干法熄焦与湿法熄焦技术的对比分析详细介绍

干法熄焦与湿法熄焦技术的对比分析

摘要：本文概述了干法熄焦、湿法熄焦的工艺流程，介绍了干法熄焦的装置及各主要系统，并通过与湿法熄焦的对比，分析了干法熄焦的特点。

关键词：干法熄焦；湿法熄焦

1 前言

目前大多数焦化企业都采用传统的湿法熄焦技术，即将出炉的红焦用喷水的方式熄焦。这种熄焦方式不但使红焦携带的显热无法回收，造成能源严重浪费，而且在熄焦过程中产生大量的含酚、氰、氨、硫化物的废水、废气，废气中的粉尘、化学污染物，可漂移至数十里外，大气污染非常严重；而干法熄焦是用惰性气体在封闭的设备中将焦炭温度降至常温，降低了对环境的污染，且将红焦的显热回收利用，节能效果明显，焦炭质量得到改善，焦炭产率得到提高，优化了高炉生产。在钢铁工业中，干法熄焦技术是具有较***节能增效的技术措施。 2 干法熄焦的发展

近年来，由于能源危机的冲击及环保意识的增强，干法熄焦技术得到了较大的发展。它起源于瑞士，盛行于前苏联，再发展于日本。尤其近年日本在装置的大型化、自动化上取得了很大的进步。中国在1985年开始引进该装置。目前宝钢 、上海浦东煤气厂、鞍钢等单位已经引进了该技术，尤其宝钢二期工程除吊车 、循环风机、炉顶等装入装置、电控设备和部分仪表由新日铁公司组织引进外 ,设计、设备、施工和烘护开工全部立足于国内。可以说我国在吸收干法熄焦技术实现部分国产化上已经前进了一步。在国内有条件的企业推广干法熄焦技术显然具有重要的意义 。

3 湿法熄焦与干法熄焦概述

3.1 湿法熄焦概述

湿法熄焦设备主要包括熄焦车、熄焦塔、喷洒装置、水泵、粉焦沉淀池及粉焦抓斗等。推焦杆通过拦焦车上的导焦槽将炭化室内赤热的焦炭推至敞口的熄焦车上，熄焦车驶往熄焦塔，在熄焦塔下用清水或工业废水喷洒赤热的焦炭，使焦炭迅速冷却。熄焦过程中形成的大量水蒸气与熄焦塔两端开口处吸入的大量空气混合后夹带大量的水滴、焦粉以及酚、硫化物、氰化物、氮氧化物、一氧化碳等几十种化合物，从塔顶逸出，对环境造成严重的污染[1]。现有湿法熄焦工段工艺流见图1。

图1 现有湿法熄焦工段工艺流程图

3.2 干法熄焦概述

干法熄焦是利用温度不高的惰性气体(一般为燃烧废气)在干熄炉中与赤热红焦换热, 从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体的温度大大升高, 可高达 900℃, 将其送入蒸汽锅炉生产蒸汽。 然后, 再把经过锅炉被冷却的惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。 如此往复循环, 在实现了清洁熄焦的同时, 回收利用余热。

干法熄焦的工艺流程和主要设备如图2所示。装满红焦的焦罐车由电机车及横移牵引装置输送到提升机井架底部。提升机将焦罐提升到干熄炉炉顶, 然后把焦炭装入干熄炉。 在干熄炉冷却室中, 焦炭与惰性气体直接进行热交换。焦炭冷却至230℃以下后, 经排焦装置卸到带式输送机上, 再转输去筛焦系统。

冷却焦炭的惰性气体由循环风机通过干熄炉底的供气装置鼓入干熄炉, 在冷却室与红焦进行换热, 当排出干熄炉时, 气体温度约为 900℃。热的惰性气体经一次除尘器除尘后进入干熄焦锅炉换热, 再经二次除尘器除尘后, 由循环风机加压通过冷水预热器冷却至150℃, ***送入干熄炉循环使用。除尘器分离出的焦粉, 由专用输送设备将其收集在储槽内, 以备外运。干熄焦的装入、 排焦、 预存室放散及风机后放散等处的烟尘均进入干熄焦地面站除尘系统, 进行除尘后放散。[2]

图2 焦炉干法熄焦工艺流程

4 干法熄焦装置及其各主要系统

干熄焦装置的结购形式可分为下列四种基本类型：1）多室式干熄焦装置；2）桶式干熄焦装置；3）具有红热焦炭预贮室的槽型室式干熄焦装置；4）设在地下或地上的槽型室式干熄焦装置。

干熄焦装置包括机械系统、循环送风系统、自控系统、除尘系统、干熄槽、废热锅炉等。

机械系统包括运焦设备备及装料、卸料系统。这一部分为自动化操作。提升机要求有备用 ,以防发生故障时焦炭运输和倒运不及时 ,影响装置的正常工作 。装料系统应尽可能使焦炭块度分布均匀 。新技术采用钟罩式布料器来改善红焦分布不均的状况从而改善了换热的均匀性。装焦系统中设有除尘设备 ,净化后的气体通过风机、消音器和放散阀排入了大气 。卸料系统则要***密封性和连续性 。***密封可减少焦炭的烧损 ,而连续可***气体参数的稳定 ,这也直接关系到 以后蒸汽参数的稳定 。因而原来的间歇式排焦系统发展到由旋转密封阀和振动给料器组成的连续式排焦系统 。

