干熄焦的原理與分析

在干熄焦過(guò)程中，1000℃的紅焦從干熄爐頂部裝入， 130℃的低溫惰性循環(huán)氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭（低于200℃ ）從干熄爐底部排出，從干熄爐環(huán)形煙道出來(lái)的高溫惰性氣體流經(jīng)干熄焦鍋爐進(jìn)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(jī)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。

一、吸收紅焦的熱量，節(jié)約能源北京 煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 超低排放 干熄焦

二、傳統(tǒng)的熄焦方法采用噴水降溫，紅焦顯熱浪費(fèi)很大。因?yàn)槊繜?公斤焦耗熱約750～800千卡，而濕熄焦浪費(fèi)的熱量可達(dá)355千卡。干熄焦避免了上述的缺點(diǎn)，它吸收紅焦的80%左右的熱量使之產(chǎn)生蒸汽。干熄每噸焦炭可產(chǎn)生420～450Kg，450℃，4.6Mpa的中壓蒸汽（蒸汽壓力根據(jù)各廠實(shí)際而定）實(shí)際上還要高一些。二、改善焦炭的質(zhì)量焦炭在干熄爐的預(yù)存室里有一個(gè)再煉焦的過(guò)程，再加上它隨著排焦均勻的下降和緩慢的冷卻,因此焦炭裂紋較少，強(qiáng)度較好。再則干熄焦炭與焦粉容易分離也減輕篩分的困難，焦粉又可作為燒結(jié)的重要原料。

• 改善了環(huán)境，減少污染在濕熄焦中，熄焦用的水主要來(lái)自于化工車間的冷卻水，其中含有大量的酚，氰等有害物質(zhì)。濕法熄焦產(chǎn)生的蒸汽及殘留在焦內(nèi)的酚，氰，硫化物等腐蝕性介質(zhì)，侵蝕周圍建筑物，并能擴(kuò)散到幾公里外的范圍，有害物質(zhì)超過(guò)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的好幾倍造成大面積的空氣污染。所謂干熄焦工藝，是相對(duì)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工藝方法。北京 煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 超低排放 干熄焦
• 在干熄焦工藝過(guò)程中，紅焦從干熄爐頂部裝入，低溫惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出，從干熄爐環(huán)形煙道出來(lái)的高溫惰性氣體流經(jīng)干熄焦工藝鍋爐進(jìn)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(jī)重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封

干熄焦工藝發(fā)展至今，雖然出現(xiàn)了不同的形式，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(guó)TSOA公司設(shè)計(jì)的干熄焦工藝和日本新日鐵設(shè)計(jì)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)干熄焦工藝成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上都有所創(chuàng)新，形成各自的特點(diǎn)，并使干熄焦工藝技術(shù)及其應(yīng)用達(dá)到了較*的水平。

中國(guó)的鞍山焦耐院和首鋼設(shè)計(jì)院，以及武鋼、寶鋼、首鋼在吸收消化日本干熄焦工藝技術(shù)方面做了一些有益的工作，并積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前，*正在用于生產(chǎn)的干熄焦工藝裝置約130套。

煤在炭化室煉成焦炭后，應(yīng)及時(shí)從炭化室推出，紅焦推出時(shí)溫度約為1000℃。為避免焦炭燃燒并適于運(yùn)輸和貯存，不能直接送往高爐煉鐵，必須將紅焦溫度降低。一種熄焦方法是采用噴水將紅焦溫度降低到300°C以下，即通常所說(shuō)的濕熄焦。傳統(tǒng)濕熄焦系統(tǒng)由帶噴淋水裝置的熄焦塔、熄焦泵房、熄焦水沉淀池以及各類配管組成，熄焦產(chǎn)生的蒸汽直接排放到大氣中。

