一、蘇聯(lián)制造的干熄焦裝置

干熄焦裝置是由蘇聯(lián)國立焦化設(shè)計(jì)院(Гипрококс)設(shè) 計(jì)的，由多家制造廠制造，已安裝在切列波維茨等鋼鐵公 司和焦化廠。通過全蘇進(jìn)出口公司機(jī)器出口公司(В/О Машиноэкспорг)、重工業(yè)產(chǎn)品出口公司(Тяжпромэкспорт) 出口國外。

干熄焦裝置的結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 蘇聯(lián)制造的干熄焦裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1—紅焦運(yùn)送車; 2—牽引機(jī)械; 3—熄焦室， 4—前室; 5—移動(dòng)式升降機(jī); 6—裝焦裝置; 7—廢熱鍋爐; 8—煙泵; 9—排焦裝置

干熄焦裝置可與紅焦運(yùn)送車軌道同心布置，亦可錯(cuò)開 布置。蘇聯(lián)制造的干熄焦裝置有56～70 t/h能力不等。

該裝置有下列好處：從1噸干熄焦炭中可得壓力達(dá) 4.0 Mpa、過熱溫度450℃的水蒸汽420～450 kg;焦炭的 物理機(jī)械指標(biāo)可得到改善(M₁₀下降2%，M₄₀增加 4～5%); 焦比下降1～2.3%; 焦?fàn)t生產(chǎn)能力提高(因焦 炭溫度低和在干熄焦裝置內(nèi)熄焦); 消除了機(jī)器車輛和金 屬結(jié)構(gòu)腐蝕，改善了環(huán)境保護(hù)。

二、德國奧托公司(Otto)干熄焦裝置

該公司制造的干熄焦能力為150 t/h的干熄焦裝置外 形及結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖2 德國Otto公司干熄焦裝置

1—焦罐; 2—干熄室; 2 a—預(yù)冷段; 2 b —冷卻段; 3—卸焦盤; 4—排焦系統(tǒng); 5—冷 卻氣體分布器; 6—分離器; 7—廢熱鍋爐; 8—分離器; 9—風(fēng)機(jī); 10—焦粉槽; 11—振動(dòng) 給料器; 12—焦炭運(yùn)輸機(jī)

Otto公司干熄焦裝置技術(shù)參數(shù)如下：

冷卻裝置能力：最大150 t/h

焦炭溫度：

干熄室入口：1000～1100℃

干熄室出口：<200℃

每噸焦炭冷卻氣體量：1500～1700 m³

冷卻室入出口處冷卻氣體溫度：150～180℃

廢熱鍋爐入口處冷卻氣體溫度：700～850℃

蒸汽產(chǎn)生量：0.4～0.5t/噸焦炭(40 bar，430℃)

引進(jìn)情況：

上海寶鋼1986年9月引進(jìn)日本新日鐵公司制造的干 熄焦裝置; 鞍鋼在1988年引進(jìn)蘇聯(lián)制造的干熄焦裝置。

三、日本石川島播磨重工業(yè)公司(IHI)干熄焦裝置

IHI公司制造的干熄焦裝置有干熄能力為120 t/h、 110 t/h及100 t/h。各型干熄焦裝置的具體性能分述如下：

(1)120 t/h干熄焦裝置：

IHI公司為Sumikin焦炭公司Kashima廠制造的兩 套120 t/h干熄焦裝置外形見圖3。

圖3 IHI公司為Kashima廠制造的120 t/h 干熄焦裝置

IHI公司為Kashima廠制造的干熄焦裝置技術(shù)性能 參數(shù)見表1。

表1 IHI公司制造的干熄焦裝置技術(shù)參數(shù)

(2)110 t/h干熄焦裝置：

該裝置是IHI公司為川鐵化學(xué)工業(yè)公司Mizushima 廠制造的，其外形見圖7-1-48。

IHI公司為Mizushima廠制造的110 t/h干熄焦裝 置技術(shù)參數(shù)如下：

干熄焦能力：2×110 t/h

干熄室容積：506 m³

前室容積：299 m³

循環(huán)氣體量：165000 m³(標(biāo)準(zhǔn))/h

蒸汽溫度：330℃

蒸汽壓力：99 kgf/cm²(9.7 Mpa)

蒸汽產(chǎn)生量：64.9 t/h

(3)100 t/h干熄焦裝置：

圖4 IHI公司為Mizushima廠制造的

110t/h干熄焦裝置

IHI公司為千葉廠制造的100 t/h干熄焦裝置見圖 5

圖5 100t/h干熄焦裝置

技術(shù)性能參數(shù)如下：

干熄焦能力：2×100t/h

冷卻室容積：480 m³

前室容積：300 m³

廢熱鍋爐能力：50 t/h

循環(huán)氣體風(fēng)機(jī)流量：150000 m³/h

熱焦處理設(shè)備

焦罐能力：85 m³

提升荷載：86 tf(843 kN)

