【畢業(yè)論文】干熄焦工藝技術(shù)

1、干熄焦工藝技術(shù) （COKE DRYING QUENCHING),第一部分：熄焦工藝簡介,1、傳統(tǒng)濕法熄焦工藝,（上部的噴淋裝置噴灑冷卻水）,優(yōu)點： 投資小，上馬快；（目前國內(nèi)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)采用） 缺點： 大量熾熱焦炭顯熱浪費，同時 浪費了熄焦水（1噸紅焦顯熱1880MJ； 焦炭性能指標(biāo)下降； 污染極為嚴重。,山西省某企業(yè)濕熄焦設(shè)備,2、低水分濕法熄焦工藝,優(yōu)點： 能適用于原有熄焦塔的改造（噴嘴需要特殊設(shè)計） 有利于高炭化室焦?fàn)t（有壓力的柱狀水噴射） 縮短熄焦時間（120-150s減至70-85s） 降低焦炭水分（可減少2040，水分控制在24）,缺點： 紅焦的顯熱大量浪費 污染環(huán)境,3、干法熄

2、焦工藝,產(chǎn)生的背景：,濕熄焦技術(shù)造成 紅焦的大量顯熱浪費； 濕熄焦技術(shù)排大量有害氣體，嚴重污染環(huán)境； 濕熄焦技術(shù)消耗了大量的熄焦水；每噸焦需涌-3噸循環(huán)水，由于蒸汽損失，同時補充15-20%的冷卻水，對于150萬噸規(guī)模的焦化廠，每年耗水70萬噸。 高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展對焦炭質(zhì)量提出了更高要求，濕熄焦技術(shù)產(chǎn)生的焦炭質(zhì)量不能滿足要求，發(fā)展干法熄焦技勢在必得。,干法熄焦（COKE DRY QUENCHING）簡稱干熄焦，是相對于濕熄焦而言利用惰性氣體作為循環(huán)氣體，在干熄爐內(nèi)冷卻紅焦的一種工藝。,干熄焦裝置工藝流程,1. 焦罐運輸車2. 焦罐3. 吊車4. 裝料槽5. 預(yù)存室6. 冷卻室 7. 冷焦排出

3、裝置8. 放散管9. 循環(huán)氣體鼓風(fēng)機10. 一次除塵器 11. 鍋爐12. 給水泵13. 給水預(yù)熱器(輔助節(jié)熱器)14. 汽包 15. 二次除塵器16. 集塵槽17. 排塵裝置18. 蒸汽,干熄焦的主要流程包括焦炭流程、惰性氣體流程、鍋爐汽水流程、除塵流程等。 主要設(shè)備：干熄爐主體設(shè)備、裝料設(shè)備、排料裝置、鍋爐設(shè)備、氣體循環(huán)設(shè)備及其它附屬設(shè)備等。,預(yù)存段：在裝料間隙和焦?fàn)t推焦中斷時起緩沖作用 循環(huán)氣體：理想狀態(tài)下循環(huán)氣體中的成分應(yīng)為工業(yè)氮（含有約3%的O2），由于實際生產(chǎn)中，紅焦中殘留的揮發(fā)份會在爐內(nèi)揮發(fā)，此時循環(huán)氣體中H2和CO成分逐漸增多，循環(huán)氣體的成分應(yīng)控制為：H23%；CO=8%-12

4、%；CH4=6%-10%；O2 1%；控制方法：燃燒法、氮氣輸入法。,由焦?fàn)t推出的紅焦裝到焦罐車上的焦罐中, 焦罐車由電機車拖帶至干熄焦?fàn)恳b置前,由牽引裝置將帶中間托架的焦罐牽引到提升機井架中心。提升機用蓋蓋住焦罐, 并把它提升到裝料的高度。然后將焦罐平移到干熄槽頂部, 把加焦口打開, 裝焦裝置的小車將導(dǎo)焦斗移到槽中央, 焦罐放到專用托架上。焦罐底板自動開啟, 焦炭即放入干熄槽預(yù)存室上部。加焦完畢, 焦罐提起(此時底板自動關(guān)閉) 運行至提升機井架。加焦斗自動離開, 裝料裝置將蓋關(guān)閉?？战构抻商嵘龣C降落到焦罐中間托架上。再由牽引裝置將焦罐推向焦罐車底盤。 焦炭在預(yù)存室內(nèi)預(yù)存115 h 左右,

