干熄焦技術(shù)發(fā)展

1、干熄焦技術(shù)發(fā)展十熄焦,技術(shù)發(fā)展一、國外十熄焦最新技術(shù)及發(fā)展趨勢（一）十熄焦工藝發(fā)展概況十法熄焦簡稱十熄焦（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。十熄焦起源于瑞士，最早的干熄焦裝置是1917年瑞士舒爾查公司在丘里赫 市煉焦制氣采用的。20世紀(jì)30年代起，前蘇聯(lián)、德國、日本、法國、比利時等 許多國家也相繼采用了構(gòu)造各異的干熄焦裝置。干熄焦裝置經(jīng)歷了罐室式、多室 式、地下槽式、地上槽式的發(fā)展過程，由于處理能力都比較小，發(fā)生蒸汽不穩(wěn)定、 投資大等因素，這一技術(shù)長期未得到發(fā)展。到了 20世紀(jì)60年代，

2、前蘇聯(lián)在十熄 焦技術(shù)工業(yè)化方面取得了突破性進(jìn)展，在切列波維茨鋼鐵廠建造了帶預(yù)存室的地 上槽式干熄焦裝置，處理能力達(dá)到52-56t/h。這種帶預(yù)存室地上槽式十熄焦工 業(yè)裝置解決了過去十熄焦裝置發(fā)生蒸汽不穩(wěn)定等問題，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定的熱交換 操作。20世紀(jì)70年代，全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)進(jìn)一步推動了十熄焦技術(shù)的發(fā)展。 日本首當(dāng)其沖，在能源短缺、節(jié)能呼聲高漲的背景下，從前蘇聯(lián)引進(jìn)十熄技術(shù)和 專利實(shí)施許可，經(jīng)過消化移植，在大型化、自動化和環(huán)境保護(hù)措施等方面有所發(fā) 展。到了 20世紀(jì)90年代，日本建成投產(chǎn)了單槽處理能力為56-200t/h的多種規(guī) 模的干熄焦裝置39套，十熄焦率約占日本高爐焦用量的80%，是

3、十熄焦裝置應(yīng) 用最多的國家之一。目前，日本新日鐵、NKK、德國蒂森斯梯爾奧托公司在十熄焦技術(shù)上處 于領(lǐng)先水平。這些公司在擴(kuò)大十熄焦裝置能力、改善冷卻室特性、熱平衡、物料 平衡、自動化、環(huán)保等方面實(shí)現(xiàn)了最佳化設(shè)計(jì)，其處理能力和裝置的先進(jìn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過前蘇聯(lián)，并形成了各自的特點(diǎn)，見表1。表1烏克蘭、日本、德國十熄焦技術(shù)對比表項(xiàng)目烏克蘭日本德國處理能力（t/h）50、7056-25075-170控制方式三型儀表三電一體化三電一體化氣料化（mt）1500-175012001000干熄焦槽形狀圓形圓形方形、帶水冷機(jī)柵和水冷壁一次除塵器有有無裝料料種無有無噸焦能耗（kWh）221713開發(fā)時間（20世紀(jì)）6

4、0年代70年代80年代除前蘇聯(lián)、日本、德國擁有干熄焦裝置外，印度、韓國、波蘭、羅馬尼亞、 巴西、土耳其、尼日利亞和我國都相繼建成了干熄焦裝置。（二）工藝技術(shù)特點(diǎn)與常規(guī)濕法熄焦相比，干熄焦主要有以下三方面特點(diǎn)。1、回收紅焦顯熱出爐紅焦顯熱約占焦?fàn)t能耗的35%-40%,干熄焦可回收80%的紅焦顯熱，平 均每熄1t焦炭可回收3.9-4.0MPa、450C蒸汽0.45-0.55t。據(jù)日本新日鐵對其 企業(yè)內(nèi)部包括干熄焦、高爐爐頂余壓發(fā)電等所有節(jié)能項(xiàng)目效果分析，結(jié)果表明干 熄焦裝置節(jié)能占總節(jié)能的50%?？梢哉f，干熄焦在鋼鐵企業(yè)節(jié)能項(xiàng)目中占有舉足 輕重的地位。2、改善焦炭質(zhì)量干熄焦與濕熄焦相比，避免了濕熄焦

