干熄焦工藝對焦炭質量的影響

李志霞

河鋼集團宣化鋼鐵公司焦化廠 河北張家口 075100

生產質量穩定達標的焦炭并盡量降低焦炭制造成本，是焦化生產的主要目標。焦炭質量容易受到原料供應和工藝條件等因素影響產生波動，通過預測焦炭質量，提前發現質量變化趨勢，采取措施應對，對焦化企業穩定生產和降本增效工作都有重要意義。

1 干熄焦工藝對焦炭生產質量的影響

干熄焦技術作為煉焦行業重點推廣的節能、環保項目，在我國深入開展供給側改革的形勢下，節能環保優勢日益突出。我國通過自主創新，實現了干熄焦技術的系列化、大型化和長壽化，可達到與各種焦爐匹配的工程化應用。

1.1 焦炭強度提升

焦炭強度提升是焦炭質量的體現之一，焦炭的強度必須適中，如果強度過小，在運輸以及使用途中就會破碎，影響工業生產的質量。但如果焦炭強度過大，會導致其不易燃燒，也會對工業生產質量造成影響。而影響焦炭強度的主要參數是焦炭內部的水分與灰分的比例，干熄焦工藝采用惰性氣體對焦炭進行冷卻，這種冷卻方式最大的好處是氣體可以快速的均勻分布在紅熾焦炭的周圍，從而使焦炭自上而下均勻的冷卻。這種冷卻方式可以有效的釋放焦炭內部因氣孔產生的應力，減少焦炭塊內部氣孔的數量，使焦炭內部結構更加的均勻，自然強度也會提升[1]。

除了使焦炭均勻的冷卻外，干熄焦工藝與濕熄焦工藝相比最大的特點就是無需使用水，傳統的濕熄焦工藝在冷卻焦炭時會不可避免的使用水蒸氣，而水蒸氣與高溫狀態的焦炭接觸時便會產生熱接觸反應，反應的方程式為：

這種熱接觸反應會破壞焦炭內部原有的碳分子結構，使焦炭內部的氣孔數量增加，從而導致焦炭強度與質量降低。而干熄焦工藝使用的是惰性氣體，即便是在高溫下也不會與焦炭發生熱接觸反應，不會改變焦炭內部的分子結構，因此相較于濕熄焦工藝可以有效的提升焦炭的強度。

1.2 焦粉率上升

煉焦煤灰成分含有有害物質，會對焦炭反應產生十分重要的影響。根據實際生產的情況，灰成分會對焦炭熱性能產生的影響，主要是通過二氧化碳反應性催化作用來進行的。在灰成分中，氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣等，在實際生產過程中，會產生負催化作用，對二氧化碳反應具有一定的抑制作用。并且不同的灰成分會對二氧化碳反應性催化作用產生不同的影響。在干熄爐的換氣過程中，爐中空氣的含量是決定焦炭質量的重要指標，必須盡可能的確保爐中空氣含量不能過高，以避免焦炭的損耗或爐中空氣含量過高導致粉塵爆炸。

1.3 水分波動較小

焦炭水分是焦炭質量的重要衡量指標之一。而干熄焦工藝中不涉及到水蒸氣，因此所制得的焦炭水分含量非常少，因而受到冶金工業的歡迎。有研究指出，采用干熄焦工藝所制得的焦炭，其水分含量可控制在0.1%以下，且焦炭內部的水分含量波動比濕熄焦工藝更低[2]。

2 如何提升干熄焦工藝

2.1 優化焦粉冷卻裝置

在傳統的干熄焦生產過程中，一次除塵器捕集的高溫焦粉采用2種形式冷卻裝置進行冷卻。第1種是冷卻套管，冷卻套管為單根，分為內外2層水套，中間層是被冷卻的高溫焦粉的流動通道。這種冷卻套管的冷卻速度較慢，單位時間的處理量低，另外其水套底部的密封較難處理，經常發生漏水現象，維修工作量大。第2種冷卻裝置是3層套管式的多管冷卻裝置，多管冷卻裝置的冷卻單元為多組3層套管，3層套管的上部設固定式的進水分配箱和出水集箱，3層套管的下部為浮動式。冷卻水先進入上部的進水分配箱，然后沿3層套管的外層水套流到下部的U形彎處，轉向后進入中間層水套繼續向上流動，在向上流動的過程中與內套管中的高溫焦粉逆流間接換熱，最后流入上部的出水集箱。這種多管冷卻裝置中的3層套管重量大，U形彎處易堵塞且無法清洗，導致設備因冷卻水道堵塞而過早失效。可以采用新型可清洗式多管焦粉冷卻裝置，采用并聯雙層逆流式換熱套管與固定式冷卻回水集箱、浮動式給水分配箱配合，能夠提高冷卻效率，減輕設備重量，且清洗檢修方便，有利于延長設備使用壽命，從而滿足干熄焦長期穩定操作的要求[3]。

2.2 排焦系統的改進

干熄焦排焦裝置主要由平板閘門、電磁震動給料器、旋轉密封閥以及皮帶組成。排焦系統是干熄焦系統中的一個重要組成部分，排焦是繼裝焦、干熄焦等步驟后的又一個重要工序。熾熱的焦炭在干熄爐內經氮氣循環冷卻后，由干熄爐下部排焦系統裝置排出。能否將冷卻后的焦炭自動、連續、均勻地排到運輸皮帶上關系到整個干熄焦系統的協作效率，故而實現排焦系統的合理連鎖控制顯得尤為重要。連續穩定的排焦量是整個干熄焦系統工藝參數穩定的最主要條件之一，對干熄焦鍋爐供水、產汽以及干熄焦發電系統的穩定起著至關重要的作用。旋轉密封閥是現代干熄焦工藝流程中的一個重要工藝設備，其作用是保證干熄爐內循環氣體不向外泄漏的情況下，將經干熄爐冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出，作為干熄爐內焦炭的唯一出口，其穩定運行是干熄焦連續穩定排焦的關鍵[4-5]。

3 結語

焦炭是工業生產中的重要原料，而干熄焦工藝是一種較為經濟實惠的生產焦炭的方式，且污染較小，因此本文對干熄焦工藝對焦炭質量的影響進行了研究。相較于傳統的濕熄焦工藝，干熄焦工藝可以提升焦炭的強度、均勻性和冷熱強度，降低反應性與焦炭內水分含量，但干熄焦工藝會導致焦粉率上升，加速焦炭的損耗，但總的來說仍然是一種非常優秀的焦炭生產方式。此外，本文還對焦炭質量對干熄焦生產的影響進行了分析，焦炭中的揮發分含量、高溫反應性以及膨脹與收縮性能都會對干熄焦工藝生產焦炭的質量造成影響。期待本文的研究內容能夠為提升我國焦炭生產水平提供幫助。