提升速度：35 m/min

走行速度：65 m/min

IHI公司制造的干熄焦裝置銷售情況見表2。

表2 IHI公司制造干熄焦裝置銷售情況表

四、 濟(jì)鋼干熄焦技術(shù)的研究與應(yīng)用

A 開發(fā)與研究過程

濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司干熄焦技術(shù)(以下簡稱濟(jì)鋼干熄焦) 是國家經(jīng)貿(mào)委、國家冶金局 和山東省重點(diǎn)支持的節(jié)能示范項(xiàng)目，濟(jì)鋼干熄焦技術(shù)的應(yīng)用對在全國重點(diǎn)推廣節(jié)能降耗項(xiàng) 目具有十分重要的意義。

干法熄焦技術(shù)是國際上先進(jìn)的焦化節(jié)能技術(shù)，國內(nèi)上海寶鋼和浦東煤氣廠都是從國外 全套引進(jìn)，投資高，很難在國內(nèi)推廣。要想在國內(nèi)推廣，必須國內(nèi)掌握該技術(shù)并實(shí)現(xiàn)國產(chǎn) 化，該項(xiàng)目采用國內(nèi)外共同設(shè)計(jì)、合作制造、技貿(mào)結(jié)合的方式，引進(jìn)國外干熄焦技術(shù)，并 配套引進(jìn)部分國外關(guān)鍵設(shè)備。其中干熄焦主要工藝設(shè)備由烏克蘭設(shè)計(jì)，國內(nèi)轉(zhuǎn)化制造，其 他全部由濟(jì)鋼設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，國內(nèi)制造。

濟(jì)鋼焦化廠現(xiàn)有42孔4.3m焦?fàn)t4座，設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭110萬t。濟(jì)鋼的干熄焦裝置， 配備2臺產(chǎn)汽35t/h的余熱鍋爐及1臺6100kW的背壓發(fā)電機(jī)組。全年可回收余熱蒸汽47 萬t，發(fā)電3920萬kW·h。工程包括干熄焦主體工藝設(shè)備、汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、除鹽水制備 系統(tǒng)等，總投資2.3億元。

B 干熄焦中焦炭運(yùn)行與循環(huán)氣體流程

a 熄焦過程

干熄焦工藝流程如圖4-12所示[57，58]。

由焦?fàn)t推出的紅焦裝到接焦車上的焦罐中，接焦車有電機(jī)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(jī)井架中心。提升機(jī)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(dòng)開啟，焦炭即放入干熄槽預(yù)存室 上部。加焦完畢，焦罐提起運(yùn)行至提升機(jī)井架。加焦斗自動(dòng)離開，裝料裝置將蓋關(guān)閉。空 焦罐由提升機(jī)降落到焦罐中間托架上。再由牽引裝置將焦罐推向接焦車上。

焦炭在預(yù)存室內(nèi)預(yù)存1.5h左右，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(dòng)作的排焦裝置，該裝置設(shè)有扇形閥均 勻排下。由排焦裝置下焦室排出的單批焦炭放到槽下的運(yùn)焦機(jī)，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γ射線料位計(jì)測量，焦炭料位與排焦、加焦裝置皆 聯(lián)鎖。

b 氣體運(yùn)行流程

焦炭由循環(huán)于 “干熄槽—鍋爐” 閉路系統(tǒng)的氣體熄滅。槽內(nèi)壓力通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)后導(dǎo)出 回路的氣體量自動(dòng)維持。

循環(huán)氣體內(nèi)的可燃組分由通過窺視孔向上環(huán)道送入空氣的裝置使這些組分燃去以降低 其含量。

裝置內(nèi)的氣體流程為：冷卻到170～190℃的冷惰性循環(huán)氣體，由風(fēng)機(jī)經(jīng)排氣管送入干 熄槽底部的鼓風(fēng)裝置。均勻分配到冷卻室內(nèi)與紅焦炭逆向流動(dòng)進(jìn)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)過斜道面以下的焦層，被加熱到700～800℃。然后進(jìn)入下環(huán)道。再從下環(huán)道進(jìn)入上環(huán)道，從上環(huán)道經(jīng)連接管進(jìn)入焦塵沉降室。大顆粒焦 塵在沉降室分離開來，積聚在沉降室下部，定期由氣力輸送裝置運(yùn)送。循環(huán)氣體從沉降室 進(jìn)入余熱鍋爐。惰性氣體在余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱交換產(chǎn)生余熱蒸汽，熱交換后的惰性氣體溫 度降至170～190℃，然后進(jìn)入二次除塵器 (旋風(fēng)除塵器) 旋風(fēng)分離出細(xì)粒焦塵。旋風(fēng)除 塵后，循環(huán)氣體就進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)吸氣管。再由風(fēng)機(jī)送到干熄槽底部鼓風(fēng)裝置再次進(jìn)行循 環(huán)。循環(huán)氣體流程如圖4-13所示[59]。

