焦炭生产工艺与技术指标(三)

20．热回收焦炉的工艺流程热回收焦炉是指炼焦煤在炼焦过程中产生焦炭，其化学产品、焦炉煤气和一些有害的物质在焦炉内合理地充分燃烧，回收高温废气的热量用于发电或其他用途的一种焦炉。

目前热回收焦炉已经进入《焦化行业准入条件(2008 年修订)》管理序列。

清洁型热回收焦炉是由多个焦炉组、热回收装臵、烟气脱硫除尘装臵以及尾气集中排放简组成；工艺流程采用捣固装煤、炉内引火、二次燃烧、负压运行生产；在连续炼焦过程中不产生焦化废水，并可实现余热有效回收利用和废气低污染排放的一种炼焦炉。

每个焦炉炉组由多个可互相引火的炼焦室组合而成，具有共用总烟道进行二次燃烧并与热回收装臵相联通的炼焦生产单元。

炼焦室具有炼焦煤同室加热、炭化和熄焦功能，在主燃烧室中以贫氧气分层、分隔燃烧层与结焦层，通过两侧立火道、底火道、分烟道与炉组总烟道相联接，在负压情况下实现二次燃烧，并实现炼焦煤上下与两侧四向加热成焦的一个封闭空间；在炼焦过程中经二次燃烧后的高温烟气，通过废热锅炉回收余热生产蒸气，并对其热能加以利用。

一般配套发电机组用以发电，对热能回收利用后的尾气采用脱硫除尘加以净化处理，对熄焦废水采用沉淀工艺加以净化后实现循环闭路使用，不产生焦化废水外排，是一种新型的大容积焦炉。

21．清洁型热回收焦炉的优势清洁型热回收焦炉与传统的大机焦炉相比，具有如下优势：（1）提高煤炭资源的综合利用水平。

清洁型热回收焦炉配煤要求生产冶金焦焦煤配入量不大于20％～25％，弱粘煤与无烟煤不低于50％；生产铸造焦焦煤配入量不大于50％，弱粘煤与无烟煤配入量不低于40％，与传统大机焦比，弱粘煤比例大大提高，还可以配入无烟煤用以炼焦。

目前焦煤资源越来越少，有利于节约宝贵的肥焦煤资源。

另外，肥焦煤与弱粘煤在价格上有明显的优势，每吨差价至少在200 元以上，大大地降低了焦炭成本，以规模60 万吨的焦化厂计，采用清洁型热回收焦炉炼焦用煤成本每年可降低4800 万元以上，有力地提高焦炭企业的经济效益。

同时可以较灵活地改变炼焦配煤和加热制度，并根据需要生产不同品种的焦炭，如高炉焦、铸造焦、化工焦等。

（2）减少环境污染，有利于环境保护工作实施。

热回收焦炉采用焦炉炭化室负压操作，炉内负压低于-lOPa，调节烟气燃烧气氛并防止大气污染物向外泄漏，与传统的大机焦正压操作相比，杜绝了跑烟冒火，杜绝了原传统大机焦产生的苯化口等大气污染物外排，从而彻底改善了焦化厂大气环境。

清洁型热回收焦炉熄焦水闭路循环使用，杜绝了废水外排。

与传统大机焦比，不产生由于后序化生产工序而产生的含酚、含氰等焦化废水，彻底的改善了焦化厂所在区域的水环境。

（3）提高焦炭产品质量。

由于采用大容积捣固炼焦，炼焦煤堆密度在O.98g／cm3以上，且由于扩大炼焦煤以外的弱粘煤、无烟煤的加入，更有利于控制焦炭的灰分、硫分，相较传统大机焦的焦炭产品质量更好。

（4）有利于减少基建投资和降低炼焦工序能耗。

清洁型热回收焦炉与传统大机焦相比达到或超过传统大机焦的机械化水平，实现焦炉装煤、出焦、熄焦、捣固机械化，但是由于没有传统焦炉的化产回收、煤气净化、循环水、制冷站等工序，也没有污水处理等环境保护的尾部治理措施，生产过程能耗较低。

同时，由于焦炉配套的辅助生产设施和公用设施少，建设投资低，建设速度快，一般情况下基建投资为相同规模的传统焦炉的50％～60％，建设周期为7～10 个月，生产全过程操作费用较低，维修费用也较少。

