安钢75th干熄焦炉物料与热量衡算

安钢75t/h干熄焦炉物料与热量衡算

------- 曹文

目录

引言1

第1章概述 2第一节安钢焦化厂简介 2

第二节干熄焦的发展历史 2 第三节熄焦工艺的基本原理 4

第四节 75t/h干熄焦简介 5

第2章干熄炉的物料平衡和热量平衡7 第一节物料平衡和热量平衡所需要的公式 7

第二节数据采集 8

第3章干熄炉的物料平衡计算 11 第一节干熄炉的物料质量收入 11

第二节干熄炉的物料质量支出 12

第4章干熄炉的热量平衡计算 14 第一节干熄炉的热量收入 14

第二节干熄炉的热量支出 16

结论与分析 20

参考文献 21

厂技术科提供数据 22

致谢 23

安钢75t/h干熄焦炉物料与热量衡算

摘要安钢焦化厂5、6#焦炉75t/h干熄焦于2009年7月28日正式投产，现已经达产，为了解干熄炉的热效率与生产使用情况，我们做了干熄炉的物料与热量衡算，为干熄焦在以后的工作中能够更加发挥出其经济和环保作用做出了更好的参考。

关键词干熄焦热效率经济环保

Ann steel 75t / h dry coke quenching the material

and heat balance calculation

Abstract 5 and 6 of anyang coke plant 75t/h GanXiJiao 2009 July 28th, has formally put into production, in order to understand the great dry out the thermal furnace with production, we made the material and heat balance, as GanXiJiao in the later work can play its economic and environmental effect made better reference.

Key words GanXiJiao Thermal Economic and environmental protection

第1章概述

第一节安钢焦化厂简介

安阳钢铁集团公司始建于1958年，经过40多年的发展，现已成为国家特大型钢铁联合企业，重要的钢铁生产基地。现已具备年产钢1000万吨的规模，2007年销售收入突破500亿元大关。

安钢焦化厂是安阳钢铁集团公司的主体生产厂之一，现有4.3米焦炉6座，6米焦炉2座，年焦炭生产能力为280万吨。2009年分别为5#6#焦炉和7#8#焦炉配套投用了75T/h、140 T/h两座干熄焦装置以及锅炉发电系统。

焦炉炼焦车间采用湿法熄焦，每熄一吨红焦炭就要将0.5吨含有大量酚、氰硫化物及粉尘抛向天空，严重污染了大气及周围的环境。治理湿法熄焦的环境污染问题意义十分重大。干法熄焦利用惰性气体，在密闭系统中将红焦熄灭，并配有良好的除尘设备，不污染环境。同时由于干熄焦能够产生蒸汽，并可用于发电，可以避免相同规模的锅炉对大气的污染，并且减少了CO2向大气的排放。

出炉红焦显热约占焦炉能耗的35%——40%，这部分能量相当于炼焦煤能量的5%。采用干熄焦可回收80%以上的红焦显热；干熄焦生产的焦炭对采用喷煤粉技术的高炉，有利于提高煤粉喷吹量，节能效果更加明显。

干法熄焦与湿法熄焦相比，干法熄焦提高了焦炭质量，使焦炭M40提高3%——8%，M10改善0.3%——0.8%；提高了块度的均匀性；降低了焦炭的反应性。这对降低炼铁成本，提高生铁产量极为有利。

干熄焦正常生产将产生蒸汽289800t/a，经过汽轮机发电，产生的电力供焦化厂使用，这样一来，就可以替代相应的燃煤蒸汽锅炉，每年可节约标准用煤量约30084 t/a，从而减少SO2排放量589 t/a，减少烟尘排放量约为1656 t/a，减少Nox排放量约为275 t/a，减少CO2排放量约为66304 t/a，由此可知，干熄焦不但节约了能源，降低了能耗，减少温室空气的排放量，还可以改善焦化厂区的环境空气质量，环境效益明显。

第二节干熄焦的发展历史

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人干熄炉，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。

干熄焦是目前在国外已经成为较广泛应用的一项节能技术，近几年在我国得到了快速发展，在很多工程中得到了应用，武钢、马钢、通钢等一些大型钢厂干熄焦工程已陆续投产，并已取得了一定的经济效益和社会效益。

第三节熄焦工艺的基本原理

干熄焦即干法熄焦，在密闭的系统中用循环使用的惰性气体将红焦冷却，温度约1000℃的红焦在干熄炉的冷却室内与循环风机鼓入的冷惰性气体进行热交换。吸收了红

焦显热的惰性循环气体（本书中又称为烟气）温度上升到800℃—900℃，焦碳温度将到200℃以下，惰性气体经过一次除尘器后温度上升到900℃-1000℃，进入干熄焦余热锅炉换热,干熄焦锅炉换热后产生蒸汽用于发电或外送用户利用。