5、急劇冷卻對焦炭結(jié)構(gòu)的不利影響，其機(jī) 械強(qiáng)度、耐磨性、真比重都有所提高。M40提高3%-6%，M10降低0.3%-0.8%，反 應(yīng)性指數(shù)CRI明顯降低。冶金焦炭質(zhì)量的改善，對降低煉鐵成本、提高生鐵產(chǎn)量、 高爐操作順行極為有利，尤其對采用噴煤技術(shù)的大型高爐效果更加明顯。前蘇聯(lián) 大高爐冶煉表明，采用干熄焦炭可使焦比降低2.3%，高爐生產(chǎn)能力提高1%-1.5%。同時在保持原焦炭質(zhì)量不變的條件下，采用干熄焦可擴(kuò)大弱粘結(jié)性煤在煉焦 用煤中的用量，降低煉焦成本。兩種熄焦方法焦炭質(zhì)量指標(biāo)對比見表2。表2十熄焦工藝和濕熄焦工藝焦炭質(zhì)量對比焦炭質(zhì)量指標(biāo)濕熄焦干熄焦水分(%)2-50.1-0.3灰分(干基)(%)1

6、0.510.4揮發(fā)分(%)0.50.41M40(%)干熄焦比濕熄焦提高3%-6%M10(%)干熄焦比濕熄焦改善0.3%-0.8%篩分組成:80mm(%)11.88.580-60mm(%)3634.960-40mm(%)41.144.840-25mm(%)8.79.525mm(%)2.42.3平均粒度(mm)6555CSR(%)干熄焦比濕熄焦提高4%左右真密度(g/cm3)1.8971.9083、減少環(huán)境污染常規(guī)的濕熄焦，以規(guī)模為年產(chǎn)焦炭100萬噸焦化廠為例，酚、氤化物、硫化 氫、氨等有毒氣體的排放量超過600t，嚴(yán)重污染大氣和周邊環(huán)境。干熄焦則由 于采用惰性氣體在密閉的干熄槽內(nèi)冷卻紅焦，并配備

7、良好有效的除塵設(shè)施，基本 上不污染環(huán)境。另一方面，干熄焦產(chǎn)生的生產(chǎn)用汽，可避免生產(chǎn)相同數(shù)量蒸汽的鍋爐煙氣對 大氣的污染，減少so2、co2排放，具有良好的社會效益。兩種熄焦污染情況見表 3。表3十熄焦工藝與濕熄焦工藝污染對比單位：kg/h生產(chǎn)方式酚氤化物硫化物氨焦塵氧化碳濕熄焦334.27.014.013.421.0干熄焦無無無無7.022.3（三）國外干熄焦工藝的最新技術(shù)及發(fā)展趨勢隨著十熄焦技術(shù)的推廣應(yīng)用，干熄焦設(shè)備的高效化、大型化成為20世紀(jì)80 年代中期以來的發(fā)展趨勢。建設(shè)大型干熄焦裝置，具有占地面積小、降低投資和 運(yùn)行費(fèi)用、生產(chǎn)操作、自動控制、維修與管理簡便、勞動生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。20

8、世紀(jì)80年代中期以來，日本相繼開發(fā)設(shè)計(jì)并建成了單槽處理能力分別為110t/h、 150t/h、180t/h、200t/h以上的大型干熄焦。干熄焦單槽處理能力按焦?fàn)t組生 產(chǎn)規(guī)模確定，以一套配置，不配備備用十熄焦裝置，當(dāng)十熄焦裝置檢修時，啟用 濕法熄焦。干熄焦大型化帶來了工藝技術(shù)和裝備的一系列改進(jìn)，使干熄焦技術(shù)發(fā)展到一 個新的水平。主要的改進(jìn)措施如下：1、裝料裝置的改進(jìn)提高十熄焦處理能力，不是單純加高干熄槽高度，而是采取加大直徑來增大 十熄槽容積，選擇合理的高徑比H/D，使投資要經(jīng)濟(jì)一些，結(jié)構(gòu)要緊湊一些。但 隨著干熄槽直徑的加大，槽內(nèi)面料偏析而更加不均勻。針對這個問題，在裝料裝 置溜槽的底口設(shè)置一

9、個布料料鐘，不僅解決了裝料偏析，同時由于布料均勻使冷 卻氣體分布均勻，通過焦層阻力減小，使焦炭冷卻速度也較為一致。因此，使冷 卻氣體循環(huán)量下降200-300ms/t，從而降低了循環(huán)系統(tǒng)的動力消耗。2、實(shí)現(xiàn)連續(xù)排焦前蘇聯(lián)和日本以前的設(shè)計(jì)，都是采用間歇排焦，即用多道閘門交替開閉或振 動給料器與多道閘門組合方式，這種排焦裝置的結(jié)構(gòu)和程度控制較復(fù)雜，且還造 成十熄焦槽內(nèi)溫度壓力頻繁波動。日本新日鐵對此進(jìn)行了改進(jìn)，采用電磁振動給料器和旋轉(zhuǎn)密閥組合成連續(xù)排 焦裝置。實(shí)現(xiàn)了連續(xù)不間斷排焦，克服了間歇排焦之不足。這種裝置結(jié)構(gòu)緊湊， 降低排焦設(shè)備高度5m左右。德國TOSA公司采用的是方形干熄槽，冷卻室下部設(shè)計(jì)為

