大型焦炉生产技术优化

Schwelgern coke plant煤气净化部分
当前世界采用7.63米焦炉的厂家
厂名 韩国现代 韩国现代 韩国光阳 韩国浦项 德国HKM 印度布珊 印度尼西亚 总计 孔数 2×70 2×70 2×70 2×70 1×60 2×70 2×70 13座 产能 万吨/年 220 220 220 220 100 220 220 1420 投产时间 2010 2011 2011 2011 在建 2012 在建 备注 大型高炉 大型高炉 大型高炉 大型高炉 德国UHDE 意大利PW设计 意大利PW设计 已投产4座
人，人均年产焦炭4717吨；而首钢京唐采用4×70孔 7.63米焦炉、年产焦炭420万吨，炼焦车间314人，人
均年产焦炭13376吨，其劳动生产率是4.3米焦炉的
2.84倍。提高劳动生产率就是节能。
1.3 提高装炉煤密度，改善焦炭质量
4.3m顶装焦炉的装炉煤堆比重（按干煤计）为 0.75 t/m3，6m顶装焦炉为0.76 t/m3，7.63m顶装焦炉 为0.77 t/m3。装炉煤堆比重的提高，有利于改善焦炭 质量，而优质焦炭可使高炉节能降耗。
炉泄漏口数量比6m焦炉减少20％，密封面长度减少
12.3%，每天打开各泄漏口次数减少30.9％，从而大 大减少有害气体的排放。
不同炉型吨焦污染物排放量
不同炉型 6米以上焦炉 4.3～6米焦炉 3.2～4.3米焦炉 SO2 0.21 0.25 0.396 COD 0.24 0.34 0.44
kg
NOX 0.12 0.18 0.60 NH3-N 0.018 0.03 0.048
1.2 劳动生产率显著提高 同样推一孔炭化室焦炭，4.3米顶装焦炉每孔推 出焦炭13.4吨、6米顶装焦炉21.4吨、6.98米530mm宽 顶装焦炉35.8吨、7.63米顶装焦炉43.8吨。大型焦炉 的劳动生产率远远高于中小型焦炉，如采用2×72孔
4.3米焦炉、年产100万吨焦炭的焦化厂炼焦车间212
日本现有的15家焦化厂中，先进的大型焦炉产能占 总产能的70%。
The new Schwelgern coke plant
The new Schwelgern coke plant
8.43米焦炉机侧
8.43米焦炉机侧
8.42米焦炉炉顶、装煤车和稳定式熄焦塔
8.43米焦炉焦侧、拦焦车
8.43米焦炉焦侧、拦焦车和稳定式熄焦塔
1.4 大大减少出炉次数，减少装煤和推焦阵发性污染 200万吨/年焦化厂采用不同炉型每天推焦次数对比
炉型 4.3米 6米 6.98米 7.63米
每天推焦次数
357
255
172
113
焦炉越大，每天推焦孔数（次数）就越少，对环 境的污染就越小。 对200万吨/年焦化厂而言，采用7.63米焦炉的每 天的推焦次数，仅为4.3米焦炉的31.7%，其阵发性污 染大大减少。
含有7％水分的非捣固干煤相当炼焦耗热量
（吨焦耗干煤按1.35吨计）：
大型焦炉为560kcal/kg≈108 kgce/t焦；
中型焦炉为620kcal/kg≈120 kgce/t焦；
小型焦炉为700kcal/kg≈135 kgce/t焦; 而节约1t标准煤相当于减排2.5tCO2、0.0083～ 0.0165tSO2、0.0074tNOX。
炭化室全长 炭化室全高 炭化室平均宽
4
5 6
炭化室有效容积
每孔装干煤量 每孔产焦炭
M3
t t
76.25
57.19 42.89
6
7
周转时间
每孔年产焦量
h
万tFra Baidu bibliotek
25.2
1.47
首钢京唐7.63米焦炉机侧
首钢京唐7.63米焦炉炉顶
首钢京唐7.63米焦炉装煤车准备装煤
太钢7.63米焦炉推焦机
太钢7.63焦炉机侧
220
380～440 220 220 1740
2008
2009～2010 2009～2010 2010一座
＞4000m3高炉
5500m3高炉 5800m3高炉 独立焦化厂 投产15座
首钢京唐和太钢焦化厂7.63米大型焦炉为特大型 高炉生产了优质焦炭，满足了特大型高炉的生产需求。 见下表：
