干熄焦的原理及應(yīng)用[]doc

1、干熄焦的原理及應(yīng)用1、國內(nèi)干熄焦使用概況干法熄焦簡稱干熄焦（CDQ，是相對于濕熄焦而言的采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的一種熄焦 方法。干熄焦能回收利用紅焦的顯熱，改善焦炭質(zhì)量，減輕熄焦操作對環(huán)境的污染。1.1 干熄焦的發(fā)展過程干熄焦起源于瑞士， 20 世紀 40 年代許多發(fā)達國家開始研究開發(fā)干熄焦技術(shù)，采取的方式各異， 而且一般規(guī)模較小，生產(chǎn)不穩(wěn)定。進入 60 年代，前蘇聯(lián)在干熄焦技術(shù)方面取得了突破性進展，實 現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)， 獲得專利發(fā)明權(quán)， 并陸續(xù)在國內(nèi)多數(shù)大型焦化廠建成干熄焦裝置。 到目前為止， 前蘇聯(lián)有40%的焦化廠采用了干熄焦技術(shù)，單套處理量在5070t/h。但前蘇聯(lián)干熄焦裝置在自動控

2、制和環(huán)境措施方面起點并不高。20 世紀 70 年代的全球能源危機促使干熄焦技術(shù)得到了長足發(fā)展， 資源相對貧乏的日本， 率先從蘇聯(lián)引進了干熄焦技術(shù)，并在裝置的大型化、自動控制和環(huán)境保護方面進行了有效地改進。到90年代中期，日本已建成干熄焦裝置 31 套，其中單套處理能力 100t/h 以上的裝置有 17 套，日本新日 鐵和 NKK 等公司建成的干熄焦單套處理量可達到 200t/h 以上；裝置方式采用了料鐘布料，排焦采 用了旋轉(zhuǎn)密封閥連續(xù)排焦，接焦采用了旋轉(zhuǎn)焦罐接焦等技術(shù)，使氣料比大大降低極大地降低了干熄 焦裝置的建成投資和裝置的運行費用；在控制方面實現(xiàn)了計算機控制，做到了全自動無人操作；在 除塵

3、方面，采用了除塵地面站方式，避免了干熄焦裝置可能帶來的二次污染。日本的干熄焦技術(shù)不 僅在其國內(nèi)被普遍采用，同時它將干熄焦技術(shù)輸出到德國、中國、韓國等國家，其干熄焦技術(shù)已達 到國際領(lǐng)先。20 世紀 80 年代， 德國又發(fā)明了水冷壁式干熄焦裝置， 使氣體循環(huán)系統(tǒng)更加優(yōu)化， 并降低了運行 成本。德國帝森爾奧托（ TSOA ）公司成功地將水冷柵和水冷壁置入干熄爐，并將干熄爐斷面由圓 形改成方形，同時在排焦和干熄爐供氣方式上進行了較大改進，干熄爐內(nèi)焦炭下降及氣流上升，實 現(xiàn)了均勻分布，大大提高了換熱效率，使氣料比降到1000m3/t 焦下 ,進一步降低了干熄焦裝置的運行費用。 TSOA 干熄焦技術(shù)在德國

4、得到推廣，同時該技術(shù)還輸出到韓國和中國的臺北。干熄焦技術(shù)發(fā)展至今，雖然出現(xiàn)了不同形式，但基本工藝流程大同小異，只是在裝焦、排焦、 循環(huán)氣體除塵等方面有所區(qū)別。 具有代表性的有德國 TSOA 公司設(shè)計的干熄焦工藝和日本新日鐵設(shè) 計的干熄焦工藝，這兩種典型的干熄焦工藝在消化吸收前蘇聯(lián)干熄焦成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上都有所創(chuàng) 新，形成各自的特點，并使干熄焦技術(shù)及其應(yīng)用達到了較先進的水平。中國的鞍山焦耐院和首鋼設(shè) 計院，以及武鋼、寶鋼、首鋼在吸收消化日本干熄焦技術(shù)方面做了一些有益的工作，并積累了一些130 套。較為豐富的經(jīng)驗。目前，全國正在用于生產(chǎn)的干熄焦裝置約1.2 煉焦工藝1.2.1 高溫?zé)捊篃熋焊艚^空氣加

5、熱到 9501050C，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等過程最終制 得焦炭，這一過程焦高溫?zé)捊埂＝固渴且环N質(zhì)地堅硬，以碳為主要成分的、含有裂紋和缺陷的不規(guī)33，則多孔體，呈銀灰色。其真密度1. 81.95g /cm，視密度為0.801.08g /cm，氣孔率為35%-55%堆密度為400500 kg /m3。用肉眼觀察焦炭都可以看到裂紋。焦炭主要用于高爐冶金，其次還用于鑄造、氣化和生產(chǎn)電石等，它們對焦炭有不同的要求， 但高爐煉鐵用焦炭的要求為最高，用量也最大。1.2.2 焦炭生產(chǎn)過程 洗煤：原煤在煉焦之前，先進行洗選。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。配煤： 將各種結(jié)焦性能不同的

