干熄焦余热发电技术分析

敖成桥 贵州黔桂天能焦化有限责任公司

引言：我国是煤炭生产消耗大国，煤炭是我国利用主要的能源，也是焦煤第一生产大国，但是在炼焦生产过程中造成严重的环境污染和能源浪费，利用干熄焦技术不仅提高了生产效率，而且还最大程度的减少了对环境的污染，不仅实现企业的经济效益，而且实现了社会效益，达到了企业经济效益和社会效益的双丰收。

1 干熄焦技术简介

干熄焦技术起源在瑞士，它是对于湿熄焦技术而言的，就是传统的用水熄灭红焦的方式。干熄焦技术是利用惰性气体熄灭炽热的焦炭的方式。这种方式不仅可以回收利用焦炭的显热，而且可以提高焦炭的质量，减少焦炭生产过程中对环境的污染。相对于湿熄焦技术而言，干熄焦技术是把1000℃左右的高温炽热焦炭放入密封的干熄炉内，利用低温的惰性气体和高温的焦炭进行热量转化，使焦炭温度降低到200℃左右，而炉内的惰性气体经过循环风机将热量带入锅炉内进行热量交换，产生的蒸汽可以用来发电或者供暖，然后经过利用后的惰性气体可以循环利用，这样不仅减少了对能源的损耗，而且减少了企业的生产成本，提高的企业的经济效益，同时减少了传统的湿熄焦技术产生的有害气体和有害物质的排放，减轻对环境的污染，进而实现社会效益，实现了节能减排低碳环保的生产方式，符合社会发展的需求，因而得到了广泛的推广应用，成为了焦化行业的发展趋势，现在新建焦化都配套建设干熄焦装置。

2 我国干熄焦技术应用状况

干熄焦技术在我国应用是从1985年上海宝钢工程引进日本干熄焦装置开始的，并且在此后得到了较广泛的应用，促进了干熄焦技术在我国的蓬勃发展。截至到2013年，我国已建成和正在建造的干熄焦装置已经达到200多套，应用干熄焦技术生产的焦炭已经高达两亿吨，占据了焦炭产量的一大半，目前我国的钢铁企业配套的焦化厂基本建设了干熄焦装置，我国的干熄焦装置数量和焦炭产量均占据世界第一。虽然我国的干熄焦装置和产量均较多，但是这并不意味着我国的干熄焦技术成熟。由于我国引进应用干熄焦技术的时间较短，相对于发达国家来说，我国的干熄焦技术还很不成熟，存在着较多的问题，例如：技术较落后；系统不成熟；余热利用效率不高；处理能力不够，这些问题阻碍了我国干熄焦技术的进一步发展，对于焦炭生产有着极其不利的影响，造成了焦炭产量较低，设备使用时间较短，进一步也会影响企业的经济效益和社会效益。

3 干熄焦工艺流程

干熄焦技术是利用冷的惰性气体，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。由焦炉生产的温度约为1000℃的赤热焦炭排出装入焦罐车中，焦罐经牵引、提升移送至熄槽上部，从加焦口将焦炭放入干熄槽预存室，预存一定时间后下行至熄焦室，并与逆流的惰性循环气体N2进行热交换，冷却后的焦炭经排焦装置从排焦口排出，再经皮带转运至筛焦楼筛焦、储存，供炼钢(炼铁)用。二者在逆向运动中，焦炭逐渐被冷却到200℃左右，然后由炉底的卸料装置排出；同时，惰性气体(或废烟气)被加热到800℃左右，从干熄炉斜道口经过一次除尘器后进入干熄焦锅炉；在锅炉中，水被热气流加热产生蒸汽，同时气体被冷却到200℃左右，再经二次除尘由循环风机重新送入干熄炉内循环使用。

