干熄焦焦炭质量提高，可使高炉炼铁入炉焦比下降2%～5%，同时高炉生产能力提高约1%。但在干熄焦过程中，由于在冷却段红焦和循环气体发生化学反应，并从气体循环系统中放散掉一部分循环气体，不可避免地会损失一部分焦炭，干熄焦的冶金焦率比湿熄焦降低1%～1.25%。但由于干熄焦炭表面不像湿熄焦炭那样粘附细焦粉，实际上干熄焦进入高炉的块焦率只比湿熄焦降低0.3%～0.8%。

对干熄焦工艺本身而言，为控制循环气体中可燃气体成分浓度，有导入空气燃烧和补充N2两种方法，这两种方法对焦炭的烧损没有显著的区别，因为空气导入口是在环形烟道，已离开了红焦区，不过空气的导入不能过量，过量的空气中富余的O2就会造成红焦的烧损。前苏联和日本在这方面都做过对比试验和理论分析，得出的结论基本一致。

干熄焦与湿熄焦焦炭质量的对比试验结果见表1－1和表1－2。

表1－1 前苏联两种熄焦方法焦炭质量对比

表1－2 日本两种熄焦方法焦炭质量对比

（二）充分利用红焦显热，节约能源

湿熄焦时对红焦喷水冷却，产生的蒸汽直接排放到大气中，红焦的显热也随蒸汽的排放而浪费掉；而干熄焦时红焦的显热则是以蒸汽的形式进行回收利用，因此可以节约大量的能源。干熄焦红焦热量的利用，国外曾经试验过回收热水、回收热风等流程，还有将干熄焦热量用于煤预热的试验，但都未在工业上推广应用。目前在技术上成熟的是生产过热蒸汽并加以利用，该法使干熄焦的蒸汽产量能满足整个焦化厂自用蒸汽量。至于是否进一步利用蒸汽发电，主要根据其蒸汽生产规模及蒸汽压力而定。

干熄焦的产能指标，因干熄焦工艺设计的不同有很大的差别。不同的控制循环气体中H2、CO等可燃成分浓度的工艺，对干熄焦锅炉的蒸汽发生量影响很大，采用导入空气燃烧法比采用导入N2稀释法，其干熄焦锅炉的蒸汽发生量要大。此外，干熄焦锅炉设计的形式和等级的不同、循环风机调速形式不同，以及是否采用热管换热器等因素对干熄焦系统的能源回收都有影响。

同湿熄焦相比，干熄焦可回收利用红焦约83%的显热，每干熄1t焦炭回收的热量约为1.35GJ。而湿熄焦没有任何能源回收利用。

本厂干熄焦采用导入空气燃烧的方法控制循环气体中H2、CO等可燃成分的浓度，循环风机采用变频调速，设计有热管换热器以进一步吸收进干熄炉循环气体的热量，干熄焦锅炉设计等级为4.5Mpa、470℃。每干熄1t焦炭可产生压力为4.5Mpa，温度为470℃的蒸汽约0.5t。

（三）降低有害物质的排放，保护环境

湿熄焦过程中，红焦与水接触产生大量的酚、氰化合物和硫化合物等有害物质，随熄焦产生的蒸汽自由排放，严重腐蚀周围设备并污染大气；干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，可以免除对周围设备的腐蚀和对大气的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦炉出焦的粉尘污染也更易于控制。干熄炉炉顶装焦及炉底排、运焦产生的粉尘以及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经除尘地面站净化后，以含尘量小于100mg/m3的高净化气体排入大气。因此，干熄焦的环保指标优于湿熄焦。

五、干熄焦装置主要工艺参数设计值

焦炉配置                             2×65孔JN43-80型焦炉

干熄炉型号                          JNG86

焦炭处理能力                         最大125t/h

入干熄炉焦炭温度                  950～1050℃

干熄后焦炭温度                      ≤200℃

干熄时间                          ≤2h

焦炭烧损率                          ≤1%

入干熄炉的吨焦气料比              ～1250m3/t焦

循环气体最大流量                  ～178750m3/h

循环风机全压                      ～10.6kPa

进干熄炉循环气体温度              130℃

出干熄炉循环气体温度              900～960℃

干熄炉操作制度                      24h连续，340d/a

干熄炉年修时间                      25d/a