6、煤按一定比例配合煉焦。 目的是在保證焦炭質(zhì)量的前提下， 擴大 煉焦用煤的使用范圍，合理地利用國家資源，并盡可能地多得到一些化工產(chǎn)品。 煉焦：將配合好的煤裝入煉焦爐的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過一 定時間，最后形成焦炭。 將爐內(nèi)推出的紅熱焦炭送去熄焦塔熄火，然后進行破碎、篩分、分級、外運。1.2.3 煉焦的產(chǎn)品處理獲得不同粒度的焦炭產(chǎn)品，分別送往高爐及燒結(jié)等用戶。熄焦方法有干法和濕法兩種。濕法熄焦是把紅熱焦炭運至熄焦塔，用高壓水噴淋6090s。干法熄焦是將紅熱的焦炭放入熄焦室內(nèi)，用惰性氣體循環(huán)回收焦炭的物理熱， 時間為 2 4h。 在煉焦過程中還會產(chǎn)生煉焦煤氣及多種化學(xué)

7、產(chǎn) 品。焦爐煤氣是燒結(jié)、煉焦、煉鐵、煉鋼和軋鋼生產(chǎn)的主要燃料。2、干熄焦2.1 干熄焦工藝2.1.1 干熄焦的裝置 干熄焦的主要設(shè)備包括：電機車、焦灌車及其運載車、提升機、裝料裝置、排焦裝置、干熄爐、鼓風(fēng)裝置、循環(huán)風(fēng)機、干熄焦鍋爐、一次除塵器、二次除塵器等。a） 電機車與焦罐車電機車是牽引機車，車上備有行走裝置和空壓機等，用來牽引焦罐車（或熄焦車）和開閉熄焦車車門。為確保行車安全和對位準確，其剎車系統(tǒng)有三種制動方式，機氣閥剎 車、電動機反轉(zhuǎn)制動和電磁吸軌器，同時采用變頻調(diào)速系統(tǒng)。大型干熄焦裝置一般采用旋轉(zhuǎn)焦罐， 使罐內(nèi)焦炭粒度分布均勻，由于條件限制也可能采用方行焦罐。電機車與焦罐車正常情況下采

8、用定點接焦方式。b ）提升機 提升機位于干熄焦構(gòu)架上，將裝滿紅焦的焦罐提升并移至干熄爐爐頂。c ）裝料裝置 裝料裝置包括加焦漏斗、干熄爐水封蓋和移動臺車。裝料裝置靠電動缸驅(qū)動。 裝焦時加焦漏斗加焦口聯(lián)動，能自動打開干熄爐水封蓋，配合提升機將紅焦裝入干熄爐，裝完焦后 復(fù)位。裝料設(shè)備上設(shè)有集塵管，裝焦時無粉塵外溢。d ）排焦裝置 排焦裝置安裝于干熄爐底部，將冷卻后的焦炭排到皮帶輸送機上。目前，排焦 裝置一般采用連續(xù)排焦，由電磁振動給料機控制切出速度，采用旋轉(zhuǎn)密封閥將切出的焦炭在密閉狀 態(tài)下連續(xù)排出，其耐溫、耐磨、氣密性好，排焦時粉塵不外溢。e ）循環(huán)風(fēng)機 循環(huán)風(fēng)機時干熄 焦裝置循環(huán)系統(tǒng)的心臟，要求

9、耐溫、耐磨并且運行絕對可靠。f ）給水預(yù)熱器 給水預(yù)熱器安裝在循環(huán)風(fēng)機至干熄爐入口的循環(huán)氣體管路上，用以降低進入 干熄爐的氣體穩(wěn)定以強化干熄爐的換熱效果，同時用從循環(huán)氣體中回收的熱量加熱鍋爐給水，節(jié)約 除氧器的蒸汽用量，從而節(jié)約能量。g ）干熄爐 干熄爐是干熄焦裝置的核心，一般為圓形截面的豎式槽體，外殼用鋼板及型鋼制 作，內(nèi)襯耐磨粘土磚及斷熱磚等。干熄爐上部為預(yù)存室，中間是斜道區(qū)，下部為冷卻室。在預(yù)存室 外有環(huán)形氣道，環(huán)形氣道與斜道連通。干熄爐預(yù)存室容積要滿足焦炭預(yù)存時間的要求，預(yù)存一般在 1 1.5h ；冷卻室容積則必須滿足焦炭冷卻的要求。預(yù)存室設(shè)有上、下料位計，設(shè)有壓力測量裝置 及自動放散

10、裝置； 環(huán)形氣道設(shè)有自動導(dǎo)入空氣裝置； 冷卻室設(shè)有溫度、 壓力測量及入孔、 烘爐孔等。h ）供氣裝置 供氣裝置安裝在干熄爐底部，它由風(fēng)帽、氣道、周邊風(fēng)環(huán)形成，能將惰性氣體均 勻的供入冷卻室， 能夠使干熄爐內(nèi)氣流分布較均勻； 另外， 干熄槽底錐段出口處通常設(shè)置擋棒裝置， 可調(diào)節(jié)焦炭下料，使排出的焦炭冷卻均勻，冷卻效果好。i ）一次及二次除塵器 一次除塵器采用重力沉降槽式除塵，用于除去 850-980 度惰性氣體中 所含的粗粒焦粉，外殼有鋼板焊制，內(nèi)襯高強粘土磚。二次除塵器采用多管旋風(fēng)除塵器，將循環(huán)氣 體中焦粉進一步分離出來。一次及二次除塵器設(shè)有防爆閥和入孔；一次除塵器上設(shè)有溫度壓力測量 裝置、自