4 干熄焦主要设备

干熄焦主要由红焦装入设备、提升机、干熄炉、冷焦排出设备、电机车及焦罐台车、焦罐、一次除尘器、二次除尘器、干熄焦锅炉单元、循环风机、除尘地面站、水处理单位、自动控制部分、汽轮发电机等组成。 干熄焦红焦装入设备由电机车、焦罐台车、旋转焦罐、APS定位装置、提升机、装入装置以及各极限感应器等设备组成，起着接焦、送焦及装焦等作用。电机车运行在焦侧的熄焦轨道上，用于牵引、制动焦罐台车，控制圆形旋转焦罐的旋转动作和完成接送红焦的任务。电机车主要由车体、走行装置、制动装置、气路系统、空调系统及电气系统组成。旋转焦罐用来装运从炭化室中推出的红焦，并与其它设备配合，将红焦装入干熄炉内。提升机运行于提升井架和干熄炉顶轨道上，将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉炉顶，与装入装置相配合，将红焦装入干熄炉内。装完红焦后又将空罐经提升、走行和下降落座在焦罐台车上。装入装置位于干熄炉的顶部，与提升机配合将焦罐中的红焦装入干熄炉。干熄焦冷焦排出设备由排焦装置及运焦皮带组成。

排焦装置位于干熄炉底部，将冷却后的焦炭定量、连续和密封地排出到皮带机上。排焦装置由平板闸门、电磁振动给料器、旋转密封阀、台车、排焦溜槽、自动润滑装置、吹扫风机、除尘管道和检修吊车等设备组成，排焦装置周围设有四处CO报警器。干熄炉的结构一般为圆型，由预存段、斜道区及冷却段组成。干熄焦气体循环设备由循环风机、给水预热器、一次除尘器、锅炉和二次除尘器等组成。

5 干熄焦技术的利弊

5.1 优点

5.1.1 提高焦炭质量，提高发电量

干熄焦技术就是运用惰性气体给炽热的焦炭降温的方式，相对于传统的湿法熄焦技术而言，避免了湿焦使焦炭急剧降温给焦炭带来的不利影响，因为这样会影响焦炭的内部结构，会降低焦炭的强度和耐磨性。湿焦会使焦炭发生强烈热反应，会进一步提高炼铁的成本，减少了生铁的产量。运用干熄焦技术，能降低焦炭热反应性，提高焦炭热强度，提高焦炭质量，干熄焦后的焦炭机械强度、耐磨性、筛分组成方面均有明显的提高。增加炼铁的产量，提高炼铁的效率，进一步提高了企业的经济效益。

5.1.2 实现了节能减排和低碳环保

相对于湿熄焦而言，干熄焦技术减少了水资源的浪费，同时加热后的惰性气体循环利用吸收热量，减少了对于资源的浪费。并且，传统的湿熄焦产生了大量的硫化物和氢化合物等有害物质，并且还会形成粉尘进入大气中，这些有害物质会形成酸雨，进而污染水资源，土地资源等，也会危害人体健康。利用干熄焦技术，大大减少了对于污染物的排放，不仅保护了环境，同时，还会延长了干熄焦装置的使用寿命。这样不仅减少了对于资源的浪费，实现了节能的目的，同时也减少了污染物的排放，实现了低碳环保的目标，对促进企业节能减排、转型升级以及改善生态环境，具有重要现实意义。

5.2.1 干熄焦技术工艺较复杂，企业前期资金投入较多，增加了企业的压力，并且设备机器较重大，运行时间较长，很难保证机器的运转正常，在机器除尘维护方面要求较高。

5.2.2 干熄焦技术在运用过程中，红焦与少量惰性气体中的氧气发生反应，在一定程度上损失焦炭，造成焦炭烧损，设备安装及运行操作维护好的企业烧损率在2%以下，少数企业烧损率达到5%以上。

5.2.3 干熄焦生产过程中与红焦接触，与湿法熄焦相比有被烧伤烫伤及干熄炉内一氧化碳、氢气含量超标爆炸风险。

5.2 缺点

6 结束语

干熄焦技术与传统的湿法熄焦技术而言，回收利用红焦显热进行发电，不但节省了能源，减少发电成本，实现企业的经济效益，而且减少污染物的排放，改善了大气环境质量，实现了社会效益。干熄焦余热发电技术在符合社会的发展要求，在未来必将蓬勃发展，取得更高的经济效益和社会效益。