10、多格溜槽，每格裝 有擺動式排焦裝置，通過擺動閥按順序連續(xù)排焦，也解決了間歇排焦溫度壓力不 穩(wěn)定的問題。3、采用旋轉(zhuǎn)接焦方式采用旋轉(zhuǎn)接焦方式是防止接焦裝焦偏析的措施，克服了過去采用矩形焦罐接 焦形式的焦粒偏析和裝焦布料的不均勻。其優(yōu)點(diǎn)除此之外有以下四點(diǎn)：一是圓形焦罐與矩形焦罐相比，在相同有效容積下，重量減輕，圓形焦罐的 有效容積比大，為88%，矩形為65%；二是由于重量減輕，提升機(jī)能力可降低，節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用；三是圓形焦罐受熱均勻，使用壽命相對延長；四是圓形焦罐接焦均勻，提升機(jī)導(dǎo)軌受力平衡，避免了矩形焦罐載荷不均對 一邊提升導(dǎo)軌的過度磨損。4、節(jié)能措施新日鐵采取在循環(huán)風(fēng)機(jī)后，即入爐前增設(shè)給水預(yù)

11、熱器，降低入爐氣體溫度。 德國TOSA在十熄槽冷卻室安裝水冷壁、水冷柵，都是為了提高冷卻效率的節(jié)能 措施，并使噸焦循環(huán)氣體量下降。采用水冷壁、水冷柵方式，氣料比降至每噸焦 1000m3，噸焦能耗13kWh，僅為前蘇聯(lián)十熄焦噸焦能耗的60%。5、鍋爐設(shè)備防止干熄焦廢熱鍋爐爐管磨損，是一個關(guān)鍵問題。近年來，采取了許多耐磨耐蝕技術(shù)措施，使鍋爐故障率大大降低，保證了干熄焦裝置的正常安全運(yùn)行。日本電價昂貴，為增加發(fā)電量提高效益，日本的干熄焦噸焦產(chǎn)汽量高達(dá) 600-700kg，蒸汽壓力10MPa以上。6、提高設(shè)備的可靠性采用無備用十熄焦方式，對設(shè)備可靠性、作業(yè)率要求更高。日本十熄焦設(shè)備 可以達(dá)到1.5年檢

12、修一次，作業(yè)率達(dá)到98%。干熄焦控制全部采用三電一體化方 式，實(shí)現(xiàn)了全自動操作。二、國內(nèi)干熄焦工藝應(yīng)用情況（一）基本概況我國十熄焦技術(shù)的應(yīng)用，始于上海寶鋼。1985年，上海寶鋼一期工程引進(jìn) 日本4*75t/h干熄焦裝置并正式投產(chǎn)運(yùn)行，這是我國最早引進(jìn)投產(chǎn)的干熄焦裝 置。同年，上海浦東煤氣廠引進(jìn)前蘇聯(lián)2*70t/h干熄焦裝置，并于1994年投產(chǎn)。 1991年和1997年寶鋼二期、三期采用日本技術(shù)的兩組4*75t/h十熄焦，2001 年首鋼采用日本技術(shù)的1*65t/h干熄焦裝置相繼建成投產(chǎn)，2003年馬鋼的干熄 焦工程被列入“九五”國家重大引進(jìn)技術(shù)消化吸引項(xiàng)目十熄焦消化吸收創(chuàng) 新“一條龍”項(xiàng)目工程

13、，是國內(nèi)第一條自行設(shè)計(jì)制造，國產(chǎn)化率達(dá)90%以上的十 熄焦裝置。此外，武鋼、鞍鋼、昆鋼、通鋼等國內(nèi)鋼鐵企業(yè)也都在進(jìn)行干熄焦工 藝的建設(shè)。迄今為止，國內(nèi)已有17套十熄焦裝置投入運(yùn)行。（二）國內(nèi)冶金焦化行業(yè)特點(diǎn)和干熄焦發(fā)展趨勢首先，我國是產(chǎn)焦大國，焦?fàn)t多，且爐組生產(chǎn)能力不一，十熄焦裝置應(yīng)同爐 組生產(chǎn)能力匹配，才能充分發(fā)揮資源和技術(shù)優(yōu)勢。起初我國引進(jìn)的干熄焦裝置以 70t/h和75t/h兩種規(guī)模為主，不能合理地與爐組生產(chǎn)能力匹配，且采用備用干 熄焦方式，從而增加了不必要的建設(shè)投資，影響干熄焦經(jīng)濟(jì)效益。以年產(chǎn)焦量 100萬噸焦化廠為例，配置2*75t/h 一組十熄焦裝置，以濕熄焦備用，其處理能 力富余

