[科普中國]-干法熄焦

發(fā)展概況

最早的干熄焦裝置是1917年瑞士舒爾查公司在丘里赫市煉焦制氣廠采用的。30年代起，瑞士、德國、英國、法國、比利時、日本和蘇聯(lián)等許多國家，也都采用過構(gòu)造各異的干熄焦裝置。干法熄焦裝置經(jīng)歷了罐室式、多室式、地下槽式、地上槽式的發(fā)展過程。在初期，各種裝置的處理能力都比較小，發(fā)生蒸汽不穩(wěn)定，加上投資大等因素，這一技術(shù)長期未得到發(fā)展。60年代初，蘇聯(lián)在切列波維茨鋼鐵廠建造了帶預(yù)存室的地上槽式干熄焦工業(yè)試驗裝置，解決了過去干熄焦裝置發(fā)生蒸汽不穩(wěn)定的問題，實現(xiàn)了連續(xù)而穩(wěn)定的熱交換操作，為焦化工業(yè)廣泛采用干熄焦技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。1963～1965年，該廠建造了處理能力為52～56t/h的生產(chǎn)裝置。這種帶預(yù)存室的地上槽式干熄焦工業(yè)裝置已得到世界公認(rèn)。日本于1973年引進(jìn)了蘇聯(lián)的干熄焦技術(shù)，并在大型化、自動化和環(huán)境保護(hù)措施等方面有所發(fā)展，形成了自己的特點。到80年代末期，日本已建設(shè)了單槽處理能力為56～200t/h的多種規(guī)模的干熄焦裝置。80年代，除蘇聯(lián)式的干熄焦裝置以外， 還開發(fā)了聯(lián)邦德國卡爾·斯蒂爾公司的水冷壁式干熄焦裝置， 日本東邦煤氣公司和三菱重工開發(fā)的環(huán)形床式（環(huán)形爐箅式）干熄焦裝置、聯(lián)邦德國薩茨吉特廠建立的干熄焦與煤預(yù)熱 （見煤預(yù)熱工藝）聯(lián)合的半工業(yè)裝置等。到1987年，蘇聯(lián)已投產(chǎn)了97個干熄焦槽，年熄焦量達(dá)2000萬t以上，回收的能量相當(dāng)于120萬t標(biāo)準(zhǔn)煤;日本投產(chǎn)了30套干熄焦槽， 年處理焦炭近2000萬t， 相當(dāng)于日本高爐焦產(chǎn)量的約55%，此外，聯(lián)邦德國、巴西和羅馬尼亞等也都投產(chǎn)了干熄焦裝置。這項技術(shù)在世界上已得到廣泛采用。1985年，中國上海寶山鋼鐵總廠采用了日本干熄焦裝置， （圖1）其生產(chǎn)能力為4×75t/h。同年，上海浦東煤氣廠采用了蘇聯(lián)的地上槽式干熄焦裝置。

原理以冷惰性氣體（通常為氮氣）冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體作為二次能源， 在熱交換設(shè)備 （通常是余熱鍋爐） 中給出熱量而重新變冷， 冷的惰性氣體再去冷卻紅焦。在熱交換過程中， 焦炭的冷卻速度除與焦炭塊度有關(guān)外， 主要取決于惰性氣體的溫度和惰性氣體穿過焦炭層的速度。

流程干熄焦裝置的結(jié)構(gòu)形式雖有不同， 但工藝流程基本是一致的。（圖2）成熟的紅焦從炭化室中推入焦罐， 裝有紅焦的焦罐用焦罐車運至提升塔， 由提升機提升到干熄槽頂。紅焦裝入干熄槽， 在冷卻室中與冷惰性氣體進(jìn)行逆流熱交換，冷卻到250℃以下。冷卻的焦炭由干熄槽底部排焦設(shè)備排至膠帶輸送機送往用戶。冷惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機送入干熄槽， 與紅焦換熱后，溫度升至800℃左右。熱惰性氣體經(jīng)過一次除塵器， 除去氣體中夾帶的粗粒焦粉后進(jìn)入余熱鍋爐， 鍋爐出口處的氣體溫度降到200℃以下， 再經(jīng)二次除塵器， 除去氣體中細(xì)粒焦粉， 然后用循環(huán)風(fēng)機送回干熄槽循環(huán)使用。

