焦炉

焦炉选型
一、焦炉选型原则
焦炉的选型的原则：首先考虑焦炉生产的焦炭是否满足高炉生产的需要，其次再从焦炉工艺技术、投资、生产成本、环保等方面进行综合比较选择最适合匹配高炉生产的型号。

高炉容积越大，冶炼周期就越长，对焦炭反应后强度要求就越高；而且随着高炉为降低成本追求高煤比、低焦比，焦炭在高炉内的“骨架”作用就越来越重要。

这些都要求焦炭的冷、热强度处于合理的范围，才能满足高炉运行对焦炭质量的要求。

以下表1是大高炉对焦炭热性能要求；表2是国内大、中型焦化焦炭质量统计。

表1：大高炉对焦炭热性能要求（资料来源：世界金属导报2008-10-21第10-11版）
表2：国内大、中型焦化焦炭质量统计（资料来源：万方数据）
我厂现用焦炭70%左右是鑫跃焦化厂焦炭，鑫跃焦化厂是典型的4.3m焦炉，其2008年指标状况如表3：
表3：鑫跃焦化2008年质量指标（资料来源：炼铁厂技术分析）
从上表可以看出鑫跃焦化4.3m焦炉热反应性能CRI在29.1—34.13，热反应后强度CSR在46.25—53.4。

冷态强度也较大、中型焦炉有一定差距，而且它的单孔容积较小，推焦次数较多，使其质量较差的机头焦较多，质量稳定性差，生产成本高。

因此1000m3及以上高炉为保持高炉的稳定顺行，新建系统不采用
4.3m焦炉与之匹配。

二、国内焦炉的现状
国内与1000m3及以上高炉配套的焦炉现在主要是6m焦炉、7m焦炉、7.63m 焦炉三种。

（国外有8m焦炉），另外有一部分大型捣鼓焦炉也在兴建中。

几种焦炉的基本情况如表4：
表4：国内焦炉现状（资料来源：世界金属导报第46卷总第1904期）
2007年我国新建焦炉投产41座，新增产能2163万吨。

其中炭化室大于6米（含5.5米捣固焦炉）23座，产能1435万吨，占新增产能的66.3%，主要匹配1000 m3以上高炉的投产。

三、6m焦炉
（一）、6m焦炉的技术特点
宝钢分别于1985年、1991年、1997年建设的第一、二、三期共12座6m 焦炉比较典型的反映了6m焦炉的发展及特点：。

（二）6m焦炉分析
1、6m焦炉1985年开始从日本引进，经过两到三年时间消化、吸收实现国产化，现运行或在建100座，设计、制造、安装技术比较普及和成熟。

2、与7m焦炉、7.63m焦炉比较6m焦炉燃烧方式相对简单只是异位燃烧，燃料利用率低，生产成本相对较高。

3、由于燃烧方式造成废气中NOx的含量较7m焦炉、7.63m焦炉高，环保压力较大。

4、6m焦炉操作工艺及操作技术研究比较多，与7m焦炉、7.63m焦炉比较是各种工艺技术最成熟的一种焦炉。

四、7m焦炉
（一）7米焦炉的开发和投产
1、2005年中冶焦耐工程技术有限公司开发了JNX70-2型（炭化室宽450毫米）7米焦炉。

JNX70-2型7米焦炉是双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入、下调的复热式焦炉。

2、2007年为适应严格控制烟道废气中NOx量的要求降低污染物排放，开发了JNX3-70-1型。

它也是是双联火道、废气循环、多段加热、焦炉煤气下喷、贫煤气和空气侧入、下调的复热式焦炉。

它比JNX70-2型增加了多段加热措施，降低废气中NOx的排放。

JNX3-70-1型加热时贫煤气和空气侧入分三段供给，焦炉煤气加热时空气分三段供给，降低燃烧强度进而降低燃烧温度，减少NOx的生成。

JNX3-70-1型焦化室500毫米，炉墙厚度减薄为950毫米，提高烧结速度、改善结焦性能、减少焦煤配比、降低炼焦煤成本。

7m焦炉技术参数如表5：
表5：7m焦炉技术参数（资料来源：世界金属导报）
JNX70-2型JNX3-70-1型焦炉技术参数
（二）7米焦炉分析
1、年产150万吨7米焦炉比6米焦炉泄漏口数量减少20%，密封面长度减少13.3%，每天打开泄漏口次数分别减少21%和28.6%。