4.3.2.2 濟(jì)鋼干熄焦技術(shù)簡介與集成

A 工藝布置

濟(jì)鋼有2×42孔58-Ⅰ、58-Ⅱ和JN43-80型焦?fàn)t4座，其中1號、2號焦?fàn)t已經(jīng)服役30年， 3號、4號焦?fàn)t是1991年、1992年分別投產(chǎn)的，算是新焦?fàn)t，而兩組焦?fàn)t的布置是一字形。這種布置是和燒結(jié)、煉鐵平行的，是不能改變的現(xiàn)實(shí)。焦化廠和燒結(jié)廠只有一條道路相隔， 按烏克蘭干熄焦的布置，2×70t/h的干熄焦裝置的“干熄爐-鍋爐” 軸線需要與熄焦鐵路垂 直布置，在濟(jì)鋼現(xiàn)有狹長地帶難于實(shí)現(xiàn)。濟(jì)鋼在充分消化干熄焦技術(shù)的前提下，經(jīng)過反復(fù)論 證，在和原烏克蘭專家多次探討后，確定了平行布置方案。這一工藝布置修改了烏克蘭專家 的平面布置設(shè)計(jì)模式。從我國現(xiàn)有焦化企業(yè)看凡是具有4.3m高度以上焦?fàn)t的焦化廠都有實(shí) 現(xiàn)干熄焦工藝的可能性，為上干熄焦企業(yè)的決策者提供了理論和實(shí)踐的依據(jù)。

B 干熄爐耐材選擇

干熄焦的最關(guān)鍵設(shè)備是干熄爐，它是決定干熄焦工藝是否成功及使用壽命的關(guān)鍵，而 干熄爐中很重要的是耐火材料的選擇和區(qū)域設(shè)計(jì)方案。根據(jù)烏克蘭的設(shè)計(jì)，干熄爐內(nèi)部的 耐火材料均為一般黏土制品，對砌筑施工也無特殊要求，使用壽命一年左右。為進(jìn)一步提 高干熄爐使用壽命，確保設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，濟(jì)鋼參照烏克蘭提供的設(shè)計(jì)資料，通過消化吸 收，結(jié)合國內(nèi)耐火材料使用技術(shù)，在逐步掌握了干熄爐耐火材料選用設(shè)計(jì)要求后，根據(jù)干 熄爐的工作特點(diǎn)和工作條件，在不同部位選用了不同材質(zhì)的耐火材料，成功地完成了干熄 爐的砌筑設(shè)計(jì)和施工，使干熄爐各部位經(jīng)受住了生產(chǎn)考驗(yàn)，滿足了生產(chǎn)需要。

C 余熱鍋爐技術(shù)

干熄焦余熱鍋爐是繼干熄爐后的第二套大型設(shè)備。高熱的循環(huán)氣體被送入余熱鍋爐， 生產(chǎn)高壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)紅焦顯熱的利用。我國上海寶鋼是全套引進(jìn)日本的設(shè)備 (第二、第三 期工程設(shè)備為國內(nèi)生產(chǎn)) 和技術(shù)，上海浦東煤氣廠全套引進(jìn)的是烏克蘭技術(shù)設(shè)備。濟(jì)鋼的 干熄焦工程是通過與杭州鍋爐廠合作，引進(jìn)德國技術(shù)，由杭州鍋爐廠完成鍋爐的設(shè)計(jì)、制 造。在技術(shù)消化過程中結(jié)合濟(jì)鋼實(shí)際情況，主要考慮了四個(gè)因素，一是能保證干熄1t紅 焦產(chǎn)生0.45t以上的蒸汽量; 二是產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)能保證足夠的發(fā)電量，并能給化學(xué)產(chǎn)品 回收工序提供1.0MPa的蒸汽; 三是余熱鍋爐能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，便于在國內(nèi)推廣; 四是具有 經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)以上原則在認(rèn)真研究日本技術(shù) (寶鋼) 和烏克蘭技術(shù) (浦東) 的前提下， 提出了采用次高壓 (即5.4MPa，溫度450℃)、全自然循環(huán)余熱鍋爐的方案，并大膽引進(jìn) 了德國的自然循環(huán)技術(shù)，和寶鋼、浦東的強(qiáng)制循環(huán)鍋爐相比動(dòng)力消耗低，簡化了操作和維 修，投運(yùn)以后的實(shí)踐證明，鍋爐的選型是成功的。