5、溫度逐步均衡后下行到熄焦室, 被與其逆流的閉路系統(tǒng)循環(huán)氣體熄滅, 熄焦室上部四周布有通向下集氣環(huán)道的斜道。灼熱氣體從上環(huán)道導(dǎo)入余熱鍋爐。 鼓風(fēng)裝置位于干熄槽下部, 鼓風(fēng)裝置下為雙向動作的排焦裝置, 該裝置設(shè)有扇形閥。焦炭借助輪番啟閉扇形閥均勻排下。由排焦裝置下焦室排出的單批焦炭放到槽下的運焦機, 焦炭溫度由裝在排焦裝置的熱電偶控制。預(yù)存室內(nèi)的焦炭料位由C射線料位計測量, 焦炭料位與排焦、加焦裝置皆連鎖。,熄焦過程：,冷卻到170 190 的冷惰性循環(huán)氣體, 由風(fēng)機經(jīng)排氣管送入熄焦室底部的鼓風(fēng)裝置。均勻分配到冷卻室內(nèi)與紅焦炭逆向流動進行熱交換。隨著焦炭的排出, 焦炭逐步從預(yù)存室降至熄焦室。氣體經(jīng)

6、過斜道面以下的焦層, 被加熱到700 800 。然后進入下環(huán)道。再從下環(huán)道進入上環(huán)道, 從上環(huán)道經(jīng)連接管進入焦塵沉降室。大顆粒焦塵在沉降室被分離, 積聚在沉降室下部, 定期由氣力輸送裝置運送。循環(huán)氣體從沉降室進入余熱鍋爐。惰性氣體在余熱鍋爐內(nèi)進行熱交換產(chǎn)生余熱蒸汽, 熱交換后的隋性氣體溫度降至170 190 , 然后進入二次除塵器(旋風(fēng)除塵器) 旋風(fēng)分離出細粒焦塵, 循環(huán)氣體進入循環(huán)風(fēng)機吸氣管, 再由風(fēng)機送到干熄槽底部鼓風(fēng)裝置再次進行循環(huán)。,裝置內(nèi)氣體流程：,焦炭運行流程圖,循環(huán)氣體運行流程圖,特點 （1) 回收紅焦顯熱 出爐紅焦顯熱約占焦?fàn)t能耗的35-40，干熄焦可回收80的紅焦顯熱，平均每

7、熄1t焦炭可回收3.9-4.0MP、450蒸汽0.45-0.55t，干熄焦裝置節(jié)能占煉鐵 系統(tǒng)總節(jié)能的50。 (2) 改善焦炭質(zhì)量 與濕熄焦相比，避免了濕熄焦急劇冷卻對焦炭結(jié)構(gòu)的不利影響，干熄焦過程中紅焦緩慢冷卻，焦炭內(nèi)部應(yīng)力小，網(wǎng)狀裂紋少，氣孔率低，其機械強度、耐磨性、真比重等都有所提高。 干熄焦行程長，增加了焦炭之間的碰撞和摩擦，使焦炭得到充分的“整粒作用”抗碎強度M40提高3%6%,耐磨強度M10降低0.3%0.8% ,反應(yīng)性指數(shù)CRI明顯降低。冶金焦炭質(zhì)量的改善,對降低煉鐵成本、提高生鐵產(chǎn)量、高爐操作順行極為有利,尤其對采用噴煤技術(shù)的大型高爐效果更加明顯。采用干熄焦炭可使焦比降低2.3

8、%,高爐生產(chǎn)能力提高1%1.5%。 同時在保持原焦炭質(zhì)量不變的條件下,采用干熄焦可擴大弱粘結(jié)性煤在煉焦用煤中的用量,降低煉焦成本。,焦炭質(zhì)量指標(biāo) 濕熄焦 干熄焦 水分/% 25 0.10.3 灰分(干基)/% 10.5 10.4 揮發(fā)分/% 0.5 0.41 米庫姆轉(zhuǎn) M40/% 干熄焦比濕熄焦提高3%6% 鼓指數(shù)M10/% 干熄焦比濕熄焦改善0.3%0.8% 80mm/% 11. 8 8. 5 篩分 8060 mm/% 36 34.9 6040 mm/% 41.1 44.8 組成 4025 mm/% 8.7 9.5 25 mm/% 2.4 2.3 平均塊度/mm 65 55 CSR/% 干熄