从而大大减少有害气体的排放量。

（资料来源：世界金属导报）
2、能满足强粘结性煤缺乏的国家和地区生产大型高炉用焦炭的质量要求。

3、降低了污染物的排放量，能显著改善焦炉生产的环保水平。

4、为保证7m焦炉高向和长向加热的均匀性，采取了以下几项措施：
① 采用了双联火道、废气循环的加热方式，在总结JN60型焦炉、8m试验焦炉以及国外大容积焦炉高向加热经验的基础上，不仅加大了废气循环量，而且还设置了焦炉煤气高灯头，保证了高向加热的均匀性。

② 在总结国外大容积焦炉的斜道口大小及其排列方式和国内下调焦炉生产经验的基础上，计算确定了斜道口的开度和排列，保证了焦炉长向加热的均匀性。

③ 蓄热室采用分格和篦子砖可调的结构，可使气流在蓄热室内合理地分配，大大减少了气流的偏析，增加了格子砖的冲刷系数，降低了废气的温度，提高了焦炉的热工效率。

④ 为了确保边火道的加热符合要求，边蓄热室、蓄热室封墙、炉头斜道出口和炉头立火道都采取了特殊的结构，以确保焦饼的均匀成熟。

⑤ 蓄热室设有可调节的篦子砖，斜道口设置了可更换的调节砖，焦炉的调节简单易行、准确可靠，保证了高向加热的均匀性。

5、为延长焦炉炉龄，提高环保水平，在焦炉结构上采取了如下的改进措施：
① 改进了蓄热室主墙、单墙、隔墙和封墙的结构，保证了墙的严密性和整体性，减少了一氧化碳的排放量，提高了焦炉的热工效率。

② 新设计焦炉的炭化室墙面砖在继承了JN系列焦炉优点的基础上，提高了炭化室墙面砖的抗剪强度，降低了炭化室墙面砖损坏的可能性, 提高了炭化室墙面砖的严密性，减少了炭化室和燃烧室之间的窜漏，尽可能地减少了炭化室墙面砖的砖型数量，以节省投资和便于维修。

③ 改善了燃烧室立火道隔墙的结构，以保证燃烧室的整体性和立火道之间的严密性。

④ 采用加大废气循环量和设置焦炉煤气高灯头的措施后，既可保证炭化室高
向加热的均匀性，又可减少NOx的产生量。

⑤ 重新设计的炉顶结构可减少炉顶的散热，改善炉顶的操作环境。

合理的装煤孔布置和装煤孔结构，既可减少装煤时阵发性污染物的排放量，又可保证均匀装煤，以达到减少平煤操作次数、减少污染物排放的目的。

⑥ 蓄热室采用两个火道为一格的结构，斜道高度增加到900mm，避免了立火道火焰对蓄热室顶部格子砖的直射，有效降低了蓄热室顶部格子砖的温度。

6、为提高煤的结焦性能，炭化室采用了宽度为450mm的窄炭化室，炉墙厚度也减薄到95mm ，以达到提高炭化室结焦速度、减少焦煤配比、降低炼焦煤成本和提高经济效益的目的。

7、燃烧室墙具有足够的稳定性和强度。

计算表明，7m焦炉炉墙的极限侧负荷为9066Pa，比国内现有的6m焦炉有了较大的提高。

8、焦炉所用材料的选用和砖型图的设计都进行了精心的考虑，60孔的7m焦炉炉体用耐火材料具有易采购、制砖成品率高、便于施工等特点，完全称得上是适合中国国情、技术先进的新型焦炉。