傳統(tǒng)濕熄焦的優(yōu)點(diǎn)是工藝較簡(jiǎn)單，裝置占地面積小，基建投資較少，生產(chǎn)操作較方便。但濕熄焦的缺點(diǎn)也非常明顯，其一，濕熄焦浪費(fèi)紅焦大量顯熱，每煉1 t焦炭消耗熱量約為3．15～3．36 GJ，其中濕熄焦浪費(fèi)的熱量為1．49 GJ，約占總消耗熱量的45%；其二，濕熄焦時(shí)紅焦急劇冷卻會(huì)使焦炭裂紋增多，焦炭質(zhì)量降低，焦炭水分波動(dòng)較大，不利于高爐煉鐵生產(chǎn)；其三，濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶殘留在焦炭?jī)?nèi)的酚、氰、硫化物等腐蝕性介質(zhì)，侵蝕周圍物體，造成周圍大面積空氣污染，而且隨著熄焦水循環(huán)次數(shù)的增加，這種侵蝕和污染會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重；其四，濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶著大量的粉塵，通常達(dá)200～400 g/t，既污染環(huán)境，又是一種浪費(fèi)。為解決濕熄焦存在的問(wèn)題，各國(guó)焦化工作者進(jìn)行了不懈的努力，對(duì)濕熄焦裝置及濕熄焦工藝不斷進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的濕熄焦工藝主要有兩種。

 (一)低水分熄焦

低水分熄焦系統(tǒng)主要由工藝管道、水泵、高位水槽、一點(diǎn)定位熄焦車以及控制系統(tǒng)等組成。在低水分熄焦過(guò)程中，通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的噴頭以及不同的水壓往一點(diǎn)定位熄焦車內(nèi)噴水使紅焦熄滅。水流經(jīng)過(guò)焦炭固體層后，再經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的凹槽或孔流出，足夠大的水壓使水流迅速通過(guò)焦炭層，達(dá)到熄焦車的底板，并快速流出熄焦車。當(dāng)高壓水流經(jīng)過(guò)焦炭層時(shí)，短期內(nèi)產(chǎn)生大量的蒸汽，瞬間充滿了整個(gè)焦炭層的上部和下部，使焦炭窒息。

低水分熄焦工藝在熄焦初期的10～20 s內(nèi)使用低壓水，在熄焦后期的50～80 s內(nèi)采用高壓水來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕熄焦的噴淋式分配水流。熄焦水源由高位水槽提供，高位水槽出來(lái)的熄焦水由一臺(tái)小型的PLC機(jī)控制氣動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)度自動(dòng)控制其水壓和流量。

低水分熄焦工藝可節(jié)約熄焦用水30%～40%；同時(shí)還可以降低并穩(wěn)定焦炭水分，從而有利于穩(wěn)定高爐的生產(chǎn)；此外，還可以降低熄焦過(guò)程中隨蒸汽帶走的粉塵排放量，傳統(tǒng)濕熄焦粉塵排放量為200～400 g/t，而低水分熄焦粉塵排放量可降為50 g/t左右。

(二)壓力蒸汽熄焦

壓力蒸汽熄焦系統(tǒng)主要由工藝管道、水泵、熄焦槽、旋風(fēng)分離器、余熱鍋爐以及控制系統(tǒng)等組成。在壓力蒸汽熄焦過(guò)程中，紅焦由炭化室推人下部具有柵板的熄焦槽內(nèi)，裝滿紅焦的熄焦槽蓋好后移至熄焦站，然后有控制地通人熄焦水，水從熄焦槽上部的蓋子處通入，水壓和水量由1臺(tái)小型的PI￡控制。水與紅焦接觸產(chǎn)生的蒸汽強(qiáng)制向下流動(dòng)而穿過(guò)焦炭層，使焦炭進(jìn)一步冷卻，同時(shí)所夾帶的水滴進(jìn)一步氣化。采用壓力蒸汽熄焦可得到壓力為0．05 MPa的水蒸氣和一定數(shù)量的水煤氣，該氣體由熄焦槽下部引出，經(jīng)旋風(fēng)分離器除去所夾帶的焦粉后，可送至余熱鍋爐回收熱量并分離出水煤氣。

上述兩種改進(jìn)后的濕熄焦工藝，雖然在某些方面緩解了傳統(tǒng)濕熄焦的不足，但還不能從根本上解決能源浪費(fèi)、環(huán)境污染以及焦炭質(zhì)量差等方面的問(wèn)題。

    干熄焦工藝主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機(jī)、電機(jī)車及焦罐臺(tái)車、焦罐、一次除塵器、二次除塵器、干熄焦工藝鍋爐單元、循環(huán)風(fēng)機(jī)、除塵地面站、水處理單位、自動(dòng)控制部分、發(fā)電部分等組成。

