焦炉新工艺

炼
焦
新
工
艺
化工11-2班：张广明10号
摘要：随着我国钢铁工业近几年来迅速发展,大中型钢铁企业不断建设大容积的现代化高炉,设备的大型化使得高炉料柱增高、入炉料压缩率升高,高炉透气性变差,对焦炭质量提出了更高的要求。

而我国优质炼焦煤资源趋于紧缺。

并且炼焦行业是一个高耗能行业，随着我国对环保的逐渐重视，炼焦行业需要减低耗能，提高自动化水平。

因此炼焦行业产生了一些新工艺解决以上两点问题。

一、顶装焦炉的新技术
我国顶装焦炉和国外差距相对较小。

随着焦炉大型化作为炼焦技术的发展方向，已经得到国内外焦化行业的广泛认同。

超大容积焦炉采用的一体化熄焦车、远程切换交换传动装置、集气系统气动执行机构、柔性传动上升管清扫装置等新技术，可以大大提高焦炉工艺设备和机械装备的自动化、智能化和安全操作水平。

1、一体化熄焦车
一体化熄焦车是将熄焦车和电机车一体化，包括一体化干熄焦焦罐车及一体化湿熄焦车2种，与常规的单独电机车相比，具有如下优点：
（1）能够产生足够的牵引力，满足超大容积焦炉牵引负荷大的要求。

（2）驱动方式采用多个小功率电机驱动代替常规电机车采用的2台大电机驱动，电机备用性好，走行平稳，易于检修和更换。

（3）加速度大，即启动、停止迅速，解决了超大容积焦炉多孔炭化室对应1套干熄焦装置形成的干熄焦操作紧张的问题。

（4）制动迅速平稳，停车位置准确。

制动方式采用盘式制动代替常规的气闸制动。

（5）易于实现有人监视，无人操作的焦炉机械自动化操作。

2、远程切换交换传动装置
焦化厂普遍采用焦炉煤气加热和混合煤气加热2套系统。

平时使用混合煤气加热，在高炉休风、高炉煤气供应出故障时转换为焦炉煤气加热。

2套系统相互切换时的操作为人工手动操作，工作量大，耗时较长，且更换过程的安全性差。

采用液压交换机及其交换传动装置完全可以避免焦炉加热煤气种类转换时的人工操作。

该系统由常规的2个油缸增至8个油缸；交换传动装置由焦炉煤气交换、混合煤气交换、废气交换、煤气蓄热室风门拉杆、空气蓄热室小风门拉杆或切换拉杆5个系统组成。

3、集气系统设备气动执行机构
目前国内6m及7m焦炉集气系统设备均采用手动操作或由装煤车油缸机械关闭,其气动执行机构操作是在每个上升管的水封盖及水封阀盘处各设1个气缸。

过装煤车或中控室向各气缸发信号实现单孔炭化室水封盖及水封阀的开闭控制。

设置气动阀门通过装煤车或中控室控制高低压氨水三通球阀的切换，集气系统设备采用气动执行机构开闭可完全避免人工操作强度大、装煤车操作效果不佳的问题，实现对集气系统各设备的无人操作，减轻炉顶恶劣工况下繁重的体力劳动，为焦炉无人操作创造条件。

4、新型上升管清扫机构
国内外上升管清扫除采用压缩空气或蒸汽除碳外，也有设在装煤车上的链条重锤式机构等。

受炉体膨胀不一致造成上升管偏斜的影响，链条重锤式清扫机构容易损坏上升管衬砖及底部座砖。

目前使用情况较好的清扫技术是一种柔性传动和电动旋转清扫头相结合的清扫装置，由带清扫头的清扫杆、清扫杆传动台车、移动台车和电缆卷筒组成。

因其对上升管倾斜的适应性较好，有上下限控制，故对衬砖的损坏也较小。

此项技术的应用将解决多年来焦炉上升管清扫困难的问
题。

二、捣固焦炉采用的新技术
我国捣固焦炉技术发展较慢，与其它国家有较大技术差距。

我国捣固焦炉技术，多是国外淘汰技术，采用固定站式捣固装煤，装煤烟气处理采用消烟车方式，几乎全是人工手动操作及移动捣固装煤饼倒塌率高达1%~10% ，难推焦多，焦炉连续生产困难，捣固装煤机械技术水平低，由于固定站式捣固焦炉没有备用设备，机械检修和发生事故时无法生产，采用国内捣固装煤机械技术，不能满足高炉炼铁对焦炭不间断的需要&在同样的配煤比下,捣固焦炭与常规顶装焦炭相比,其抗碎强度Ｍ40提高1～6百分点,耐磨指标Ｍ10改善2～4百分点。

捣固炼焦生产的焦炭块度均匀,大块焦炭较少,粉焦(小于10ｍｍ)减少,耐磨指标Ｍ10明显改善。

捣固炼焦工艺可多用弱粘结性煤,少用强粘结性煤,通常的情况下,普通工艺炼焦只能配入气煤35%左右,而捣固炼焦工艺可配入气煤55%左右。

此外,捣固炼焦工艺煤料的粘结性可选范围宽,多用一些低粘结性煤料,经过合理的配煤,也可以生产出高质量的焦炭。

由此表我们可以看出中国捣固炼焦与发达国家的差距。

我国捣固炼焦存在的主要问题1)煤饼掉角、局部倒塌;2)推送煤饼时机侧严重冒烟;3)捣固装煤膨胀压力大。

解决问题有以下几点新技术：
1、新型装煤烟尘治理方法。

采用Ｕ型管导烟车(ＣＧＴ车),配高压氨水装煤喷射,使装煤烟尘从三个炭化室流向集气管,烟尘治理效果好,生产操作简便、稳定;
2、为减少装煤饼时机侧冒烟,在装煤推焦机上安装有活动的炉门密封框,在装煤过程中,依靠可变形的密封设备,使煤饼和炉门框之间充分密封,减少烟尘外泄;
3、将上升管、集气管和吸煤气道设置在焦侧,方便装煤烟尘的引出;
4、在机侧和焦侧炉门设置炉头吸烟尘装置,减少炉门打开时烟尘的外冒。