（以上2—8条资料来源中冶焦耐网页）
五、7.63m焦炉
（一）7.63米焦炉的建设和运行
1、建设情况：兖矿引进德国Kaiserstuh焦化厂2×60孔7.63米焦炉（年产200万吨）；太钢、马钢、武钢、首钢曹妃甸和沙钢分别从德国Uhde公司和Schalke 公司引进13座7.63米焦炉和四大车技术，与4000立方米以上高炉配套。

2、运行情况：兖矿、太钢、马钢、武钢的8座7.63米焦炉已分别于2006—2007年投产；炭化室宽度平均590毫米；适用于粘结性好，挥发分较低的配煤，当入炉煤配入65%-70%强粘结性焦煤或肥煤时可生产出4000立方米高炉所需的冷态和热态强度较好的优质焦炭；当入炉焦煤挥发份24±1%、水分﹤10%时实现无烟装煤。

（以上（一）资料来源：世界金属导报）
（二）7 .63 m焦炉分析
1、 7 .63 m焦炉炉体严密性好，但异型砖多，有些砖的成品率极低，甚至
不到50%。

焦炉加热水平设计不合适，炉顶空间温度高，Proven(单个上升管压力控制)系统很复杂，这对焦油质量有一定影响。

高向加热设计的调节手段较多，但可操作性较差并使得炉体结构复杂等问题皆值得讨论或有待于改进。

2、 7 .63 m焦炉使用了许多新技术，但是这些新技术有的值得借鉴，有的尚需讨论其有效性和必要性，而复杂的炉体结构对焦炉生产操作和寿命是否有影响也需要进一步实践验证。

太钢 7 .6 3m焦炉机械硬件由大重制造，关键控制设备以及控制软件由德国SCHALKE公司提供。

（以上（二）资料来源：万方数据）
六、捣鼓焦炉
以下焦炉部分为第46卷总第1905期
（一）捣鼓焦炉的特点及发展
1、上世纪我国只在大连、抚顺、镇江等地有炭化室高3.2米和3.8米小型搗固焦炉，总计不到20座，2000年我国开发了炭化室高4.3米、宽500毫米搗固焦炉。

现在我国投产的搗固焦炉已超过360座，炼焦生产能力接近0.8亿吨，相当于每年少用强粘结性炼焦煤2400万吨。

2、我国自行开发了 5.5米搗固焦炉，中冶焦耐开发了JNDK55-05型和JNDK55-07型。

至2008年5月我国已有云南曲靖（4座）、山东铁雄（2座）、河南金马（1座）和河北旭阳（2座）共9座5.5米搗固焦炉。

我国已投产的360座搗固焦炉几乎都是建在独立的焦化厂，只有十几座建在中小型钢铁企业内。

3、2006年中冶焦耐开发了世界最高的6.25米搗固焦炉，在河北唐山佳华设计施工，预计2008年9月投产。

该工程为新建4*46孔炭化室高度6.25米，年产干全焦220万吨。

2008年昆钢、莱钢、旭阳也已决定建设6.25米搗固焦炉。

（二）捣鼓焦炉分析
搗固焦炉寿命不如顶装焦炉，搗固焦炉的稳定生产不如顶装焦炉；搗固焦炉装煤除尘效果不如顶装焦炉；国内外几乎还没有3000立方米以上高炉长期全部使用搗固焦炭的生产经验。

因此大高炉在主要工艺配置上选择捣鼓焦炉不是合适的选择。

七、焦炉新技术的应用
（一）、干熄焦技术的推广和大型化
1、干熄焦技术基本原理是：利用冷惰性气体在干熄焦炉中与红焦直接换热，从而冷却焦炭。

采用干熄焦可回收80%红焦显热，平均每熄1吨红焦可回收3.9MPa、450度蒸汽0.45—0.58吨，采用全凝机组发电，平均每熄1吨红焦净发电95—105kWh。