根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，干熄焦工藝系統(tǒng)包含的主要設(shè)備也不盡相同，比如德國(guó)1mA設(shè)計(jì)的干熄焦工藝就沒(méi)有一次除塵器，其進(jìn)鍋爐的循環(huán)氣體中粗顆粒焦粉的去除由于熄爐本體完成；有的干熄焦工藝直接采用外供除鹽水，因此省略了干熄焦工藝除鹽水生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)，只是對(duì)外供除鹽水進(jìn)行除氧處理即可；有的干熄焦工藝沒(méi)有設(shè)計(jì)發(fā)電裝置，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)減溫減壓后直接并網(wǎng)使用。

從炭化室推出的紅焦由焦罐臺(tái)車上的圓形旋轉(zhuǎn)焦罐(有的干熄焦工藝設(shè)計(jì)為方形焦罐)接受，焦罐臺(tái)車由電機(jī)車牽引至干熄焦工藝提升井架底部，由提升機(jī)將焦罐提升至提升井架頂部；提升機(jī)掛著焦罐向干熄爐中心平移的過(guò)程中，與裝入裝置連為一體的爐蓋由電動(dòng)缸自動(dòng)打開(kāi)，裝焦漏斗自動(dòng)放到干熄爐上部；提升機(jī)放下的焦罐由裝入裝置的焦罐臺(tái)接受，在提升機(jī)下降的過(guò)程中，焦罐底閘門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，開(kāi)始裝入紅焦；紅焦裝完后，提升機(jī)自動(dòng)提起，將焦罐送往提升井架底部的空焦罐臺(tái)車上，在此期間裝入裝置自動(dòng)運(yùn)行將爐蓋關(guān)閉。

裝入干熄爐的紅焦，在預(yù)存段預(yù)存一段時(shí)間后，隨著排焦的進(jìn)行逐漸下降到冷卻段，在冷卻段通過(guò)與循環(huán)氣體進(jìn)行熱交換而冷卻，再經(jīng)振動(dòng)給料器、旋轉(zhuǎn)密封閥、溜槽排出，然后由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。為便于運(yùn)焦皮帶系統(tǒng)的檢修，以及減小因皮帶檢修給干熄焦工藝生產(chǎn)帶來(lái)的影響，皮帶運(yùn)輸機(jī)一般設(shè)計(jì)有兩套，一開(kāi)一備。冷卻焦炭的循環(huán)氣體，在干熄爐冷卻段與紅焦進(jìn)行熱交換后溫度升高，并經(jīng)環(huán)形煙道排出干熄爐；高溫循環(huán)氣體經(jīng)過(guò)一次除塵器分離粗顆粒焦粉后進(jìn)入干熄焦工藝鍋爐進(jìn)行熱交換，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，溫度降至約160~(2的低溫循環(huán)氣體由鍋爐出來(lái)，經(jīng)過(guò)二次除塵器進(jìn)一步分離細(xì)顆粒焦粉后，由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入給水預(yù)熱器冷卻至約130~C，再進(jìn)入干熄爐循環(huán)使用。

由于氣體循環(huán)系統(tǒng)負(fù)壓段會(huì)漏進(jìn)少量空氣，02通過(guò)紅焦層就會(huì)與焦炭反應(yīng)，生成CG，C02在焦炭層高溫區(qū)又會(huì)還原成CO，隨著循環(huán)次數(shù)的增多，循環(huán)氣體里CO濃度愈來(lái)愈高。此外，焦炭殘存揮發(fā)分始終在析出，焦炭熱解生成的H2、CO、CH4等也都是易燃易爆成分，因此在干熄焦工藝運(yùn)行中，要控制循環(huán)氣體中可燃成分濃度在爆炸極限以下。

2、降低有害物質(zhì)的排放，保護(hù)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)，隨熄焦產(chǎn)生的蒸汽自由排放，嚴(yán)重腐蝕周圍設(shè)備并污染大氣；干熄焦工藝采用惰性循環(huán)氣體在密閉的干熄爐內(nèi)對(duì)紅焦進(jìn)行冷卻，可以免除對(duì)周圍設(shè)備的腐蝕和對(duì)大氣的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦?fàn)t出焦的粉塵污染也更易于控制。干熄爐爐頂裝焦及爐底排、運(yùn)焦產(chǎn)生的粉塵以及循環(huán)風(fēng)機(jī)后放散的氣體、干熄爐預(yù)存段放散的少量氣體經(jīng)除塵地面站凈化后，以含塵量小于100 nag/l對(duì)空