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1、干熄焦工艺技术（COKE DRYING QUENCHING),第一部分：熄焦工艺简介,1、传统湿法熄焦工艺,（上部的喷淋装置喷洒冷却水）,优点：投资小，上马快；（目前国内大多数钢铁企业采用）缺点：大量炽热焦炭显热浪费，同时 浪费了熄焦水（1吨红焦显热1880MJ；焦炭性能指标下降；污染极为严重。,山西省某企业湿熄焦设备,2、低水分湿法熄焦工艺,优点：能适用于原有熄焦塔的改造（喷嘴需要特殊设计）有利于高炭化室焦炉（有压力的柱状水喷射）缩短熄焦时间（120-150s减至70-85s）降低焦炭水分（可减少2040，水分控制在24）,缺点：红焦的显热大量浪费 污染环境,3、干法熄焦工艺,产生的背景：,
2、湿熄焦技术造成 红焦的大量显热浪费；湿熄焦技术排大量有害气体，严重污染环境；湿熄焦技术消耗了大量的熄焦水；每吨焦需涌-3吨循环水，由于蒸汽损失，同时补充15-20%的冷却水，对于150万吨规模的焦化厂，每年耗水70万吨。高炉喷煤技术的发展对焦炭质量提出了更高要求，湿熄焦技术产生的焦炭质量不能满足要求，发展干法熄焦技势在必得。,干法熄焦（COKE DRY QUENCHING）简称干熄焦，是相对于湿熄焦而言利用惰性气体作为循环气体，在干熄炉内冷却红焦的一种工艺。,干熄焦装置工艺流程,1.焦罐运输车2.焦罐3.吊车4.装料槽5.预存室6.冷却室7.冷焦排出装置8.放散管9.循环气体鼓风机10.一次除
3、尘器11.锅炉12.给水泵13.给水预热器(辅助节热器)14.汽包15.二次除尘器16.集尘槽17.排尘装置18.蒸汽,干熄焦的主要流程包括焦炭流程、惰性气体流程、锅炉汽水流程、除尘流程等。主要设备：干熄炉主体设备、装料设备、排料装置、锅炉设备、气体循环设备及其它附属设备等。,预存段：在装料间隙和焦炉推焦中断时起缓冲作用 循环气体：理想状态下循环气体中的成分应为工业氮（含有约3%的O2），由于实际生产中，红焦中残留的挥发份会在炉内挥发，此时循环气体中H2和CO成分逐渐增多，循环气体的成分应控制为：H23%；CO=8%-12%；CH4=6%-10%；O2 1%；控制方法：燃烧法、氮气输入法。,由
4、焦炉推出的红焦装到焦罐车上的焦罐中,焦罐车由电机车拖带至干熄焦牵引装置前,由牵引装置将带中间托架的焦罐牵引到提升机井架中心。提升机用盖盖住焦罐,并把它提升到装料的高度。然后将焦罐平移到干熄槽顶部,把加焦口打开,装焦装置的小车将导焦斗移到槽中央,焦罐放到专用托架上。焦罐底板自动开启,焦炭即放入干熄槽预存室上部。加焦完毕,焦罐提起(此时底板自动关闭)运行至提升机井架。加焦斗自动离开,装料装置将盖关闭。空焦罐由提升机降落到焦罐中间托架上。再由牵引装置将焦罐推向焦罐车底盘。焦炭在预存室内预存115 h 左右,温度逐步均衡后下行到熄焦室,被与其逆流的闭路系统循环气体熄灭,熄焦室上部四周布有通向下集气环道
5、的斜道。灼热气体从上环道导入余热锅炉。鼓风装置位于干熄槽下部,鼓风装置下为双向动作的排焦装置,该装置设有扇形阀。焦炭借助轮番启闭扇形阀均匀排下。由排焦装置下焦室排出的单批焦炭放到槽下的运焦机,焦炭温度由装在排焦装置的热电偶控制。预存室内的焦炭料位由C射线料位计测量,焦炭料位与排焦、加焦装置皆连锁。,熄焦过程：,冷却到170 190 的冷惰性循环气体,由风机经排气管送入熄焦室底部的鼓风装置。均匀分配到冷却室内与红焦炭逆向流动进行热交换。随着焦炭的排出,焦炭逐步从预存室降至熄焦室。气体经过斜道面以下的焦层,被加热到700 800。然后进入下环道。再从下环道进入上环道,从上环道经连接管进入焦尘沉降室
6、。大颗粒焦尘在沉降室被分离,积聚在沉降室下部,定期由气力输送装置运送。循环气体从沉降室进入余热锅炉。惰性气体在余热锅炉内进行热交换产生余热蒸汽,热交换后的隋性气体温度降至170 190,然后进入二次除尘器(旋风除尘器)旋风分离出细粒焦尘,循环气体进入循环风机吸气管,再由风机送到干熄槽底部鼓风装置再次进行循环。,装置内气体流程：,焦炭运行流程图,循环气体运行流程图,特点（1)回收红焦显热 出炉红焦显热约占焦炉能耗的35-40，干熄焦可回收80的红焦显热，平均每熄1tMP、450t，干熄焦装置节能占炼铁 系统总节能的50。(2)改善焦炭质量 与湿熄焦相比，避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响，
