焦炭生产工艺与技术指标三)

20．热回收焦炉的工艺流程

热回收焦炉是指炼焦煤在炼焦过程中产生焦炭，其化学产品、焦炉煤气和一些有害的物质在焦炉内合理地充分燃烧，回收高温废气的热量用于发电或其他用途的一种焦炉。目前热回收焦炉已经进入《焦化行业准入条件(2008 年修订)》管理序列。

清洁型热回收焦炉是由多个焦炉组、热回收装置、烟气脱硫除尘装置以及尾气集中排放简组成；工艺流程采用捣固装煤、炉内引火、二次燃烧、负压运行生产；在连续炼焦过程中不产生焦化废水，并可实现余热有效回收利用和废气低污染排放的一种炼焦炉。每个焦炉炉组由多个可互相引火的炼焦室组合而成，具有共用总烟道进行二次燃烧并与热回收装置相联通的炼焦生产单元。炼焦室具有炼焦煤同室加热、炭化和熄焦功能，在主燃烧室中以贫氧气分层、分隔燃烧层与结焦层，通过两侧立火道、底火道、分烟道与炉组总烟道相联接，在负压情况下实现二次燃烧，并实现炼焦煤上下与两侧四向加热成焦的一个封闭空间；在炼焦过程中经二次燃烧后的高温烟气，通过废热锅炉回收余热生产蒸气，并对其热能加以利用。一般配套发电机组用以发电，对热能回收利用后的尾气采用脱硫除尘加以净化处理，对熄焦废水采用沉淀工艺加以净化后实现循环闭路使用，不产生焦化废水外排，是一种新型的大容积焦炉。

21．清洁型热回收焦炉的优势

清洁型热回收焦炉与传统的大机焦炉相比，具有如下优势：

（1）提高煤炭资源的综合利用水平。清洁型热回收焦炉配煤要求生产冶金焦焦煤配入量不大于 20％～25％，弱粘煤与无烟煤不低于 50％；生产铸造焦焦煤配入量不大于 50％，弱粘煤与无烟煤配入量不低于 40％，与传统大机焦比，弱粘煤比例大大提高，还可以配入无烟煤用以炼焦。目前焦煤资源越来越少，有利于节约宝贵的肥焦煤资源。另外，肥焦煤与弱粘煤在价格上有明显的优势，每吨差价至少在 200 元以上，大大地降低了焦炭成本，以规模 60 万吨的焦化厂计，采用清洁型热回收焦炉炼焦用煤成本每年可降低4800 万元以上，有力地提高焦炭企业的经济效益。同时可以较灵活地改变炼焦配煤和加热制度，并根据需要生产不同品种的焦炭，如高炉焦、铸造焦、化工焦等。

（2）减少环境污染，有利于环境保护工作实施。热回收焦炉采用焦炉炭化室负压操作，炉内负压低于-lOPa，调节烟气燃烧气氛并防止大气污染物向外泄漏，与传统的大机焦正压操作相比，杜绝了跑烟冒火，杜绝了原传统大机焦产生的苯化口等大气污染物外排，从而彻底改善了焦化厂大气环境。清洁型热回收焦炉熄焦水闭路循环使用，杜绝了废水外排。与传统大机焦比，不产生由于后序化生产工序而产生的含酚、含氰等焦化废水，彻底的改善了焦化厂所在区域的水环境。

（3）提高焦炭产品质量。由于采用大容积捣固炼焦，炼焦煤堆密度在O.98g／cm3以上，且由于扩大炼焦煤以外的弱粘煤、无烟煤的加入，更有利于控制焦炭的灰分、硫分，相较传统大机焦的焦炭产品质量更好。

（4）有利于减少基建投资和降低炼焦工序能耗。清洁型热回收焦炉与传统大机焦相比达到或超过传统大机焦的机械化水平，实现焦炉装煤、出焦、熄焦、捣固机械化，但是由于没有传统焦炉的化产回收、煤气净化、循环水、制冷站等工序，也没有污水处理等环境保护的尾部治理措施，生产过程能耗较低。同时，由于焦炉配套的辅助生产设施和公用设施少，建设投资低，建设速度快，一般情况下基建投资为相同规模的传统焦炉的 50％～60％，建设周期为 7～10 个月，生产全过程操作费用较低，维修费用也较少。