7.63米焦炉生产的焦炭质量
108
223
7125
6915
装煤31.0t
装煤32.3t
20余年来，德国焦炉大型化的进程代表了国际炼焦
技术的发展趋势。1984年，德国在Mannesmann钢铁厂建 设投产了当时世界最大的炭化室高为7.85m大容积顶装焦 炉；在萨尔Dillingen建设投产了当时世界最大的炭化室 高6.25m捣固焦炉。1985年，在Prosper焦化厂建设投产
1.5 环保措施完善，泄漏点少，非阵发性污染减少 非阵发性污染是指炉门、上升管和装煤孔等泄漏 散发的有害气体，主要是SO2(H2S)、NOX、CO和其它 (主要是BSO和BaP等多环芳烃)等。
不同规格焦炉，由于每天打开各泄漏口次数不同，
密封面长度不同，所以排放的粉尘量和有害气体量也 不同。以年产300万t的焦炉规模为例，炭化室高7m焦
了当时世界炭化室最宽（600mm）的7m焦炉。1992年在
Kaiserstuhl焦化厂建设投产了炭化室高7.63m大容积焦 炉。2003年3月，炭化室高8.43m世界最大焦炉在德国 Schwelgan钢铁厂建设投产。见下表。
德国现有6家焦化厂代表性焦炉情况
厂名 Thyssen Salzgitter Prosper HKM HKM kaiserstuhl TKS Schwelgen 炭化室尺寸 投产时间 1971 1985 1985 1984 2010建 1992 2003 高/m 6.0 6.2 7.0 7.85 7.63 7.63 8.43 宽/m 0.4 0.47 0.60 0.56 0.62 0.62 0.60 容积/m3 35 43 61 70 79 79 93 炉孔 数 104 108 146 70 60 120 140 焦炭产量 万t/a 136 142 200 108 100 200 264 t/a.m3 369 309 219 224 224 211 203 t/a.孔 13080 13150 13700 15430 15430 16670 18860 t/a.人 5490 10600 12800 10600 10600 13100 17900
3.本世纪我国加快焦炉大型化步伐
本世纪，我国钢铁工业迅猛发展，尤其是特大
型高炉日渐增多，促进我国建设大型焦炉的热潮。 2006年，我国首座7.63m大容积焦炉在兖矿集团
投产（引进迁建德国二手设备）；2007年，太钢引
进德国焦炉技术建设的2×70孔7.63m大容积新焦炉 投产；从而在我国掀起了建设7.63米大型焦炉的热 潮，至2010年，我国已投产7.63米大型焦炉15座， 年焦炭产能达到1740万吨，为4000立方米～5000立 方米大容积高炉生产出优质焦炭。现在我国7.63米 大型焦炉的座数和产能均位居世界第一。
大型焦炉技术优化 及其干熄焦
郑文华 姬福顺
目 录
1.大型化是世界焦炉的发展趋势 2.发达国家早已实现焦炉大型化进程 3.本世纪我国加快焦炉大型化步伐 4.积极开发适合我国国情的大型焦炉技术 5.为大型焦炉配套的干熄焦装臵 5.1 大型焦炉配臵干熄焦装臵的两种方式 5.2 大型焦炉干熄焦备用的两种方式 6. 结论
我国某钢铁公司其7.63米焦炉和5米焦炉采用基本 相同的入炉煤，其焦炭质量对比如下表：
项目 7.63米焦炉 5米焦炉 7.63－5 M40（％） 89.1 86.2 2.9 M10（％） 5.9 6.5 －0.6 CRI（％） 21.2 21.9 －0.7 CSR（％） 72.3 70.6 1.7
7.63米焦炉生产的焦炭质量优于5米焦炉。
号别 NO.1、2 NO.7A NO.5、6 NO.1、2 NO.1 NO.1 NO1、 2、 3 NO.4、5 NO3、 4、 5 NO.1～4 NO.1 NO.9 NO.5 NO.1、2 NO.6 NO.1、2
孔数 108 50 50 100 54 45 396 120 446 240 35 67 64 198 333
我国7.63米焦炉投产厂家