7、干熄焦过程中红焦缓慢冷却，焦炭内部应力小，网状裂纹少，气孔率低，其机械强度、耐磨性、真比重等都有所提高。干熄焦行程长，增加了焦炭之间的碰撞和摩擦，使焦炭得到充分的“整粒作用”抗碎强度M40提高3%6%,耐磨强度M10降低0.3%0.8%,反应性指数CRI明显降低。冶金焦炭质量的改善,对降低炼铁成本、提高生铁产量、高炉操作顺行极为有利,尤其对采用喷煤技术的大型高炉效果更加明显。采用干熄焦炭可使焦比降低2.3%,高炉生产能力提高1%1.5%。同时在保持原焦炭质量不变的条件下,采用干熄焦可扩大弱粘结性煤在炼焦用煤中的用量,降低炼焦成本。,焦炭质量指标 湿熄焦 干熄焦 水分/%25 0.10.3 灰分
8、(干基)/%10.5 10.4 挥发分/%0.5 0.41米库姆转 M40/%干熄焦比湿熄焦提高3%6%鼓指数M10/%干熄焦比湿熄焦改善0.3%0.8%80mm/%11.8 8.5筛分 8060 mm/%36 34.9 6040 mm/%41.1 44.8组成 4025 mm/%8.7 9.5 25 mm/%2.4 2.3平均块度/mm 65 55 CSR/%干熄焦比湿熄焦提高4%左右真密度/(gcm-3)1.897 1.908,（3）减少环境污染 常规的湿熄焦，以规模为年产焦炭100万t焦化厂为例，酚、氰化物、硫化氢、氨等有毒气体的排放量超过600 t,严、重污染大气和周边环境。干熄焦则由
9、于采用惰性气体在密闭的干熄槽内冷却红焦,并配备良好有效的除尘设施,基本上不污染环境。另一方面,干熄焦产生的生产用汽,可避免生产相同数量蒸汽的锅炉烟气对大气的污染,减少SO2、CO2 排放,具有良好的社会效益。,（4）经济效益显著 包括干熄焦本身热量的回收和由于焦炭质量改善延伸到高炉产生的效益。由于红焦显热回收而生产蒸汽产生的效益 由于干熄焦炭把焦炭的热能经过余热锅炉和汽轮发电机组变成的电能。焦炭质量改善对炼铁产生的效益等等 以济钢4座4.3米的焦炉，配合焦炉所上的干熄焦能力为270t/h的干熄炉和235t/h的余热锅炉为例，总效益为5540万元。国内干熄焦技术市场效益粗算：中国2004年生产焦
10、炭1.78亿吨，按产汽率0.45计算，可回收蒸汽0.801亿吨，若用于发电可达208.8亿Kwh，价值93.6亿元。,第二部分：干熄焦工艺发展方向,干熄焦作为炼铁系统最大的节能和环保技术正受到国内企业的关注，干熄焦设备复杂，投资高（约为焦炉投资地35-40%），投资回报周期长（3-5年）。目前国内配置有干熄焦装置生产的只有19套，处理焦炭能力2000万吨，在建或正在设计干熄焦装置有14套，处理焦炭能力880万吨，国内只有宝钢、鞍钢、济钢、武钢、马钢、首钢等已采用这一技术，沙钢、建龙、黑龙江、福建、河北等地在设计之中。干熄焦率只有10%（1.78亿+3147万吨）。为了使干熄焦装置节能降耗的效果
11、更为显著，国内在建设干熄焦装置时需对国内外实践进行总结，以作为借鉴和今后的发展方向。,1、设备的投资 设备的国产化 干熄焦的基建投资较大,其中设备费用约占总投资的85%左右,提高设备的国产化率是降低干熄焦投资的最直接有效的手段。而目前由于国内企业根据各自的需要自行引进,缺乏对干熄焦的工艺、技术进行有组织地消化、比较、吸收工作,国内众多的设备制造厂商也未介入干熄焦装置的机械、电气、仪表、自动控制的全套生产,使得高额投资的干熄焦技术在国内的应用进展缓慢。,规模的大型化,顺应大型化高炉的生产要求,焦炉也在向大型化发展,高产量的焦炭要求干熄焦要有相应的规模。这可以通过两种方式实现:简单地增加干熄焦的套