22．焦炉大型化发展

焦炉增加炭化室室容积的办法是可以提主焦炉高度(如由4.3m 升高到 6m)，也可以增加炭化室宽度。增加焦炉炭化室容积的好处是提高装炉煤的散密度(煤进入高的炭化室下落时间长，动能增大致)使煤压实，炭化室的宽度增大，减少了煤对炭化室炉墙的“边壁效应”，煤饼加大后热态煤颗粒之间接触点多，热解液相产物和气象物多，膨胀压力大，利于煤的表面粘接和界面反应，实现提高焦炭质量和节约能耗。大型焦炉自动化水平高，生产出焦炭质量稳定，劳动产率高，成本低。使用同样煤种炼焦，6m焦炉生产的焦炭比 4.3m焦炉的M40要高 3%～4%，M10降低 0.5%。早在 1927 年，德国斯蒂尔公司在鲁尔区的诺尔斯特恩炼焦厂就成功地建成了一座炭化室高 6m，长 12.5m，宽 450mm的焦炉。近几年来，国内外大型焦炉发展的标志是：炭化室高由 4m左右增到 6m～8m，长由13m左右增到 16m～17m，每孔炭化室的容积由 25m3

增加到 50m3左右，每孔炉一次装煤量由 20t增到 40t。当前，6m高以上的焦炉约有 5000 多座。如日本、法国、德国、前苏联等，均设计或建成高达 7m以上的焦炉,其中以德国考伯斯公司设计的8m高的焦炉为最大。

由此可见，焦炉正趋于向大型化发展。经过总结和分析计算，证明焦炉大型化有许多有点：

（1）基建投资省，以年产相同的投资比较，6m 高的焦炉约为4m 高焦炉的 85%～87%。这是因为前者的炭化室孔数减少了，所以相应使用的筑炉材料和护炉铁件也少了；由于出炉次数减少，所需的焦炉机械套数也减少，炭化室高度不同的焦炉的技术

经济指标的比较见下表。

表 4 炭化室高度不同的焦炉的技术经济指标

（2）人工费用（生产费用）低。例如，炭化室高 6m 的焦炉与 4m 高的焦炉比较，由于每个人每班可多处理 60%的煤料，可使劳动力得到更有效的利用。从而降低了生产费用。以焦炉寿命为20a～25a 计，所节省的装煤费用差不多就是整座焦炉的投资。

（3）装修费用低。据报道，4m 和 5m 高的焦炉，其维修费用分别比炭化室高 6m 的焦炉高 18%和 15%。

（4）占地面积少。通过单位地面装煤量的计算可知，年产量相同时，每炼 1t 焦，小焦炉占地面积约多 42%。

（5）热损失低，热工效率高。

（6）由于高炭化室内煤料堆密度较大（约大 4%），炼出来的煤炭质量有所改善，可以配更多的年轻煤炼焦。焦炉大型化，不意味着焦炉各部位尺寸可以任意加大，必须对炭化室的长、宽、高合适尺寸进行研究。综合各种研究结果，今后焦炉大型化发展的趋势大体上稳定在如下水平上：炭化室高度在 7m 左右，炭化室长度不超过 17m，炭化室平均宽为 450mm左右。

23．低水分熄焦（LOMO）、稳定熄焦（CSQ）、干熄焦机理与特点

低水分熄焦的原理是在整个熄焦过程中，按熄焦水流量大小分段进行供水，即变流量喷水熄焦。熄焦水流有两种流速，在熄焦开始时为低流速，水的流速是高流速的 40％～50％，冷却顶层焦炭，起到冷却焦炭表面的作用；之后，水流增至高流速，熄焦水接触到红焦时，水变成蒸汽时的快速膨胀力使蒸汽向上流动