厂名 兖矿集团 太钢 马钢 孔数 2×60 2×70 2×70 产能 万吨/年 200 220 220 投产时间 2006 2008 2008 备注 独立焦化厂 ＞4000m3高炉 ＞4000m3高炉
武钢
京唐曹妃甸 沙钢 平煤首山 总计
2×70
4×70 2×70 2×70 16座
指 标 名 称
焦煤比 肥煤比 配 煤 比 1/3焦煤比
计算单位
% % %
首钢京唐 45.56 23.22 21.75
太钢 46.39 34.55 6.47
气煤比
瘦煤比 弱粘结
%
% %
0.94
7.78 0.76
0.11
12.49
冶金焦抗碎强度(M40)
焦 炭 质 量 冶金焦耐磨强度(M10) CRI
%
厂名 Sollac.FOS BHP· Port Kembla 中国制铁 Kaohsuiung Sidmar Zelzate SSAB· Lulea Stelco Nanticoke 光阳 光阳 浦项 现代 Rautaruuki Raahensalo Sail Bhilai 新日铁大分（SCOPE21） JFE东日本（京浜）
2005年,为适应我国钢铁企业建设大型焦炉的需 要和炼焦煤的资源状况,我国在总结国内JN系列焦炉 经验及我国8米实验炉实验的基础上，借鉴国外大型 先进焦炉的长处，自行开发了炭化室高6.98米JNX70
－2型（炭化室宽450mm）焦炉，即7米单段加热顶装
投产时间 1974 1987 1987 1972 1975 1981 87、88、91 2011 78～83、07 2010 1987 1988 2008
韩国
芬兰 印度
日本
JFE西日本（仓敷） 住友金属鹿岛
采用SCOPE21 装煤35.7t
2010.12
三井矿山
三菱化学坂出
NO.2A、2B
NO.2、3
% %
91.29
5.45 23.01
89.90
5.30 24.47
CSR 冶金焦灰分
冶金焦硫分 冶金焦挥发分
% %
% %
68.84 12.34
0.77 1.25
69.05 12.23
0.67 1.21
首钢京唐焦化厂 7.63米大型焦炉参数
序号 1 2 3 项 目 单 位 mm mm mm 数量（热态） 18800 7630 590
2. 发达国家早已实现焦炉大型化进程 国际上主要焦炭生产国如日本、俄罗斯、德国、 韩国、法国、比利时和英国等早在上世纪70～80年 代就实施了焦炉大型化进程，建设了许多高度7m左 右的大容积焦炉，为我国提供了参考和借鉴。见 “世界大型焦炉表”。
国名 法国 澳大利亚 中国台湾 比利时 瑞典 加拿大
1. 大型化是世界焦炉的发展趋势 焦化工业是钢铁产业链中的重要一环，经历了 一百多年发展的今天，现代焦化工业正承受优质炼焦 煤资源日益紧缺和环保法规日益严格的双重压力，这 种压力就是当前国内外焦化工业技术发展的基本动力。 为应对挑战，新一代钢铁流程的焦化厂不仅要实现焦 化产品制造、能源转换、社会部分大宗废弃物的处理 和消纳三大功能，而且在流程高效运行、资源有效利 用、环境友好等方面应更具优势。 为了应对挑战，新一代焦化厂应采用大型焦炉， 因为与常规中小型焦炉比较，大型焦炉的优点显而易 见：
室高mm 7590 7100 7340 6700 7130 6700 6700 7630 6700 7630 7000 7000 6700 7550 7125
室容积m3 50.00 50.00 49.75 49.45 47.46 46.20 43.05 76.25 38.80 76.25 41.60 41.60 － 装煤38.5t
1.1 有利于采用各种节能措施，降低炼焦工序能耗 大型焦炉吨焦炉体表面积小，散热损失小，有 利于提高焦炉热效率。在相同生产规模条件下，6 米焦炉吨焦表面积比4.3米焦炉减少5.3%。生产规 模相同时，大型焦炉炉孔数少，其散热量较大的炉 门框、装煤孔、装煤孔盖和座、燃烧室顶、炭化室 顶就少，相应散热量也大幅度减少。 大型焦炉的蓄热室长向分格、装备计算机加热 自动控制系统等技术措施，综合起来节省3%～4%炼 焦耗热量。按此计算，每生产1t焦炭可节约COG约 6m3，同时明显减少CO2的排放。