干熄焦余熱發電技術分析

敖成橋 貴州黔桂天能焦化有限責任公司

引言：我國是煤炭生產消耗大國，煤炭是我國利用主要的能源，也是焦煤第一生產大國，但是在煉焦生產過程中造成嚴重的環境污染和能源浪費，利用干熄焦技術不僅提高了生產效率，而且還最大程度的減少了對環境的污染，不僅實現企業的經濟效益，而且實現了社會效益，達到了企業經濟效益和社會效益的雙豐收。

1 干熄焦技術簡介

干熄焦技術起源在瑞士，它是對于濕熄焦技術而言的，就是傳統的用水熄滅紅焦的方式。干熄焦技術是利用惰性氣體熄滅熾熱的焦炭的方式。這種方式不僅可以回收利用焦炭的顯熱，而且可以提高焦炭的質量，減少焦炭生產過程中對環境的污染。相對于濕熄焦技術而言，干熄焦技術是把1000℃左右的高溫熾熱焦炭放入密封的干熄爐內，利用低溫的惰性氣體和高溫的焦炭進行熱量轉化，使焦炭溫度降低到200℃左右，而爐內的惰性氣體經過循環風機將熱量帶入鍋爐內進行熱量交換，產生的蒸汽可以用來發電或者供暖，然后經過利用后的惰性氣體可以循環利用，這樣不僅減少了對能源的損耗，而且減少了企業的生產成本，提高的企業的經濟效益，同時減少了傳統的濕熄焦技術產生的有害氣體和有害物質的排放，減輕對環境的污染，進而實現社會效益，實現了節能減排低碳環保的生產方式，符合社會發展的需求，因而得到了廣泛的推廣應用，成為了焦化行業的發展趨勢，現在新建焦化都配套建設干熄焦裝置。

2 我國干熄焦技術應用狀況

干熄焦技術在我國應用是從1985年上海寶鋼工程引進日本干熄焦裝置開始的，并且在此后得到了較廣泛的應用，促進了干熄焦技術在我國的蓬勃發展。截至到2013年，我國已建成和正在建造的干熄焦裝置已經達到200多套，應用干熄焦技術生產的焦炭已經高達兩億噸，占據了焦炭產量的一大半，目前我國的鋼鐵企業配套的焦化廠基本建設了干熄焦裝置，我國的干熄焦裝置數量和焦炭產量均占據世界第一。雖然我國的干熄焦裝置和產量均較多，但是這并不意味著我國的干熄焦技術成熟。由于我國引進應用干熄焦技術的時間較短，相對于發達國家來說，我國的干熄焦技術還很不成熟，存在著較多的問題，例如：技術較落后；系統不成熟；余熱利用效率不高；處理能力不夠，這些問題阻礙了我國干熄焦技術的進一步發展，對于焦炭生產有著極其不利的影響，造成了焦炭產量較低，設備使用時間較短，進一步也會影響企業的經濟效益和社會效益。

3 干熄焦工藝流程

干熄焦技術是利用冷的惰性氣體，在干熄爐中與赤熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦鍋爐產生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環風機鼓入干熄爐冷卻紅焦。干熄焦鍋爐產生的蒸汽或并入廠內蒸汽管網或送去發電。由焦爐生產的溫度約為1000℃的赤熱焦炭排出裝入焦罐車中，焦罐經牽引、提升移送至熄槽上部，從加焦口將焦炭放入干熄槽預存室，預存一定時間后下行至熄焦室，并與逆流的惰性循環氣體N2進行熱交換，冷卻后的焦炭經排焦裝置從排焦口排出，再經皮帶轉運至篩焦樓篩焦、儲存，供煉鋼(煉鐵)用。二者在逆向運動中，焦炭逐漸被冷卻到200℃左右，然后由爐底的卸料裝置排出；同時，惰性氣體(或廢煙氣)被加熱到800℃左右，從干熄爐斜道口經過一次除塵器后進入干熄焦鍋爐；在鍋爐中，水被熱氣流加熱產生蒸汽，同時氣體被冷卻到200℃左右，再經二次除塵由循環風機重新送入干熄爐內循環使用。