9、焦比濕熄焦提高4%左右 真密度/(gcm-3) 1.897 1.908,（3）減少環(huán)境污染 常規(guī)的濕熄焦，以規(guī)模為年產(chǎn)焦炭100萬t焦化廠為例， 酚、氰化物、硫化氫、氨等有毒氣體的排放量超過600 t ,嚴、 重污染大氣和周邊環(huán)境。干熄焦則由于采用惰性氣體在密閉 的干熄槽內(nèi)冷卻紅焦,并配備良好有效的除塵設(shè)施,基本上不 污染環(huán)境。 另一方面,干熄焦產(chǎn)生的生產(chǎn)用汽,可避免生產(chǎn)相同數(shù)量蒸汽的鍋爐煙氣對大氣的污染,減少SO2 、CO2 排放,具有良好的社會效益。,（4）經(jīng)濟效益顯著 包括干熄焦本身熱量的回收和由于焦炭質(zhì)量改善延伸到高爐產(chǎn)生的效益。 由于紅焦顯熱回收而生產(chǎn)蒸汽產(chǎn)生的效益 由于干熄焦炭把焦

10、炭的熱能經(jīng)過余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機組變成的電能。 焦炭質(zhì)量改善對煉鐵產(chǎn)生的效益等等 以濟鋼4座4.3米的焦?fàn)t，配合焦?fàn)t所上的干熄焦能力為270t/h的干熄爐和235t/h的余熱鍋爐為例，總效益為5540萬元。 國內(nèi)干熄焦技術(shù)市場效益粗算：中國2004年生產(chǎn)焦炭1.78億噸，按產(chǎn)汽率0.45計算，可回收蒸汽0.801億噸，若用于發(fā)電可達208.8億Kwh，價值93.6億元。,第二部分：干熄焦工藝發(fā)展方向,干熄焦作為煉鐵系統(tǒng)最大的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)正受到國 內(nèi)企業(yè)的關(guān)注，干熄焦設(shè)備復(fù)雜，投資高（約為焦?fàn)t投資 地35-40%），投資回報周期長（3-5年）。目前國內(nèi)配置有干熄焦裝置生產(chǎn)的只有19套，處理焦炭

11、能力2000萬噸，在建或正在設(shè)計干熄焦裝置有14套，處理焦炭能力880萬噸，國內(nèi)只有寶鋼、鞍鋼、濟鋼、武鋼、馬鋼、首鋼等已采用這一技術(shù)，沙鋼、建龍、黑龍江、福建、河北等地在設(shè)計之中。干熄焦率只有10%（1.78億+3147萬噸）。 為了使干熄焦裝置節(jié)能降耗的效果更為顯著，國內(nèi)在 建設(shè)干熄焦裝置時需對國內(nèi)外實踐進行總結(jié)，以作為借鑒 和今后的發(fā)展方向。,1、設(shè)備的投資 設(shè)備的國產(chǎn)化 干熄焦的基建投資較大, 其中設(shè)備費用約占總投資的85% 左右, 提高設(shè)備的國產(chǎn)化率是降低干熄焦投資的最直接有效的手段。 而目前由于國內(nèi)企業(yè)根據(jù)各自的需要自行引進, 缺乏對干熄焦的工藝、技術(shù)進行有組織地消化、比較、吸收工

12、作, 國內(nèi)眾多的設(shè)備制造廠商也未介入干熄焦裝置的機械、電氣、儀表、自動控制的全套生產(chǎn), 使得高額投資的干熄焦技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用進展緩慢。,規(guī)模的大型化,順應(yīng)大型化高爐的生產(chǎn)要求, 焦?fàn)t也在向大型化發(fā)展, 高產(chǎn)量的焦炭要求干熄焦要有相應(yīng)的規(guī)模。這可以通過兩種方式實現(xiàn): 簡單地增加干熄焦的套數(shù), 擴大處理規(guī)模。增加干熄爐套數(shù)會大幅度提高設(shè)備投資, 加大作業(yè)檢修量, 這對于已是高額投資的干熄焦是不明智的。因而干熄焦規(guī)模的大型化成為必然發(fā)展趨勢。 我國現(xiàn)有的干熄焦裝置處理能力為65t/h ,70t/h ,75t/h , 而干熄爐配置的原則是: 與焦?fàn)t的生產(chǎn)能力相匹配, 且要有一定的富裕能力。生產(chǎn)經(jīng)驗表明

13、, 干熄焦在其設(shè)計能力的90 % 運行時最為經(jīng)濟, 各項操作指標(biāo)為最佳。我國的焦化企業(yè)大多為年產(chǎn)100 萬t 焦炭, 其合理的經(jīng)濟規(guī)模應(yīng)配置126t/h 的干熄焦裝置。否則, 小能力的干熄焦裝置將使其處理能力浪費近15% 左右, 造成生產(chǎn)成本增加。 干熄焦裝備的大型化可以降低成本和投資, 提高勞動生產(chǎn)率。據(jù)估算: 將處理能力由75 t/h 擴大為110 t/h 后, 處理噸焦的運行費可降低30% , 投資降低9%, 同時設(shè)備的維護、檢修費用也將減少。國外已成功運行200 th 的干熄焦, 效果良好。,2、技術(shù)的改進,采用旋轉(zhuǎn)接焦方式,采用旋轉(zhuǎn)接焦方式可以防止接焦裝焦偏析,克服了過去采用矩形焦罐