2、采用干熄焦可提高焦炭质量，降低高炉焦比。

在保持焦炭质量不变的情况下，采用干熄焦可在配煤中多用15%的弱粘结性煤。

采用干熄焦可以节水，宝钢的实践数据是平均每吨焦节水0.440吨以上，采用干熄焦技术可降低炼焦能耗50—60kgce/t焦。

3、我国最大的干熄焦200t/h2008年7月31日在唐山钢铁公司顺利投入运行。

我国在建和已投产的干熄焦装置126套，相当于和12012吨焦炭能力配套，相当于我国2007年机焦总量3.0537亿吨的39.3%，相当于我国2007年钢铁工业耗焦总量的41.7%。

世界各国正在施工和设计的干熄焦装置已超过300套。

（二）、煤调湿技术的推广
1、煤调湿技术是将炼焦煤料在装炉之前去除一部分水份，保持装炉煤水分稳定在6%左右然后进行装炉炼焦。

采用煤调湿技术，煤料水分每降低1%炼焦耗热能减低62.0MJ/t( 干煤)，当煤中水分由11%下降至6%时炼焦耗热量降低310 MJ/t( 干煤)，装煤水分的降低，使装炉煤堆比重提高，干馏时间缩短，因此焦炉生产能力可提高7%—11%；改善焦炭质量，使DI提高1—1.5%，焦炭反应后强度CSR提高1—3%，在焦炭质量不变的情况下，可多配弱粘性煤8—10%，煤料水分的降低可减少1/3的剩余氨水量，相当于减少剩余氨水蒸氨用蒸汽1/3，同时减轻了氨水蒸氨处理装置的生产负荷。

2、煤调湿技术使荒煤气中夹杂物增加、炉墙和上升管石墨增加、运输中灰尘增加
3、煤调湿技术一般采用：导热油为热源、蒸汽为热源、焦炉烟道气为热源三种。

八、技术综述
1、6m焦炉技术最成熟，但生产成本、环保成本高。

2、7m焦炉完全国产化，生产成本、环保都优于6m焦炉。

3、7 .63 m焦炉采用国外技术，未完全消化、吸收，制造成本高，技术风险
较大。

4、捣鼓焦炉由于自身工艺特点从寿命、质量稳定性、除尘都不如顶装机焦。

九、结论
1、选型：
表6：焦化工艺主要特点评价对比表
表7：焦化工艺主要特点配置对比表
由上表可以看出：6m焦炉虽然焦炭质量能满足生产需要，但由于其燃烧方式的局限性环保成本越来越高。

7 .63 m焦炉由于部分设计、建设需要国外专利，在消化吸收国外技术上需要一定过程。

捣鼓焦炉由于其焦炭的热反应性与顶装机焦差别较大，高炉没有全部使用捣鼓焦的经验，所以现阶段选用7m焦炉与1000m3以上高炉选型配套是较好的选择。

2：定量
1、一期两座1500 m3高炉毛焦比按400公斤/吨铁；焦炉、高炉年工作天数按360天；高炉按2.5的利用系数计算：
高炉年需要焦炭：0.4*1500*2*360=432000吨=43.2万吨
考虑预留20%富余量，焦炉年生产能力应选择51.8万吨，7m焦炉每孔年生产能力一般是1.2万吨，一期焦炉选择一座42孔7 m焦炉
2、二期增加一座3200 m3高炉，毛焦比按350公斤/吨铁
高炉年需要焦炭：0.35*3200*360=403200吨=40.32万吨
两期共年需要焦炭43.2+40.32=83.52万吨
如果二期也选择一座42孔7 m焦炉两期焦炭总生产能力为
1.2*42*2=100.8万吨
焦炭富余率（100.8-83.52）/100.8=17.1%
焦炭有一定富余对对非正常生产有一定缓冲。

两期都选择各建一座42孔7 m焦炉都生产组织、设备、生产的稳定性、技术的研究和提升都是有好
王贵宝
2008-11-27
11。