干熄焦的原理及應用[]doc

1、干熄焦的原理及應用1、國內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，采取的方式各異， 而且一般規(guī)模較小，生產不穩(wěn)定。進入 60 年代，前蘇聯在干熄焦技術方面取得了突破性進展，實 現了連續(xù)穩(wěn)定生產， 獲得專利發(fā)明權， 并陸續(xù)在國內多數大型焦化廠建成干熄焦裝置。 到目前為止， 前蘇聯有40%的焦化廠采用了干熄焦技術，單套處理量在5070t/h。但前蘇聯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得到了長足發(fā)展， 資源相對貧乏的日本， 率先從蘇聯引進了干熄焦技術，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 用了旋轉密封閥連續(xù)排焦，接焦采用了旋轉焦罐接焦等技術，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。日本的干熄焦技術不 僅在其國內被普遍采用，同時它將干熄焦技術輸出到德國、中國、韓國等國家，其干熄焦技術已達 到國際領先。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，干熄爐內焦炭下降及氣流上升，實 現了均勻分布，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 干熄焦技術在德國

4、得到推廣，同時該技術還輸出到韓國和中國的臺北。干熄焦技術發(fā)展至今，雖然出現了不同形式，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 公司設計的干熄焦工藝和日本新日鐵設 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干熄焦成熟技術的基礎上都有所創(chuàng) 新，形成各自的特點，并使干熄焦技術及其應用達到了較先進的水平。中國的鞍山焦耐院和首鋼設 計院，以及武鋼、寶鋼、首鋼在吸收消化日本干熄焦技術方面做了一些有益的工作，并積累了一些130 套。較為豐富的經驗。目前，全國正在用于生產的干熄焦裝置約1.2 煉焦工藝1.2.1 高溫煉焦煙煤隔絕空氣加

5、熱到 9501050C，經過干燥、熱解、熔融、黏結、固化、收縮等過程最終制 得焦炭，這一過程焦高溫煉焦。焦炭是一種質地堅硬，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。配煤： 將各種結焦性能不同的

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燃燒室加熱干餾，經過一 定時間，最后形成焦炭。 將爐內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 煉焦的產品處理獲得不同粒度的焦炭產品，分別送往高爐及燒結等用戶。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，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生煉焦煤氣及多種化學

7、產 品。焦爐煤氣是燒結、煉焦、煉鐵、煉鋼和軋鋼生產的主要燃料。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、鼓風裝置、循環(huán)風機、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、電動機反轉制動和電磁吸軌器，同時采用變頻調速系統(tǒng)。大型干熄焦裝置一般采用旋轉焦罐， 使罐內焦炭粒度分布均勻，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動。 裝焦時加焦漏斗加焦口聯動，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 復位。裝料設備上設有集塵管，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)風機 循環(huán)風機時干熄 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 ）給水預熱器 給水預熱器安裝在循環(huán)風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，內襯耐磨粘土磚及斷熱磚等。干熄爐上部為預存室，中間是斜道區(qū)，下部為冷卻室。在預存室 外有環(huán)形氣道，環(huán)形氣道與斜道連通。干熄爐預存室容積要滿足焦炭預存時間的要求，預存一般在 1 1.5h ；冷卻室容積則必須滿足焦炭冷卻的要求。預存室設有上、下料位計，設有壓力測量裝置 及自動放散

10、裝置； 環(huán)形氣道設有自動導入空氣裝置； 冷卻室設有溫度、 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，它由風帽、氣道、周邊風環(huán)形成，能將惰性氣體均 勻的供入冷卻室， 能夠使干熄爐內氣流分布較均勻； 另外， 干熄槽底錐段出口處通常設置擋棒裝置， 可調節(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，內襯高強粘土磚。二次除塵器采用多管旋風除塵器，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有防爆閥和入孔；一次除塵器上設有溫度壓力測量 裝置、自

11、動放散裝置；一次及二次除塵器下部設有排粉焦管道；一次除塵器下的排粉焦管道設有水 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)鼓風機入干熄爐冷卻段紅焦層內，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干熄焦 鍋爐進行熱交換，鍋爐產生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環(huán)風機重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統(tǒng)內循環(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部的熱傳 導，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性，對高爐操作有利，尤其對質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生蒸汽，可用于發(fā)電，避免了生產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，每年可以減少 8-10萬 噸動力煤燃燒對大氣的污染。相當于少向大氣排放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提高焦炭質量同濕法熄焦相比，避免了濕熄焦急劇冷卻對焦炭結構的不利影響，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，提高生鐵產量極為有利，尤其對采用噴煤粉技術 的大型高爐效果更加明顯。煉鐵焦比下降5千克/噸，產量則提高4%。在保持原焦炭質量不變的情況下，采用干熄焦可以降低強粘結性的焦、肥煤配入量10-20%,有利于保護資源，降低煉焦成本。回收顯熱、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。降低有害物質的排放，保護環(huán)境濕熄焦產生大量酌酚、氰化合物和硫化合物等有害物質（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