14、接焦形成的焦粒偏析和裝焦布料的不均勻。其優(yōu)點有: (1)圓形焦罐與矩形焦罐相比,在相同有效容積下,重量減輕,圓形焦罐的有效容積比大 (2)由于重量減輕,提升機能力可降低,節(jié)省投資和運行費用; (3)圓形焦罐受熱均勻,使用壽命相對延長; (4)圓形焦罐接焦均勻,提升機導(dǎo)軌受力平衡,避免了矩形焦罐載荷不均對一邊提升導(dǎo)軌的過度磨損。,裝料裝置的改進：提高干熄焦處理能力，不是單純加高干熄槽的高度而是采取加大直徑來增大干熄槽容積，選擇合適的高徑H/D，使投資要經(jīng)濟些，結(jié)構(gòu)緊湊些。但是隨著干熄槽直徑的加大,槽內(nèi)布料偏析現(xiàn)象加重,冷卻氣體在槽內(nèi)的分布也由于焦炭粒度偏析而更加不均勻。在裝料裝置溜槽的底口設(shè)置一

15、個布料料鐘,不僅解決了裝料偏析,同時由于布料均勻使冷卻氣體氣流分布均勻,通過焦層阻力減小,使焦炭冷卻速度也較為一致。由此,使冷卻氣體循環(huán)量下降200300m3/t ,從而降低了循環(huán)系統(tǒng)的動力消耗。,(a) 改進前; (b) 改進后,干熄爐內(nèi)冷卻室內(nèi)焦炭粒度分布,干熄爐冷卻室內(nèi)溫度分布,(a) 最初狀態(tài); (b) 改進后,在循環(huán)風(fēng)機的出口處設(shè)置給水預(yù)熱器，降低進入干熄爐的循環(huán)氣體溫度，從而提高干熄焦的熱效率。,給水預(yù)熱器安裝后對風(fēng)料比的影響,給水預(yù)熱器可將循環(huán)氣體的溫度降低50左右, 降低風(fēng)料比100m3/t (焦)。降低風(fēng)料比就意味著可降低設(shè)備投資和操作維護費用,設(shè)備合理配置,吊車的配置采用“

16、一機一爐”的模式，提高上料作業(yè)的高效化，縮短每爐循環(huán)周轉(zhuǎn)時間，有利于實現(xiàn)自動化控制。 鍋爐選型，要因地制宜。干熄焦鍋爐的汽水循環(huán)有三種：強制循環(huán)、自然循環(huán)、強制與自然循環(huán)相結(jié)合的循環(huán)。,強制循環(huán)鍋爐布置緊湊, 占地面積小, 但需要消耗電力; 自然循環(huán)的鍋爐生產(chǎn)過程中較易操作, 節(jié)能, 但占地面積大,造價高, 開工初期水循環(huán)較難建立。 強制與自然相結(jié)合的鍋爐采用水冷壁結(jié)構(gòu), 可提高鍋爐的熱效率, 但構(gòu)造復(fù)雜。,大力推行節(jié)能型設(shè)備及技術(shù),每噸干熄焦電耗高達20kwh，因此，需要大幅度降低其運行費用。,干熄焦裝置的心臟是循環(huán)風(fēng)機。既要采用大型化措施降低氣料比之外，還要對循環(huán)氣體進行優(yōu)化控制，達到節(jié)約電力，提高焦炭質(zhì)量，增加產(chǎn)氣量的目的，同時應(yīng)采用:焦罐加蓋、用小功率導(dǎo)焦除塵系統(tǒng),帶配重的提升機,用可變速度鼓風(fēng)機等節(jié)能技術(shù)。,第三部分：干熄焦工藝熱工分析,干熄焦工藝的關(guān)鍵設(shè)備是干熄爐。從本質(zhì)上講，干熄爐是一種氣固熱交換器。干法熄焦的過程主要是焦炭在干熄爐內(nèi)的冷卻過程。因此，干法熄焦工藝技術(shù)的核心就是干熄爐內(nèi)循環(huán)氣體流動、焦炭下降運動和循環(huán)氣體與焦炭之間熱交換的規(guī)律。,結(jié)構(gòu)參數(shù),操作參數(shù),熱工指標(biāo),結(jié)構(gòu)參數(shù)：冷卻段的直徑和高度，以及預(yù)存段的高度。（最重要的）；,操作參數(shù)：氣焦