机侧将炉门烟尘吸至推焦机上的烟尘处理装置;焦侧炉门烟尘吸至集尘管,导入推焦除尘地面站;
5、配置煤饼切割机、刮板运输机及胶带运输机。

一旦出现煤饼倒塌现象, 可以快速对余煤进行处理,减轻工人的劳动强度,尽可能减少由于一孔炭化室煤饼倒塌对整个炉组生产操作的影响;
6、拦焦机改型。

取消拦焦机第三轨,使拦焦机横跨在熄焦车上,彻底解决带集尘罩拦焦机的走行不平衡问题,并使焦侧操作台宽阔、安全;
7、采用ＳＣＰ机(捣固———装煤———推焦一体车),在车上捣固,同车装煤,同车推焦,节省了分体车接煤饼和车体移位的时间,实现了炉组多孔化;
8、增加炭化室宽度,降低煤饼高宽比,增加煤饼的稳定性,减少煤饼倒塌的几率;
9、设计时,选择适宜的炭化室中心距、炉顶厚度、炭化室墙厚度、立火道隔墙厚度等,增大炉体强度,提高炉墙极限侧负荷(ＳＵＧＡ值),使其能承受煤饼的膨胀压力,延长炉体寿命。

三、焦炉环保新技术
1、调湿煤技术
煤调湿，是将炼焦煤料在装炉前去除一部分水份，保持装炉煤水份稳定在6%左右，然后装炉炼焦。

按热源不同煤调湿工艺主要有以下几种型式：
1）用导热油为热源：导热油通过烟道换热器和上升管换热器吸收焦炉烟道气和荒煤气显热后温度提高至～210℃，然后在多管回转干燥机内与湿煤进行间接热交换。

与湿煤换热后的冷导热油再送回烟道换热器和上升管换热器循环运行。

2）用蒸汽作热源：用蒸汽作热源，在多管回转干燥机内与湿煤进行间接热交换。

世界上采用这种工艺的煤调湿（CMC）装置最多，有成熟可靠的经验。

其设备紧凑、占地面积小、运转平稳，但操作运行费用较高。

3）用焦炉烟道气作热源：利用焦炉烟道气作为热源，通过流化床干燥机将装炉煤进行直接加热干燥。

这种煤调湿装置，节能效果显著，但除尘和整个装置的操作较复杂。

煤调湿技术的特点是：
1）采用煤调湿技术，煤料含水量每降低1%，炼焦耗热量就降低62.0MJ/t（干煤）。

当煤料水分从11%下降至6%时，炼焦耗热量节省310MJ/（t干煤）；2）装炉煤水分的降低，使装炉煤堆密度提高，干馏时间缩短，因此，焦炉生产能力可提高
7%～11%；
3）改善焦炭质量，其DI 可提高1～1.5 个百分点，焦炭反应后强度CSR 提高1～3 个百分点；在保证焦炭质量不变的情况下，可多配弱粘结煤8%～10%；4）煤料水分的降低可减少1/3 的剩余氨水量，相应减少剩余氨水蒸氨用蒸汽1/3，同时也减轻了废水处理装置的生产负荷；
5）采用焦炉烟道气进行煤调湿，其社会效益是减少温室效应，平均每吨入炉煤可减少约35.8kg 的CO。

2、焦炉烟道废气余热回收技术
目前我国烟道废气余热回收主要是在地下主烟道翻板阀前开孔，将主烟道路热烟气从地下主烟道路引出，经余热回收系统换热降温后，将热烟气降至约160℃，经锅炉引风机再排入主烟道翻板阀后的地下烟道，经烟囱排空。

余热回收系统由软化处理装置、除氧器、水箱、除氧给水泵、锅炉给水泵、中温热管蒸汽发生器、软水预热器、低温热管蒸汽发生器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表、锅炉引风机等组成，并且相互独立。

余热回收设备主要特点：
1）传热系数高。

废气和水及水蒸气的换热均在热管的外表面进行，而且废气热管外侧为翅片，这样换热面积增大，传热得到强化，因而使换热系数得到了很大的提高；
2）防积灰、堵灰、抗腐蚀能力强。

通过调节热管冷热段受热表面的比例，可以调节管壁温度，使之高于烟气露点温度或最大腐蚀区；
3）冷热气流完全隔开，有效防止水汽系统的泄漏。

在运行时，由于废气的大量
冲刷，即使管子受到一定的损坏，也不会造成冷侧的汽水泄漏到热侧，确保了系统的安全运行，这也是该设备有别于一般烟道中余热回收设备的最大特点；
4）阻力损失小，可以适用于老机组的改造。

一般情况下，增加了余热回收设备，热废气的阻力增加在800Pa 左右；
5）单根或多根热管的损坏不影响设备整体使用。

总结
我国已形成常规顶装焦炉、捣固焦炉、热回收焦炉直立干馏炉,形成世界上最为完整的焦炉体系，其工艺技术装备大型化已成为发展的主方向，焦炉发展趋势是逐步向现代化大型焦炉并不断设计新技术，形成对环境友好，可持续发展的新型炼焦技术。

参考文献：《超大容积顶装焦炉采用的几项新技术》《捣固炼焦技术的发展和应用》《国内焦炉节能环保新技术应用评述》《焦炉技术发展进步展望》。