22．焦炉大型化发展焦炉增加炭化室室容积的办法是可以提主焦炉高度(如由4.3m 升高到6m)，也可以增加炭化室宽度。

增加焦炉炭化室容积的好处是提高装炉煤的散密度(煤进入高的炭化室下落时间长，动能增大致)使煤压实，炭化室的宽度增大，减少了煤对炭化室炉墙的“边壁效应”，煤饼加大后热态煤颗粒之间接触点多，热解液相产物和气象物多，膨胀压力大，利于煤的表面粘接和界面反应，实现提高焦炭质量和节约能耗。

大型焦炉自动化水平高，生产出焦炭质量稳定，劳动产率高，成本低。

使用同样煤种炼焦，6m焦炉生产的焦炭比4.3m焦炉的M40要高3%～4%，M10降低0.5%。

早在1927 年，德国斯蒂尔公司在鲁尔区的诺尔斯特恩炼焦厂就成功地建成了一座炭化室高6m，长12.5m，宽450mm的焦炉。

近几年来，国内外大型焦炉发展的标志是：炭化室高由4m左右增到6m～8m，长由13m左右增到16m～17m，每孔炭化室的容积由25m3增加到50m3左右，每孔炉一次装煤量由20t增到40t。

当前，6m 高以上的焦炉约有5000 多座。

如日本、法国、德国、前苏联等，均设计或建成高达7m以上的焦炉,其中以德国考伯斯公司设计的8m高的焦炉为最大。

由此可见，焦炉正趋于向大型化发展。

经过总结和分析计算，证明焦炉大型化有许多有点：（1）基建投资省，以年产相同的投资比较，6m 高的焦炉约为4m 高焦炉的85%～87%。

这是因为前者的炭化室孔数减少了，所以相应使用的筑炉材料和护炉铁件也少了；由于出炉次数减少，所需的焦炉机械套数也减少，炭化室高度不同的焦炉的技术经济指标的比较见下表。

表4 炭化室高度不同的焦炉的技术经济指标（2）人工费用（生产费用）低。

例如，炭化室高6m 的焦炉与4m 高的焦炉比较，由于每个人每班可多处理60%的煤料，可使劳动力得到更有效的利用。

从而降低了生产费用。

以焦炉寿命为20a～25a 计，所节省的装煤费用差不多就是整座焦炉的投资。

（3）装修费用低。

据报道，4m 和5m 高的焦炉，其维修费用分别比炭化室高6m 的焦炉高18%和15%。

（4）占地面积少。

通过单位地面装煤量的计算可知，年产量相同时，每炼1t 焦，小焦炉占地面积约多42%。

（5）热损失低，热工效率高。

（6）由于高炭化室内煤料堆密度较大（约大4%），炼出来的煤炭质量有所改善，可以配更多的年轻煤炼焦。

焦炉大型化，不意味着焦炉各部位尺寸可以任意加大，必须对炭化室的长、宽、高合适尺寸进行研究。

综合各种研究结果，今后焦炉大型化发展的趋势大体上稳定在如下水平上：炭化室高度在7m 左右，炭化室长度不超过17m，炭化室平均宽为450mm左右。

23．低水分熄焦（LOMO）、稳定熄焦（CSQ）、干熄焦机理与特点低水分熄焦的原理是在整个熄焦过程中，按熄焦水流量大小分段进行供水，即变流量喷水熄焦。

熄焦水流有两种流速，在熄焦开始时为低流速，水的流速是高流速的40％～50％，冷却顶层焦炭，起到冷却焦炭表面的作用；之后，水流增至高流速，熄焦水接触到红焦时，水变成蒸汽时的快速膨胀力使蒸汽向上流动通过焦炭层，主要是利用蒸汽由下至上地对车内焦炭进行熄焦，车内多余的水快速排出车外。

稳定熄焦（CSQ）同低水分熄焦一样，开始阶段是从小水量顶部喷洒，之后转为大水量熄焦，只是大水量时，水从熄焦车的底部进入，红焦被水浸泡，充分利用了蒸汽对上部焦炭的冷却，减少了熄焦水的停留时间和渗入焦炭的量，待焦炭熄灭后，多余的水从底部排出。

干熄焦是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。

在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭由干熄炉底部排出，从烟道出来的高温惰性气体经干熄焦锅炉进行热交换，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。

