炼焦生产工艺及设备简述

对于国外大型钢铁厂则使用更先进的设备，如熄焦已改用干熄焦(CDQ)方法(我国宝钢也用这种方法，它不但改善环境，节约用水，且回收焦炭显热)，且进行储煤塔前采用成型煤和煤预热工艺。前者是将煤料添加黏结剂，加热混合后，加压成型，此法可大幅度提高原料煤来源，且可提高堆比重与减小粒度间隙以及提高焦炭强度。后者是将煤预热到约200℃装入，以提高装炉煤料的堆比重和便于快速干馏，从而改善焦炭强度和提高生产率。

图1  现代炼焦炉示意图

焦炉形式较多，通常如图1所示，其下部是蓄热室，上部是交替排列的炭化室和燃烧室。炭化室高6~7.5m，宽0.4~0.45m，长15~17m，每个炭化室的有效容积为50m³左右。焦炉寿命一般为20~30a，煤料从煤塔卸到煤车(图2)分别送至各炭化室装炉，煤在炭化室内由两侧燃烧室经硅砖壁传热进行单向供热干馏。煤在加热至100℃时放出水分及少量吸附气体，继续升温至350℃开始熔融且放出焦油和以甲烷为主的煤气，再升温形成胶质体。煤的软熔大致到500℃时结束。形成液相变稠与分散固体颗粒融成一体，缩聚固化为半焦，以后放出以氢气为主的煤气，开始发生焦炭收缩和产生裂纹。在700℃左右逸出氢达最高值，以后逸出煤气减少，至900℃以上成为焦炭，整个结焦周期一般为14~18h，以后将如图2所示，由推焦机自一侧把焦向另一侧推出。从焦炉推出的焦炭，由熄焦车送去喷水熄焦、晾焦或采用干法熄焦，即用惰性气体逆流穿过红焦层进行热交换，焦冷却到200℃左右，惰性气体则升温至800℃左右，送余热锅炉产生蒸汽。熄焦后的焦炭还要筛分分级，大于40mm的用于大高炉，25~40mm的用于中小高炉，10~25mm供化工部门，小于10mm的碎焦用作烧结原料。

图2  炼焦炉及其附属设备

炼焦过程除生产焦炭外，还有高热值煤气和焦化副产品，主要产品为：焦炭70%~80%，焦炉煤气300~380m³/t–煤，即15%~19%，粗焦油2.5%~4%，粗苯0.7%~1.3%，氨0.2%~0.35%，吡啶0.015%~0.025%，硫化氢0.1%~0.5%。

如图3所示，焦炉推出的红焦装入焦罐，由台车载运至熄焦站，由提升机提升并移至竖式干熄槽顶部，经装料装置放入干熄槽上部的预存室，经均热后逐渐进入下部的干熄室，被槽底进入的循环惰性气体冷却至250℃以下，通过排焦装置排出。槽底经气体分配帽进入干熄室的冷循环惰性气体，与焦炭换热后升温至约800℃，由干熄室上部的斜道和环形道，经重力沉降槽去除较大粒级的粉尘后，进入废热锅炉，将热量传给锅炉水，并使之蒸发产生4MPa，450℃或1.8MPa，360℃的水蒸气；循环惰性气体温度降至170℃左右，从锅炉下部排出，再经旋风分离器分出细粒粉尘后，由循环风机送回干熄槽循环使用。

图3  常用干熄焦流程及其主要设备

干熄槽外壳由钢板制成，内部衬有隔热砖和黏土砖；上部预存室的容积一般能容纳1.5h的焦炭处理量；下部干熄室的容量为2~2.4h的焦炭处理量。预存室和干熄室之间为斜道，热惰性气体经过斜道汇集于环形气道后排出，借助每个斜道口的调节装置，使循环气沿干熄室径向均匀分布。排焦装置多采用间歇操作，用交替开闭的阀门控制排焦，并防止槽内惰性气体溢出。在装焦装置和排焦装置上均有吸气管连接集尘装置，以防止粉尘扩散。循环风机可采用调速电机调节流量，以节约电耗。每熄1t焦炭大约需1500m³的惰性气体，蒸汽产量一般为450~510kg/t(焦)。