干熄焦主体主要包括干熄炉和余热锅炉两部分，主要包括以下设备：红焦提升运输设备、炉体设备、锅炉设备、气体循环设备、附属公用设备。

第四节 75t/h干熄焦简介

安钢焦化厂75t/h干熄焦系统主要由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车及焦罐台车、焦罐、一次除尘器、二次除尘器、干熄焦锅炉系统、循环风机、除尘地面站、水处理系统、自动控制系统、发电系统等部分组成。

从炭化室推出的红焦由焦罐台车上的焦罐接受，焦罐台车由电机车牵引至干熄焦提升井架底部，由提升机将焦罐提升至提升井架顶部；提升机挂着焦罐向干熄炉中心平移的过程中，与装入装置连为一体的炉盖由电动缸自动打开，装焦漏斗自动放到干熄炉上部；提升机放下的焦罐由装入装置的焦罐台接受，在提升机下降的过程中，焦罐底闸门自动打开，开始装入红焦；红焦装完后，提升机自动提起，将焦罐送往提升井架底部的空焦罐台车上，在此期间装入装置自动运行将炉盖关闭。装入干熄炉的红焦，在预存段预存一段时间后，随着排焦的进行逐渐下降到冷却段，在冷却段通过与循环气体进行热交换而冷却，再经振动给料器、旋转密封阀、溜槽排出，然后由专用皮带运输机运出。冷却焦炭的循环气体，在干熄炉冷却段与红焦进行热交换后温度升高，并经环形烟道排出干熄炉；高温循环气体经过一次除尘器分离粗颗粒焦粉后进入干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，温度降至约130℃的低温循环气体由锅炉出来，经过二次除尘器进一步分离细颗粒焦粉后，再进入干熄炉循环使用。

干熄焦过程中焦炭在干熄炉内从上往下流动时，增加了焦块之间的相互摩擦和碰撞次数，大块焦炭的裂纹提前开裂，强度较低的焦块提前脱落，焦块的棱角提前磨蚀，这就使冶金焦的机械稳定性改善了，并且块度在70mm以上的大块焦减少，而25～75mm的中块焦相应增多，也就是焦炭块度的均匀性提高了，这对于高炉也是有利的。干熄焦时焦炭在干熄炉内往下流动的过程中，焦炭经受机械力，焦炭的结构脆弱部分及生焦变为焦粉筛除掉，不影响冶金焦的反应性。

根据化验所得，干熄焦比湿熄焦焦炭M

40可提高3%～5%，M

10

可降低0.2%～0.5 %，

反应性有一定程度的降低，干熄焦与湿熄焦的全焦筛分区别不大。由于干熄焦焦炭质量提高，可使高炉炼铁入炉焦比下降2%～5%，同时高炉生产能力提高约1%。但在干熄焦过程中，由于在冷却段红焦和循环气体发生化学反应，并从气体循环系统中放散掉一部分循环气体，不可避免地会损失一部分焦炭，干熄焦的冶金焦率比湿熄焦降低1%～1.25%。但由于干熄焦炭表面不像湿熄焦炭那样粘附细焦粉，实际上干熄焦进入高炉的块焦率只比湿熄焦降低0.3%～0.8%。

干熄焦可回收利用红焦约83%的显热，每干熄1t焦炭回收的热量约为1.35GJ。

干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，可以免除对周围设备的腐蚀和对大气的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦炉出焦的粉尘污染也更易于控制。干熄炉炉顶装焦及炉底排、运焦产生的粉尘以及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经除尘地面站净化后，以含尘量小于100mg/m3的高净化气体排入大气。

干熄焦有很大经济效益。影响最大的因素是建设投资和动力消耗。干熄焦建设的投资，如果按相同的产汽能力折算，与动力锅炉房投资相比，大约为5倍，如果再计入开采动力煤的煤矿投资，则干熄焦产汽折算的投资只是动力产汽投资的1.25倍，并不太大。

随着干熄焦技术的发展，干熄焦在能源回收利用以及因其焦炭质量提高而在高炉炼铁方面的延伸效益也越来越明显。特别是对于大型高炉，采用干熄焦的焦炭可使其焦比降低2%～5%，同时高炉生产能力提高约1%。因此，对干熄焦的经济效益，除了要计算其回收红焦的显热产生蒸汽加以利用的直接经济效益外，还要计算其在高炉炼铁方面的延伸效益。