12、数,扩大处理规模。增加干熄炉套数会大幅度提高设备投资,加大作业检修量,这对于已是高额投资的干熄焦是不明智的。因而干熄焦规模的大型化成为必然发展趋势。我国现有的干熄焦装置处理能力为65t/h,70t/h,75t/h,而干熄炉配置的原则是:与焦炉的生产能力相匹配,且要有一定的富裕能力。生产经验表明,干熄焦在其设计能力的90%运行时最为经济,各项操作指标为最佳。我国的焦化企业大多为年产100 万t 焦炭,其合理的经济规模应配置126t/h 的干熄焦装置。否则,小能力的干熄焦装置将使其处理能力浪费近15%左右,造成生产成本增加。干熄焦装备的大型化可以降低成本和投资,提高劳动生产率。据估算:将处理能力由
13、75 t/h 扩大为110 t/h 后,处理吨焦的运行费可降低30%,投资降低9%,同时设备的维护、检修费用也将减少。国外已成功运行200 th 的干熄焦,效果良好。,2、技术的改进,采用旋转接焦方式,采用旋转接焦方式可以防止接焦装焦偏析,克服了过去采用矩形焦罐接焦形成的焦粒偏析和装焦布料的不均匀。其优点有:(1)圆形焦罐与矩形焦罐相比,在相同有效容积下,重量减轻,圆形焦罐的有效容积比大(2)由于重量减轻,提升机能力可降低,节省投资和运行费用;(3)圆形焦罐受热均匀,使用寿命相对延长;(4)圆形焦罐接焦均匀,提升机导轨受力平衡,避免了矩形焦罐载荷不均对一边提升导轨的过度磨损。,装料装置的改进：
14、提高干熄焦处理能力，不是单纯加高干熄槽的高度而是采取加大直径来增大干熄槽容积，选择合适的高径H/D，使投资要经济些，结构紧凑些。但是随着干熄槽直径的加大,槽内布料偏析现象加重,冷却气体在槽内的分布也由于焦炭粒度偏析而更加不均匀。在装料装置溜槽的底口设置一个布料料钟,不仅解决了装料偏析,同时由于布料均匀使冷却气体气流分布均匀,通过焦层阻力减小,使焦炭冷却速度也较为一致。由此,使冷却气体循环量下降200300m3/t,从而降低了循环系统的动力消耗。,(a)改进前;(b)改进后,干熄炉内冷却室内焦炭粒度分布,干熄炉冷却室内温度分布,(a)最初状态;(b)改进后,在循环风机的出口处设置给水预热器，降低
15、进入干熄炉的循环气体温度，从而提高干熄焦的热效率。,给水预热器安装后对风料比的影响,给水预热器可将循环气体的温度降低50左右,降低风料比100m3/t(焦)。降低风料比就意味着可降低设备投资和操作维护费用,设备合理配置,吊车的配置采用“一机一炉”的模式，提高上料作业的高效化，缩短每炉循环周转时间，有利于实现自动化控制。锅炉选型，要因地制宜。干熄焦锅炉的汽水循环有三种：强制循环、自然循环、强制与自然循环相结合的循环。,强制循环锅炉布置紧凑,占地面积小,但需要消耗电力;自然循环的锅炉生产过程中较易操作,节能,但占地面积大,造价高,开工初期水循环较难建立。强制与自然相结合的锅炉采用水冷壁结构,可提高
16、锅炉的热效率,但构造复杂。,大力推行节能型设备及技术,每吨干熄焦电耗高达20kwh，因此，需要大幅度降低其运行费用。,干熄焦装置的心脏是循环风机。既要采用大型化措施降低气料比之外，还要对循环气体进行优化控制，达到节约电力，提高焦炭质量，增加产气量的目的，同时应采用:焦罐加盖、用小功率导焦除尘系统,带配重的提升机,用可变速度鼓风机等节能技术。,第三部分：干熄焦工艺热工分析,干熄焦工艺的关键设备是干熄炉。从本质上讲，干熄炉是一种气固热交换器。干法熄焦的过程主要是焦炭在干熄炉内的冷却过程。因此，干法熄焦工艺技术的核心就是干熄炉内循环气体流动、焦炭下降运动和循环气体与焦炭之间热交换的规律。,结构参数,
17、操作参数,热工指标,结构参数：冷却段的直径和高度，以及预存段的高度。（最重要的）；,操作参数：气焦比、循环气体入口温度和中心/环缝风量比、焦炭粒度尺寸等；,热工指标：焦炭温度场、焦炭速度、干熄炉床层压力、气体速度、质量流速等等。,研究方法：实验与数学模型相结合,第四部分：结 论,干熄焦工艺技术是冶金和炼焦行业的节能环保技术，有回收利用红焦的显热，改善焦炭质量，减轻熄焦操作对环境污染等优点；我国目前干熄焦工艺普及率仅有10%左右，与日本普及率60%相差甚远，因此，大力发展干熄焦工艺，势在必行。我国发展干熄焦工艺，要走引进、消化、吸收、创新的模式，同时加强干熄焦工艺的基础研究，提高设备的国产化水平，大幅度降低投资成本。,