14、20%；對年產(chǎn)焦量70-80萬噸焦化廠，仍配置2*75t/h 一組十熄焦，處理 能力富余高達(dá)50%，顯然不合理，以十熄焦備用，能力富余更多，更不合理。因 此，我國干熄焦裝置必須根據(jù)生產(chǎn)能力形成系列，向大型化發(fā)展，開發(fā)100t/h 以上處理能力的干熄焦成為趨勢。以國外十熄焦大型化進(jìn)行來看，只有干熄焦裝 置大型化、高效化，才能降低投資成本，提高投資效益，干熄焦水平才能上一個 新臺階。第二，鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中的能耗大戶，隨著國家能源價格的調(diào)整，能源 消耗已占鋼鐵生產(chǎn)成本的30%左右。由于我國鋼鐵工業(yè)能耗較高，嚴(yán)重影響鋼鐵 工業(yè)的競爭力，隨著鋼鐵、能源價格與國際接軌，成為制約鋼鐵工業(yè)參與國際競 爭的

15、主要問題之一。因此，節(jié)能降耗成為自“九五”規(guī)劃以來冶金全行業(yè)的工作 重點(diǎn)。在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，煉鐵系統(tǒng)（鐵、煉、焦）占總能耗的50%以上，污染 也是最嚴(yán)重的。因此，煉鐵系統(tǒng)節(jié)能一直是冶金企業(yè)節(jié)能和環(huán)保的重點(diǎn)，而在煉 鐵系統(tǒng)中，最大的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)措施當(dāng)屬干熄焦，干熄焦具有節(jié)能、環(huán)保、提 高質(zhì)量的三重效益。我國機(jī)焦生產(chǎn)能力達(dá)到9000萬噸/a以上，其中冶金系統(tǒng)產(chǎn) 焦能力達(dá)到6000萬噸/&，但干熄焦率很低，建設(shè)十熄焦的市場需求很大。針對以上所述情況，近幾年來，在國家冶金技術(shù)發(fā)展政策引導(dǎo)下，干熄焦作 為重點(diǎn)節(jié)能推廣項(xiàng)目已經(jīng)得到冶金企業(yè)積極響應(yīng)，繼武鋼140t/h干熄焦項(xiàng)目之 后，馬鋼（125t/h）

16、、漣鋼（100t/h）、本鋼（121t/h）、包鋼（125t/h）等十 幾家企業(yè)曾計(jì)劃在十五期間建設(shè)100t/h以上規(guī)模十熄焦裝置。從這些在建和擬 建項(xiàng)目中可以看出，大型化、高效化、國產(chǎn)化是十熄焦發(fā)展的必然趨勢。我國自20世紀(jì)80年代引進(jìn)十熄焦技術(shù)以來，在中間近20年緩慢發(fā)展之后， 隨著技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能降耗、市場競爭形勢的要求，必將迎來一個新的建設(shè)高潮。（三）國內(nèi)部分廠家干熄焦設(shè)備運(yùn)行情況1、在寶鋼的應(yīng)用情況（1）基本概況我國第一套干法熄焦裝置即寶鋼干熄焦一期工程于1985年5月23日順利投 產(chǎn)，隨后又進(jìn)行了二、三期十熄焦工程?，F(xiàn)共有12座處理能力為75t/h的干熄 焦裝置在安全、正常地運(yùn)行著。

17、（2）運(yùn)行工藝參數(shù)處理能力：75t/h十熄槽主要尺寸：儲存室內(nèi)徑：6060mm預(yù)存室容積：200m3冷卻室內(nèi)徑：6800mm冷卻室容積：300m3裝入焦炭溫度：1000T050C冷卻后焦炭溫度：200-250C循環(huán)氣體量：1500Nm3/t焦循環(huán)氣體入口溫度：180-200 C循環(huán)氣體出口溫度：800 + 50C蒸汽產(chǎn)率：420-450kg/t焦蒸汽參數(shù)：46kgf/cm2,450C循環(huán)氣體組成：CO： 8%-10%； H : 2%-3%； O : 0%-0.2%； CO : 10%-15%； N : 70%-75%（3） 效益評估2222寶鋼干熄焦自1985年5月23日投產(chǎn)至1998年5月3

