煤化工干熄焦

1.干熄焦简介

所谓干熄焦，是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓人干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。干熄焦在节能、环保和改善焦炭质量等方面优于湿熄焦。

2.干熄焦历史

干熄焦起源于瑞士，20世纪40年代许多发达国家开始研究开发干熄焦技术，采取的方式各异，而且一般规模较小，生产不稳定。进人60年代，前苏联在干熄焦技术方面取得了突破进展，实现了连续稳定生产，获得专利发明权，并陆续在其国内多数大型焦化厂建成干熄焦装置。到目前为止，前苏联有40％的焦化厂采用了干熄焦技术，单套处理量在50～70t／h。但前苏联干熄焦装置在自动控制和环保措施方面起点并不高。

20世纪70年代的全球能源危机促使干熄焦技术得到了长足发展。资源相对贫乏的日本，率先从苏联引进了干熄焦技术，并在装置的大型化、自动控制和环境保护方面进行改进。到90年代中期，日本已建成干熄焦装置31套，其中单套处理能力在100 t／h以上的装置有17套，日本新日铁和NKK等公司建成的干熄焦单套处理量可达到200 t／h以上；装焦方式采用了料钟布料，排焦采用了旋转密封阀连续排焦，接焦采用了旋转焦罐接焦等技术，使气料比大大降低，极大地降低了干熄焦装置的建设投资和装置的运行费用；在控制方面实现了计算机控制，做到了全自动无人操作；在除尘方面，采用了除尘地面站方式，避免了干熄焦装置可能带来的二次污染。日本的干熄焦技术不仅在其国内被普遍采用，同时它将干熄焦技术输出到德国、中国、韩国等国家，其干熄焦技术已达到国际领先水平。

20世纪80年代，德国又发明了水冷壁式干熄焦装置，使气体循环系统更加优化，并降低了运行成本。德国蒂森斯蒂尔奥托(TSOA)公司成功地将水冷栅和水冷壁置入干熄炉，并将干熄炉断面由圆形改成方形，同时在排焦和干熄炉供气方式上进行了较大改进，干熄炉内焦炭下降及气流上升，实现了均匀分布，大大提高了换热效率，使气料比降到了1000 m3／t焦以下，进一步降低了干熄焦装置

的运行费用。TSOA干熄焦技术在德国得到推广，同时该技术还输出到韩国和中国的台北。

干熄焦工艺发展至今，虽然出现了不同的形式，但基本工艺流程大同小异，只是在装焦、排焦、循环气体除尘等方面有所区别。具有代表性的有德国TSOA 公司设计的干熄焦工艺和日本新日铁设计的干熄焦工艺，这两种典型的干熄焦工艺在消化吸收前苏联干熄焦成熟技术的基础上都有所创新，形成各自的特点，并使干熄焦技术及其应用达到了较先进的水平。中国的鞍山焦耐院和首钢设计院，以及武钢、宝钢、首钢在吸收消化日本干熄焦技术方面做了一些有益的工作，并积累了较为丰富的经验。目前，全世界正在用于生产的干熄焦装置约130套。

3.从工艺角度看干熄焦优点和湿熄焦的不足

3.1湿熄焦的特点

煤在炭化室炼成焦炭后，应及时从炭化室推出，红焦推出时温度约为1000℃。为避免焦炭燃烧并适于运输和贮存，不能直接送往高炉炼铁，必须将红焦温度降低。一种熄焦方法是采用喷水将红焦温度降低到300℃以下，即通常所说的湿熄焦。传统湿熄焦系统由带喷淋水装置的熄焦塔、熄焦泵房、熄焦水沉淀池以及各类配管组成，熄焦产生的蒸汽直接排放到大气中。

传统湿熄焦的优点是工艺较简单，装置占地面积小，基建投资较少，生产操作较方便。但湿熄焦的缺点也非常明显，其一，湿熄焦浪费红焦大量显热，每炼1 t焦炭消耗热量约为3．15～3．36 GJ，其中湿熄焦浪费的热量为1．49 GJ，约占总消耗热量的45％；其二，湿熄焦时红焦急剧冷却会使焦炭裂纹增多，焦炭质量降低，焦炭水分波动较大，不利于高炉炼铁生产；其三，湿熄焦产生的蒸汽夹带残留在焦炭内的酚、氰、硫化物等腐蚀性介质，侵蚀周围物体，造成周围大面积空气污染，而且随着熄焦水循环次数的增加，这种侵蚀和污染会越来越严重；其四，湿熄焦产生的蒸汽夹带着大量的粉尘，通常达200～400 g／t，既污染环境，又是一种浪费。

3.1.1工艺流程图

湿法熄焦工艺流程

为解决湿熄焦存在的问题，各国焦化工作者进行了不懈的努力，对湿熄焦装置及湿熄焦工艺不断进行改进，改进的湿熄焦工艺主要有两种。

(一)低水分熄焦

低水分熄焦系统主要由工艺管道、水泵、高位水槽、一点定位熄焦车以及控制系统等组成。在低水分熄焦过程中，通过专门设计的喷头以及不同的水压往一点定位熄焦车内喷水使红焦熄灭。水流经过焦炭固体层后，再经过专门设计的凹槽或孔流出，足够大的水压使水流迅速通过焦炭层，达到熄焦车的底板，并快速流出熄焦车。当高压水流经过焦炭层时，短期内产生大量的蒸汽，瞬间充满了整个焦炭层的上部和下部，使焦炭窒息。

低水分熄焦工艺在熄焦初期的10～20 s内使用低压水，在熄焦后期的50～80 s内采用高压水来代替传统湿熄焦的喷淋式分配水流。熄焦水源由高位水槽提供，高位水槽出来的熄焦水由一台小型的PLC机控制气动阀门的开度自动控制其水压和流量。

低水分熄焦工艺可节约熄焦用水30％～40％；同时还可以降低并稳定焦炭水分，从而有利于稳定高炉的生产；此外，还可以降低熄焦过程中随蒸汽带走的粉尘排放量，传统湿熄焦粉尘排放量为200～400 g／t，而低水分熄焦粉尘排放量可降为50 g／t左右。

(二)压力蒸汽熄焦

压力蒸汽熄焦系统主要由工艺管道、水泵、熄焦槽、旋风分离器、余热锅炉以及控制系统等组成。在压力蒸汽熄焦过程中，红焦由炭化室推入下部具有栅板的熄焦槽内，装满红焦的熄焦槽盖好后移至熄焦站，然后有控制地通入熄焦水，水从熄焦槽上部的盖子处通入，水压和水量由1台小型的PI￡控制。水与红焦接触产生的蒸汽强制向下流动而穿过焦炭层，使焦炭进一步冷却，同时所夹带的水滴进一步气化。采用压力蒸汽熄焦可得到压力为0.05MPa的水蒸气和一定数量的水煤气，该气体由熄焦槽下部引出，经旋风分离器除去所夹带的焦粉后，可送至余热锅炉回收热量并分离出水煤气。

上述两种改进后的湿熄焦工艺，虽然在某些方面缓解了传统湿熄焦的不足，但还不能从根本上解决能源浪费、环境污染以及焦炭质量差等方面的问题。