首钢焦化厂干熄焦应用（培训）

干法熄焦在首钢焦化厂

的实践应用

计控室1.干熄焦工艺介绍

传统的熄焦方式是湿法熄焦，即利用工业水将红热的焦炭熄灭，在熄焦的过程中会产生大量有毒有害气体、粉尘和含有有毒化学物的废水，同时在炼焦过程中，焦炭吸收的热量被白白的浪费掉。为减少对环境的污染，同时回收红焦的显热，发明了干法熄焦技术。干法熄焦，一般简称为干熄焦，其英文名称为CokeDryQuenching简称CDQ。

世界上最早开发干熄焦技术的国家是瑞士，在1917年就开始研究干熄焦工艺,但干熄焦技术的工业化应用是前苏联于1936年以后逐步发展起来的。日本在1973年从前苏联引进干熄焦技术和专利后，建设的干熄焦装置于1976年在新日铁投产。经过消化与吸收，新日铁公司对原系统进行了大量的改进，提高了系统的安全性、稳定性，简化了设备，采用了许多现代高科技成果，实现了系统的全自动化及智能化操作，有效降低了运行及维护费用，从而使其成为可以产生经济效益的一种环保项目。我国宝钢于1979年最先从新日铁引进了干熄焦装置，1985年投产,首钢焦化厂在2000年从新日铁引进了干熄焦装置，于2001年1月投入生产,目前，国内已有20余座干熄焦投入生产运行。1.1干熄焦的由来及发展1.2干熄焦的工艺原理

蒸汽热载体（惰性循环气体）热交换器热源（锅炉）

(红焦)

水

循环风机在干法熄焦过程中，惰性气体在一个相对密闭的系统内循环使用。首先热载体（低温惰性气体）进入干熄炉内与炽热焦炭逆向换热后，变成高温的气体，热载体在把热量传给热交换设备（锅炉），使进入锅炉的水吸收热量产生蒸汽，而惰性气体降温后在循环风机的驱动作用下，在系统内不断往复循环使用。

干熄炉余热式锅炉1.3干熄焦的作用1.3.1回收红焦显热出炉的红焦显热约占焦炉能耗的35-40%，这部分能量相当于炼焦煤能量的5%，如将其回收和利用，可大大降低冶金产品成本，起到节能降耗的作用。采用干熄焦可回收80%的红焦显热，平均每熄1吨焦炭可回收3.9MPa450℃的蒸汽0.5吨-0.6吨。

1.3.2减少环境污染由于干熄焦能够产生蒸汽(5-6吨蒸汽需要1吨动力煤)，并可用于发电，可以避免生产相同数量蒸汽的锅炉燃煤对大气的污染，尤其减少了SO2、CO2向大气的排放量。对规模为年产100万吨焦炭的焦化厂而言，采用干熄焦每年可以减少8-10万吨动力煤燃烧向大气排放的各种污染物。1.3.3可改善焦炭质量国际上公认，大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%，使高炉生产能力提高1%。在保持原焦炭质量不变的条件下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10-20%，有利于保护资源和降低焦炭成本。2、首钢干法熄焦工程介绍2.1设备组成

干熄焦主要有四个流程组成：

成熟的红焦经推焦机、拦焦机、导焦栅从焦炉推至台车上的焦罐内，经干熄焦车牵引至横移侧定位置，再经横移装置牵引到吊塔下定位置，通过提升机（吊车）的提升、平移、下降，使红焦经装入料斗装入干熄炉内，红焦在熄炉内（冷却室）与惰性气体进行热交换，冷却后经排出装置排出，再通过皮带运输，运至焦库，直至用户。一是焦炭处理系统流程：二是惰性气体循环系统流程：

流程内设置一台循环风机，使惰性气体在密闭的系统内循环流动，惰性气体从干熄炉（冷却室）内吸收红焦的显热，在冷却红焦的同时被加热，而在锅炉侧将热量放出，传给锅炉受热面内的汽、水，放出热量的循环气体再进入到干熄炉（冷却室）。三是锅炉水、汽系统流程：

除盐水站制出的纯水，依次经过除氧器给水泵、板式换热器、副省煤器、板式换热器、除氧器、锅炉给水泵送至锅炉，在锅炉内吸收惰性气体的热量具有一定温度、压力的蒸汽，供给用户生产或发电使用。

四是粉尘回收系统流程：

一次、二次除尘器捕集的粉尘达到一定量后经排灰阀由上部灰仓落到下部灰仓，下部灰仓料位达到一定位置后经由下部排灰阀排到输灰机，经斗提机输送到灰仓，最终由加湿机排到灰车运走。2.2首钢干熄焦主要规格（性能）