18、1日，一、二、三期十 熄焦共創(chuàng)造了如下經(jīng)濟(jì)實(shí)效：處理焦炭量3312萬噸；產(chǎn)生蒸汽量1924萬噸；發(fā) 電量 139347 萬 kWH。在十幾年的生產(chǎn)實(shí)踐中，寶鋼干熄焦裝置進(jìn)一步改進(jìn)和完善，體現(xiàn)出如下特 點(diǎn).：A、只建干熄焦，沒有濕熄焦寶鋼只建干熄焦，不建濕熄焦，就必須保證它百分之百的成功，并要持續(xù)安 全運(yùn)行，否則由于十熄焦的故障就會影響整個寶鋼的正常生產(chǎn)。國外一些工廠多 是在保留原有濕熄焦裝置的條件下建設(shè)十熄焦的。把原有濕熄焦作為備用，以確 保十熄焦在故障時仍能使焦?fàn)t正常生產(chǎn)，即十、濕兩套裝置并存。我國是在沒有 任何經(jīng)驗(yàn)的條件下，在寶鋼一期建設(shè)中就只建干熄焦，不設(shè)濕熄焦裝置作備用， 不能不說是個

19、大膽的決定。這樣既可避免轉(zhuǎn)換濕熄焦裝置后，焦炭質(zhì)量波動帶給 高爐的不利影響，又能減少管理的復(fù)雜性和增加除塵系統(tǒng)操作的難度，為我國十 熄焦建設(shè)走出了一條全新的道路。多年生產(chǎn)實(shí)踐證明，寶鋼干熄焦運(yùn)行已進(jìn)入穩(wěn) 定成熟階段，寶鋼已積累了一整套運(yùn)行、維護(hù)、檢修和管理方面的經(jīng)驗(yàn)。B、處理焦炭量之多在世界鋼鐵企業(yè)中名列前茅寶鋼12座十熄焦裝置，總處理焦能力為900t/h，可處理年產(chǎn)510萬噸焦炭， 不僅有效保證寶鋼高爐的用焦量，而且寶鋼干熄焦處理焦炭量約占我國機(jī)制焦炭 量的8%左右。這兩方面在世界鋼鐵企業(yè)中都是罕見的。隊(duì)十熄焦設(shè)計(jì)投產(chǎn)由全盤引進(jìn)到立足于國內(nèi)寶鋼干熄焦裝置一期工程全部由日本新日鐵公司引進(jìn)。二、

20、三期與一期相同， 也是建四組75t/h干熄焦裝置，是采取“立足于國內(nèi)”的方針，由國內(nèi)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì) 和組織投產(chǎn)。裝備中除了裝焦、排焦、大吊車、循環(huán)風(fēng)機(jī)以及電控和部分儀表由 新日鐵引進(jìn)外，其他均由國內(nèi)供貨，耐火磚、鑄石板、鋼結(jié)構(gòu)等100%由國內(nèi)供 應(yīng)。2、在濟(jì)鋼的應(yīng)用情況濟(jì)鋼干熄焦工程是原國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)立項(xiàng)的節(jié)能環(huán)保示范工程，是回收紅焦 顯熱和改善操作環(huán)境的一項(xiàng)先進(jìn)工藝技術(shù)。該工程1996年正式開工建設(shè)，1999 年3月建成投產(chǎn)，工程總投資約2.3億元。（1）設(shè)備情況濟(jì)鋼干熄焦工程是引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備，由烏克蘭國家焦耐院 和濟(jì)鋼設(shè)計(jì)院共同設(shè)計(jì)、合作制造，實(shí)現(xiàn)了對十熄焦技術(shù)、設(shè)備的消化、吸收， 設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到90%，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，是我國第一套國產(chǎn)化十熄焦裝置。濟(jì)鋼 干熄焦工藝由焦炭熄焦系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、鍋爐發(fā)電系統(tǒng)和環(huán)境除塵系統(tǒng)組成。它 包括2座70t/h的干熄爐、2座35t/h的余熱鍋爐、4臺630kWh和800kWh循環(huán) 風(fēng)機(jī)、2臺48t提升機(jī)等主要設(shè)備。設(shè)計(jì)年冷卻焦炭110萬噸，產(chǎn)蒸汽52萬噸， 發(fā)電3919萬kWh。（2）生產(chǎn)運(yùn)行情況濟(jì)鋼干熄焦由1999年3月開工以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)與完善