4 干熄焦主要設備

干熄焦主要由紅焦裝入設備、提升機、干熄爐、冷焦排出設備、電機車及焦罐臺車、焦罐、一次除塵器、二次除塵器、干熄焦鍋爐單元、循環風機、除塵地面站、水處理單位、自動控制部分、汽輪發電機等組成。 干熄焦紅焦裝入設備由電機車、焦罐臺車、旋轉焦罐、APS定位裝置、提升機、裝入裝置以及各極限感應器等設備組成，起著接焦、送焦及裝焦等作用。電機車運行在焦側的熄焦軌道上，用于牽引、制動焦罐臺車，控制圓形旋轉焦罐的旋轉動作和完成接送紅焦的任務。電機車主要由車體、走行裝置、制動裝置、氣路系統、空調系統及電氣系統組成。旋轉焦罐用來裝運從炭化室中推出的紅焦，并與其它設備配合，將紅焦裝入干熄爐內。提升機運行于提升井架和干熄爐頂軌道上，將裝滿紅焦的焦罐提升并橫移至干熄爐爐頂，與裝入裝置相配合，將紅焦裝入干熄爐內。裝完紅焦后又將空罐經提升、走行和下降落座在焦罐臺車上。裝入裝置位于干熄爐的頂部，與提升機配合將焦罐中的紅焦裝入干熄爐。干熄焦冷焦排出設備由排焦裝置及運焦皮帶組成。

排焦裝置位于干熄爐底部，將冷卻后的焦炭定量、連續和密封地排出到皮帶機上。排焦裝置由平板閘門、電磁振動給料器、旋轉密封閥、臺車、排焦溜槽、自動潤滑裝置、吹掃風機、除塵管道和檢修吊車等設備組成，排焦裝置周圍設有四處CO報警器。干熄爐的結構一般為圓型，由預存段、斜道區及冷卻段組成。干熄焦氣體循環設備由循環風機、給水預熱器、一次除塵器、鍋爐和二次除塵器等組成。

5 干熄焦技術的利弊

5.1 優點

5.1.1 提高焦炭質量，提高發電量

干熄焦技術就是運用惰性氣體給熾熱的焦炭降溫的方式，相對于傳統的濕法熄焦技術而言，避免了濕焦使焦炭急劇降溫給焦炭帶來的不利影響，因為這樣會影響焦炭的內部結構，會降低焦炭的強度和耐磨性。濕焦會使焦炭發生強烈熱反應，會進一步提高煉鐵的成本，減少了生鐵的產量。運用干熄焦技術，能降低焦炭熱反應性，提高焦炭熱強度，提高焦炭質量，干熄焦后的焦炭機械強度、耐磨性、篩分組成方面均有明顯的提高。增加煉鐵的產量，提高煉鐵的效率，進一步提高了企業的經濟效益。

5.1.2 實現了節能減排和低碳環保

相對于濕熄焦而言，干熄焦技術減少了水資源的浪費，同時加熱后的惰性氣體循環利用吸收熱量，減少了對于資源的浪費。并且，傳統的濕熄焦產生了大量的硫化物和氫化合物等有害物質，并且還會形成粉塵進入大氣中，這些有害物質會形成酸雨，進而污染水資源，土地資源等，也會危害人體健康。利用干熄焦技術，大大減少了對于污染物的排放，不僅保護了環境，同時，還會延長了干熄焦裝置的使用壽命。這樣不僅減少了對于資源的浪費，實現了節能的目的，同時也減少了污染物的排放，實現了低碳環保的目標，對促進企業節能減排、轉型升級以及改善生態環境，具有重要現實意義。

5.2.1 干熄焦技術工藝較復雜，企業前期資金投入較多，增加了企業的壓力，并且設備機器較重大，運行時間較長，很難保證機器的運轉正常，在機器除塵維護方面要求較高。

5.2.2 干熄焦技術在運用過程中，紅焦與少量惰性氣體中的氧氣發生反應，在一定程度上損失焦炭，造成焦炭燒損，設備安裝及運行操作維護好的企業燒損率在2%以下，少數企業燒損率達到5%以上。

5.2.3 干熄焦生產過程中與紅焦接觸，與濕法熄焦相比有被燒傷燙傷及干熄爐內一氧化碳、氫氣含量超標爆炸風險。

5.2 缺點

6 結束語

干熄焦技術與傳統的濕法熄焦技術而言，回收利用紅焦顯熱進行發電，不但節省了能源，減少發電成本，實現企業的經濟效益，而且減少污染物的排放，改善了大氣環境質量，實現了社會效益。干熄焦余熱發電技術在符合社會的發展要求，在未來必將蓬勃發展，取得更高的經濟效益和社會效益。