序号项目规格/性能

序号项目规格/性能1装入焦碳平均温度1020℃

9干熄炉入口气体温度约130℃2装入焦碳平均粒径56mm

10干熄炉出口气体温度700～918℃3焦碳冷却时间约2h

11预存室有效容积218m34焦粉率（系统除尘部）约2.1％

12冷却室有效容积200m35冷却后焦碳温度约130℃13干熄焦吨焦气料比约1400Nm36气体循环风机风量92000Nm3/h

14产生蒸汽压力3.82MPa7气体循环风机全压力7500Pa

15产生蒸汽温度440±5℃8焦碳处理量Max65T/H

16产生蒸汽流量65T/H处理量36.5T/HNor54.2T/H

54.2T/H处理量30.4T/H2.3首钢干法熄焦技术特点

干熄槽（冷却段）采用矮胖型（7.8/6.8＝1.15），打破传统设计的6.25/6.80=0.92（宝钢为8.30/6.80=1.22），干熄槽（冷却段）高度的降低即可减小干熄槽内循环气体的阻力，降低循环气体量，使设备费、运行费及生产成本降低，又可使相应的配套设备（如吊车的钢架和一、二次除尘器钢结构的高度降低，节约基建投资。在炉顶设置料盅式布料器，克服由于装入焦炭粒度偏析以及装入焦炭的料位高差，使干熄室内的循环气体流速在焦块粒径大的区域即干熄室周围变快，起到减少循环气体量的目的。在冷却室与循环风机之间设置给水预热器，使干熄室入口处的循环气体温度由180℃降至130℃，在同等处理能力的情况下减少循环气体量，（本项目循环气体量设计值为1300～1550NM3/T焦）。将系统的撞击式一次除尘器撞击隔墙减低，在除尘效率不降低的情况下，减少气体循环系统的阻力，降低循环风机功率，排尘口由传统的4个减至2个，即有利于设备维修、减少设备投资，又节省占地面积。采用连续排料的电磁振动给料阀与旋转密封阀组合的装置，即可使设备小型化、降低设备费、减少维护量，又可稳定炉内的压力，使焦炭下落均匀。锅炉四壁应用水冷壁，水循环方式为自然循环加强制循环型，使热效率有明显提高

3、首钢干熄焦对焦炭质量及高炉冶炼的影响3.1提高焦炭质量的成果及原因分析3.1.1干、湿熄焦碳的测试比较

2001年，首钢焦化厂和技术研究院对干、湿熄焦碳进行了测试

项目>80mm80-60mm60-40mm40-25mm<25mm2001.1(湿)9.5128.9043.3714.104.122001.4(干)9.2622.0847.8716.514.28+/--0.25-6.824.52.410.16表3.11#焦炉焦炭粒度分布表3.21#焦炉焦炭强度分布项目机械强度反应性及反应后强度备注M40M10CRICSR干熄焦炭85.66.424.265.2湿熄焦炭80.86.827.461.1差值4.8-0.4-3.24.1结论

从中可以看出干熄焦炭中>80mm和80-60mm粒度的焦炭低于湿熄焦炭，而60-40mm粒度的焦炭比湿熄焦炭多；干熄焦的机械强度得到了显著的改善，其中干熄焦炭的M40指标提高了4.8%，M10指标降低了0.4%；干熄焦炭粒度偏碎；微孔数量的减少和微孔表面积的降低使干熄焦炭反应后强度提高。3.1.2质量数据改变分析

造成干熄焦碳粒度偏碎的主要原因：由于其在干熄槽内上下运动过程中，焦炭和焦炭之间相互碰撞和摩擦，使焦炭得到了充分的机械“整粒作用”。干熄焦碳转鼓强度改善的原因：一方面焦炭在干熄槽中发挥整粒作用，另一方面在干熄过程中缓慢冷却，延长闷炉时间，克服了湿熄焦过程中，因焦碳内应力的增加所产生的大量微裂纹。干熄焦碳反应后强度提高的原因：湿熄焦炭的总面积，特别是微孔的表面积显著大于干熄焦炭。所以湿熄焦炭反应性指标CRI要比干熄焦炭高，反应后强度CSR也就降低。3.2对高炉冶炼的影响平均日产出铁比(利用系数）总焦比煤比风湿一级品率[Si]2001年3月5890.92.323370.2142.8112598.800.422001年4月6039.72.382352.1162.4112098.350.42+/-148.80.059-18.119.6-5-0.450

首钢炼铁厂在其三号高炉配用了30%的干熄焦碳后，并结合富氧、精料、优化操作制度等措施，在专项测试时各项指标均取得历史较高水平。其中喷煤比有教大幅度提高，达到历史最高记录，焦比也有明显的降低。由于喷煤比的大量增加和焦比的降低，导致焦炭负荷也相应增加。在这种条件下，焦炭质量仍然能够满足高炉的稳定生产，说明干熄焦碳冶金性能的提高对首钢炼铁生产水平的提高发挥了重要的作用。

干熄焦对高炉作业影响柱状示意图高炉测试主要指标结果

高炉测得焦碳质量变化：水分灰分硫分M40M10CRICSR2001年1月（干熄焦运行前）4.612.190.5780.46.727.461.12001年4月（干熄焦运行后）1.912.110.5885.85.926.469.5+/--2.70.080.015.4-0.8-1.08.44、如何确保干熄焦炭质量4.1影响干熄焦产出焦炭质量因素

在如何确保焦炭质量最佳化上首钢焦化厂做了大量工作，得出要点为确保系统的最大限度严密性，特别是负压区的严密性。在气体循环系统正压区的气体泄漏主要造成的是环境污染和人身吸入伤害，负压区造成的主要是焦炭烧损量、质量和对设备的影响。虽然在负压区也进行空气导入工作，但这与负压区的气体泄漏是不同的。这是因为导入空气的目的是使可燃气体氢气、一氧化碳在高温区燃烧，以控制其在允许的范围内，其效果是能提高锅炉入口温度，增加粉焦燃烧量，锅炉的蒸发量也随之增加，但由循环气体负压部位吸入空气，则空气首先进入干熄炉内，增加炉内红焦燃烧，增加了焦炭烧损量，同时使CO含量上升，这样虽然也会提高锅炉入口温度、增加锅炉蒸发量，但炉内红焦的燃烧就会影响焦炭质量，使焦炭灰分增加，成焦率下降，同时还会使干熄炉内T3、T4温度上升，也不利于生产操作。4.2如何做