干熄焦冷却焦炭的机理是：在干熄炉冷却段，焦炭向下流动，惰性循环气体向上流动，焦炭通过与循环气体进行热交换而冷却。

由于焦炭的块度大，在断面上形成较大的孔隙，因而有利于气体逆流。

在同一层面焦炭与循环气体温差不大，因而焦炭冷却的时间主要取决于气流与焦炭的对流传热和焦块内部的热传导，而冷却速度则主要取决于循环气体的温度和流速，以及焦块的温度和外形表面积等。

24．熄焦方式对焦炭质量影响（1）采用低水分熄焦工艺，冶金焦水分可调整到2%～4%，比常规湿焦明显降低，直接给高炉炼铁的操作和节能带来非常可观的效益，焦炭强度指标有一定的改善。

（2）稳定熄焦工艺通过熄焦时焦粒强烈的涡旋流动使其均匀冷却，水分可调整到2%～4%之间，标准偏差为0.5%～1%，与低水分熄焦工艺接近。

熄焦时，焦炭处于跳动状态，因此具有整粒功能，可以使焦炭的潜在缺陷提前释放，使焦炭的块度均匀，给高炉生产创造较好的条件。

抗碎强度M40、耐磨强度M10均明显优于传统湿法熄焦，使焦炭的反应性和反应后强度数值没有太大的变化。

（3）干熄焦可使焦炭质量明显提高，干熄焦焦炭几乎不含水，干熄焦比湿熄焦焦炭M40 可提高3%～5%，M10可降低0.2%～0.5%，反应性明显降低，反应后强度也明显提高。

25．筛焦操作的基本工艺流程一般大中型焦化厂均设有焦仓和筛焦楼，国内焦化厂多数将大于40mm 的焦炭由辊轴筛筛出（筛上部分分为大于40mm 级），经胶带机送往块焦仓。

辊轴筛下的焦炭经双层振动筛分成其他三级，分别进入焦仓。

26．焦炭整粒焦炭进行整粒是为了提高冶金焦的机械强度和粒度均匀性。

对大块焦炭进行破碎处理，以实现焦炭的整粒，使一些强度差、块度大的焦炭，在筛焦过程中就能沿裂纹破碎，并使其粒度均匀。

对于大容积的高炉，焦炭的强度和粒度均匀度非常重要。

焦炭经过整粒之后，其转鼓强度明显提高，这是由于焦炭中强度较差的部分或者有棱角易挤碎的部分经撞击后，易碎部分可以被去掉。

另外焦炭粒度均匀，可以提高高炉炉料的透气性。

这种情况与焦炭在运往高炉途中，经多次转运，转鼓强度有所提高的作用一样。

此外，焦炭经整粒处理后，粒度趋于均匀，进入高炉后可以改善高炉料柱的透气性，有利于提高生铁产量和降低焦比。

一般采用切焦机对块度大的焦炭进行整粒。

27．焦炭分级焦炭分级可以根据用户的需求确定，一般情况下大于40mm 的焦炭称为大块焦，25～40mm 的焦炭称为中块焦，10～25mm 的焦炭称为小块焦，10mm 以下的焦炭称为粉焦或焦末，大于25mm的焦炭统称为冶金焦。

各级焦炭大致的产率范围见下表。

表5 各级焦炭大致产率范围28．焦炭的取样对焦炭取样进行质量检验时，以每班发运的焦炭质量作为一批，每批发运量不足200t 时，以每昼夜发运的焦炭量作为一批。

应按被检验焦炭的总数均匀地采取每一个试份（试份是采样工具一次取出的焦炭数量），取样时不允许弃掉任何个别焦炭块。

每次采取的试份应放在指定地点，应保证不受外界条件影响。

对于工业分析原始试样应及时处理，以减少水分散失和灰分增加。

根据焦炭来源不同，焦炭取样时可在以下地点进行：（1）焦化厂运输皮带转到炼铁厂的运输皮带的转运地点；（2）焦仓或漏嘴直接放臵焦炭的落下地点；（3）装卸车、船或焦炭倒堆的运输皮带转运地点；（4）装卸车、船的过程中，在车厢、船舱或焦炭堆的不同层分布点；（5）运送焦炭的运输皮带上。

29．焦炭化产品的回收按照可燃基挥发分为25%的煤的以干基煤计产率，折合以干基焦计的副产品产率见下表。