干熄焦過程中的焦炭量和熱量平衡， 與干熄焦操作條件有很大關(guān)系。當(dāng)惰性氣體量為1500m3/t焦炭和進(jìn)入干熄槽的惰性氣體的含氧量小于0.2%時，焦炭量平衡如表1所示。

設(shè)備干熄焦的主要設(shè)備包括運焦設(shè)備、裝焦設(shè)備、干熄槽、排焦設(shè)備、集塵設(shè)備、粉焦貯運設(shè)備、惰性氣體循環(huán)設(shè)備和余熱鍋爐。

運焦設(shè)備包括焦罐、焦罐臺車、運載車、電機車和提升機等。焦罐由型鋼和鋼板制成， 內(nèi)襯耐熱鑄鐵板。罐底設(shè)對開閘門， 罐兩側(cè)有吊桿和導(dǎo)向輥輪，以保證在提吊過程中閘門緊閉，提升平穩(wěn)。裝焦設(shè)備是一個移動臺車。臺車由電動缸傳動， 車上裝有開關(guān)干熄槽水封蓋的機構(gòu)和往干熄槽內(nèi)裝入紅焦的接焦漏斗。

干熄槽為豎式圓筒， 外殼用鋼板制成， 內(nèi)襯隔熱磚和高強度粘土磚。底部錐段與供氣裝置合為一體， 錐段內(nèi)襯耐磨板。槽體上部為預(yù)存室，其容積一般能容納約1.5小時的焦炭產(chǎn)量。槽體下部是冷卻室， 一般熄焦時間約2小時。

槽體底部錐段安裝有供氣裝置，由中央風(fēng)帽和周邊風(fēng)環(huán)組成，惰性氣體分兩路進(jìn)入冷卻室。在預(yù)存室和冷卻室之間為斜道， 熱惰性氣體經(jīng)過斜道匯集于環(huán)形氣道， 借助每個斜道口的調(diào)節(jié)裝置， 沿冷卻室徑向均勻分布。排焦設(shè)備多采用間歇排焦方式。用交替開閉的閥門控制排焦量， 并防止槽內(nèi)惰性氣體流失， 一般每小時排焦30余次。80年代以來，還采用以電磁振動給料器和回轉(zhuǎn)密封閥組成的連續(xù)排焦設(shè)備。集塵設(shè)備的作用是防止裝焦、排焦和運焦時的粉塵擴散。主要設(shè)備有集塵機、通風(fēng)機和排焦粉裝置等。集塵設(shè)備有濕式和干式兩種。

惰性氣體循環(huán)設(shè)備主要有循環(huán)風(fēng)機和一、二次除塵器。循環(huán)風(fēng)機為離心式的。80年代以來，采用可調(diào)速電動機來改變循環(huán)風(fēng)機流量， 以節(jié)約電耗。蘇聯(lián)采用一臺大風(fēng)機和一臺小風(fēng)機并聯(lián)，以適應(yīng)氣量變化。一次除塵器又叫重力沉降槽。沉降槽用鋼板作外殼，內(nèi)襯以粘土磚。在槽內(nèi)設(shè)一擋墻，氣體撞擊擋墻而折流，使焦粉沉降下來。一次除塵器在負(fù)壓下操作， 惰性氣體溫度約800℃， 除塵效率近50%。二次除塵器為旋風(fēng)式分離器， 用鋼板作外殼， 內(nèi)襯耐磨板。它在負(fù)壓下操作， 惰性氣體溫度在200℃以下， 除塵效率達(dá)85～90%。也有采用多管旋風(fēng)除塵器作二次除塵器的，除塵效率可達(dá)96%。一、二次除塵器和環(huán)境焦塵裝置收集的焦粉， 可直接裝車外運， 或用水噴灑后外運， 也可采用氣力或水力輸送。余熱鍋爐大多采用立式強制水循環(huán)型式。余熱鍋爐的外殼用鋼板制成， 內(nèi)襯以耐火材料或用水冷壁板， 鍋爐水管采用光面、小直徑的薄壁蛇管組合，呈橫向錯列布置。鍋爐在負(fù)壓下工作。其產(chǎn)汽率與干熄焦裝置的操作有極密切的關(guān)系， 一般蒸汽產(chǎn)量約為450～510kg/t焦。1

產(chǎn)生的蒸汽有三種利用方式：（1）用于發(fā)電;（2）蒸汽經(jīng)發(fā)電機降壓后，再并入蒸汽管網(wǎng); （3） 并入蒸汽管網(wǎng)，直接使用。2