11、動放散裝置；一次及二次除塵器下部設(shè)有排粉焦管道；一次除塵器下的排粉焦管道設(shè)有水 冷卻套管。2.2 干熄焦工作原理 所謂干熄焦，是相對濕熄焦而言的，是指采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦方法。在 干熄焦過程中，紅焦從干熄爐頂部裝入，低溫惰性氣體由循環(huán)鼓風(fēng)機入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，吸 收紅焦顯熱，冷卻后的焦碳從干熄爐底部排出，從干熄爐環(huán)形煙道出來的高溫惰性氣體流經(jīng)干熄焦 鍋爐進行熱交換，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。干熄焦冷卻焦碳的機理是：在干熄爐冷卻段，焦碳向下流動，惰性循環(huán)氣體向上流動，焦碳通過 與循環(huán)氣體進行熱交換而冷卻。冷惰性氣體

12、（主要成分為氮氣，溫度 170190C ）在干熄爐中與煉焦爐推出的大約為1050C的赤熱焦炭逆向流動（惰性氣體被加熱到700850C ）直接換熱，從而冷卻焦炭（200C）。由于焦碳的塊度大，在斷面上形成較大的孔隙，因而有利于氣體逆流。在同一層面焦 碳與循環(huán)氣體溫差不大，因而焦碳冷卻的時間主要取決于氣流與焦碳的對流傳熱和焦塊內(nèi)部的熱傳 導(dǎo)，而冷卻速度則主要取決于循環(huán)氣體的溫度和流速，以及焦塊的溫度和外形表面積等2.3干熄焦工藝流程3. 干熄焦優(yōu)點：干熄焦與濕法熄焦相比能提高焦炭強度和降低焦炭反應(yīng)性，對高爐操作有利，尤其對質(zhì)量要求嚴的大型高爐用焦炭，干熄焦更有優(yōu)勢（降低高爐燃料比、增加出鐵比，提高

13、爐頂溫度，增加煤粉 噴吹量），同時減少對大氣造成污然。干熄焦回收紅焦廢熱產(chǎn)生蒸汽，可用于發(fā)電，避免了生產(chǎn)等量氣燃煤而對大氣的污染（5-6t蒸汽需要1噸動力煤）。對規(guī)模為100萬t/a焦化廠而言，采用干熄焦技術(shù)，每年可以減少 8-10萬 噸動力煤燃燒對大氣的污染。相當(dāng)于少向大氣排放144噸-180噸煙塵、1280噸-1600噸SO2,尤其是每年可以減排10萬噸-17.5萬噸CO2采用干熄焦可以節(jié)水，寶鋼平均每噸焦炭節(jié)水大于0.44噸。采用干熄焦技術(shù)降低煉焦能耗50-60kgce/t焦。表1干熄焦與濕熄焦對比對環(huán)境影響提高焦炭強度排出粉塵（g/t焦炭）氣體（Nm 3/t焦炭）冷狀態(tài)強度高溫反應(yīng)后強

14、度濕式熄火200-400蒸汽大約700, CO和CO2 約 284.558.1CDQ<3無CO2排放8660.6提高焦炭質(zhì)量同濕法熄焦相比，避免了濕熄焦急劇冷卻對焦炭結(jié)構(gòu)的不利影響，其機械強度、耐磨性、真比 重都有所提高。焦炭 M40提高3%-8 %, MIO降低0.3 %-0.8 %，且焦炭的熱反應(yīng)性（CSR CIR）均有 所改善，焦炭 M40提高1%,這對降低煉鐵成本，提高生鐵產(chǎn)量極為有利，尤其對采用噴煤粉技術(shù) 的大型高爐效果更加明顯。煉鐵焦比下降5千克/噸，產(chǎn)量則提高4%。在保持原焦炭質(zhì)量不變的情況下，采用干熄焦可以降低強粘結(jié)性的焦、肥煤配入量10-20%,有利于保護資源，降低煉焦成本?；厥诊@熱、節(jié)能降耗同濕熄焦相比，干熄焦可回收利用紅焦約83%的顯熱，每干熄1t焦炭回收的熱量約為、450C蒸汽0.45-0.55t 。濕熄焦沒有任何能源回收利用。降低有害物質(zhì)的排放，保護環(huán)境濕熄焦產(chǎn)生大量酌酚、氰化合物和硫化合物等有害物質(zhì)（每熄一噸紅焦炭就要將0.5t含有大量酚、氰化物、硫化物及粉塵的蒸汽）自由排放，嚴重腐蝕周圍設(shè)備并污染大氣，這些污染物占煉 焦過程對外排放水污染物的三分之