循环送风系统，循环N2气的工作过程是：首先由循环风机经风帽引入熄焦

室，与红焦交换热量后经环形烟道出熄焦室，经一次除尘，送入锅护与给水交换热量，降温后的循环N2气经二次除尘后重新由循环风机引入再循环。要使干熄

焦系统能安全正常工作 ,其密封性就要得到良好***。排烟风机是循环送风系统中主要的动力设备，由于排烟风机对干熄焦装置能否安全工作起置关重要的作用，所以一般必须备有备用排烟风机。若不按规程，停止排烟风机或排烟风机出现故障而无备用，则可能引起爆炸和回火。在任何情况下，排烟风机停转都将使整个干熄焦装里长期停工。

自控系统，干熄焦装置是个自动化要求较高的装置。运焦、装、卸焦的自动化控制，排烟风机循环风量、放散阀放散量、零压力点的控制，循环气体中可燃气体组分的控制，预存室料位的控制等等都有重要的意义。

除尘系统，除尘设备可采用沉降槽与旋风除尘器相结合的二次除尘系统。除尘器的选择各单位根据自己的实际情况而有所不同。

干熄槽，又称熄焦室，是N2气与红焦交换热量的场所。从功能上看可分为

三个区：前室区、焦炭冷却区及循环气分布区。前室区起焖炉作用 ,调匀焦炭的成熟度，提高其物理机械性能。也使得焦炭能连续进入熄焦区，***了参数的稳定，减少了循环气的泄漏。在前室与冷却区之间设有导出热循环气的斜气道。随着千熄焦装置大型化的要求及冷却效率的提高，干熄槽的高径比也随之 由原来的1.2减小到0.85。干熄槽的前室区有放散阀,可人工调节和转移干熄焦装置的零压力点，以减少空气的吸入和焦炭的烧损。

废热锅护是将循环气体的热量传给给水并产生高温高压过热蒸汽的装置。废热锅炉可添外壳水冷壁。在废热锅护外壳上部设置成排的垂直水管，构成水冷壁 ,

用它代替隔热浇注料层，从而提高锅炉的热效率。有的锅炉设备在水管外包以耐磨陶瓷材料 ,以减轻锅炉的总重量。

5 对比分析干法熄焦技术特点

5.1投资与技术方面

常用的湿法熄焦是将赤热的红焦直接喷水熄灭，其投资较省，且技术简单、操作容易；而干法熄焦是利用惰性气体，在密闭系统中将红焦熄灭，而且配备了良好的除尘设施，其自动化水平较高，因此，干法熄焦投资要比湿法熄焦高出很多，且技术复杂、操作困难。

5.2节能降耗方面

炼焦终了后从焦炉中推出的红焦温度在900～1100℃，红焦所含显热相当于炼焦生产消耗总热量的38％～45％。传统采用水熄，红焦显热使水变成蒸汽散失而白白地浪费掉。而采用于法熄焦，每吨焦炭可产生压力4.5MPa的蒸汽0.5 t，回收能源折标准煤40～45 kg，可见干法熄焦比湿法熄焦具有***的节能效益。

5.3 保护环境方面

由于传统的湿法熄焦每熄lt红焦炭将要消耗0.45 t水，大量的水蒸汽直接排空，其中夹带着大量的粉尘及酚、氰硫化物等有毒、有害气体，严重污染大气及周围环境，同时腐蚀设备，采用干法熄焦可根本解决这种污染问题，改善环境质量。虽然干法熄焦及运送过程也会产生一些粉尘，但易于控制。

5.4 焦炭质量方面

常用的湿法熄焦，由于红焦被水急剧冷却，使焦炭的内部产生很大的热应力，从而形成了许多的网状收缩裂纹，致使焦炭强度降低。而采用干法熄焦，由于红焦要在干熄槽内停留4～5h，其中高温区2h左右，焦炭在高温医等于还在热闷。使焦炭别状裂纹减少；并且焦炭在于熄槽内由E往下运动互相摩擦，使其部分尖角磨掉，相当于初步整粒。使得焦炭的块度趋于均匀化，强度得到提高。国际上一般认为干法熄焦与湿法熄焦相比，焦炭质量改善情况为：抗碎强度M40可提高3％～8％；耐磨强度M10改善0.3～0.8％；焦炭反应后强度CSR改善3％～4％，

这意味着要得同样强度的焦炭可减少强粘结性煤的配比10％左右。此外，同样的焦炭经干法熄焦后用于炼铁，可使高炉炼铁焦比降低约2％，使高炉生产能力提高1％。由此可见，采用下法熄焦技术可以提高焦炭质量，降低成本，增加经济效益。[3]

6 干熄焦在中国的发展前景

干熄焦装置庞大，一次性投资较大，约为焦炉投资的35%～40% , 它回收的红焦热量转化为蒸汽和电力，在当前我国能源价格相对较低的情况下，其直接经济效益并不理想，其环境效益又难以量化，因此应综合考虑由于焦炭质量提高给炼铁生产带来的效益或保持同样焦炭强度，减少强粘结煤用量给焦化生产和资源