經(jīng)過半年多的運(yùn)行，鍋爐的各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)的產(chǎn)汽量，鍋爐作為承前啟后 的心臟設(shè)備，在整個(gè)干熄焦工藝上發(fā)揮了核心作用，既保證了吞入高溫氣流，又吐出高溫 和次高壓蒸汽，保證了后道工序的發(fā)電。

D 自動(dòng)化技術(shù)

干熄焦裝置是整個(gè)鋼鐵工業(yè)的最復(fù)雜的成套裝備之一，從底層到裝焦頂?shù)母叨冉?50m，方圓20m。這樣龐大的裝備，其操作的連續(xù)性和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的，烏克蘭的裝 備和日本裝備相比體積大，但自動(dòng)化水平滯后，根據(jù)有關(guān)資料分析，烏克蘭的自動(dòng)化水平 遠(yuǎn)不及日本，而利用我們的自動(dòng)化優(yōu)勢完全可以實(shí)現(xiàn)。其實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)是牽引、提升、橫 移、裝排焦、風(fēng)機(jī)及循環(huán)系統(tǒng)。整個(gè)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用一套集散控制系統(tǒng)，完成整個(gè)工藝 過程的檢測與控制，包括PLC自動(dòng)化程度控制、風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制、蒸汽壓力自動(dòng)顯示、 高低壓自動(dòng)報(bào)警、電氣設(shè)施自動(dòng)連鎖報(bào)警等。在整個(gè)干熄焦的控制軟件方面已經(jīng)形成了自 己的特色。

E 設(shè)備的國產(chǎn)化

設(shè)備國產(chǎn)化是國內(nèi)能否推廣干熄焦的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。根據(jù)國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，干熄焦工 藝設(shè)備的國產(chǎn)化率必須達(dá)到80%以上，而國內(nèi)上干熄焦裝置主要考慮投資的大小。如果 80%的設(shè)備從國外進(jìn)口，干熄焦的總投資要比國產(chǎn)設(shè)備翻幾番，對國內(nèi)企業(yè)來講是可望而 不可即的。濟(jì)鋼本著80%的目標(biāo)，除電機(jī)車、鼓風(fēng)、排焦裝置外基本上采用國產(chǎn)設(shè)備，用 設(shè)備的臺套或重量計(jì)算都達(dá)到了90%以上，為國內(nèi)推廣干熄焦技術(shù)積累設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)。

4.3.2.3 干熄焦運(yùn)行效果與經(jīng)濟(jì)效益

(1) 改善了環(huán)境。煉焦行業(yè)的濕法熄焦是周圍環(huán)境的重要污染來源，每10min濕法熄 焦一爐焦炭，其所發(fā)生的廢熱蒸汽對大氣和入類健康影響十分嚴(yán)重。由于干法熄焦的投產(chǎn) 對環(huán)境有了很大改善，所測得的有關(guān)數(shù)據(jù)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2) 有良好的經(jīng)濟(jì)效益。由濕法熄焦到干法熄焦的最大區(qū)別在于兩個(gè)方面，一是節(jié)約 能源，熱量得到充分的回收和利用，替代了燒煤氣和燒煤生產(chǎn)蒸汽的裝備，給生產(chǎn)帶來方 便; 二是焦炭抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度得到較大幅度的改善，由于焦炭強(qiáng)度的提高對高爐生產(chǎn) 有較大的好處。綜合以上兩方面干熄焦產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益一是在干熄焦本身熱量的回收，二 是由于焦炭質(zhì)量的改善延伸到高爐產(chǎn)生的效益。

1) 干熄焦熱量的回收效益，即由紅焦顯熱的回收而生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電對焦化廠產(chǎn)生的 經(jīng)濟(jì)效益。濟(jì)鋼焦化廠有4座4.3m的焦?fàn)t，配合焦?fàn)t所上的干熄焦能力為2×70t/h的干 熄爐和2×35t/h的余熱鍋爐，年經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)1763.88萬元。

2) 由于干熄焦炭把焦炭的熱能經(jīng)過余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組變成電能，所采用的參 數(shù)如下：

①產(chǎn)生1kW·h的電需要消耗的蒸汽量。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行標(biāo)定，每發(fā)電1kW·h，消耗 的蒸汽為11.4kg，電的價(jià)格按市場價(jià)0.45元/kW·h。

②汽輪機(jī)發(fā)電的運(yùn)行時(shí)間根據(jù)工藝配置要短于余熱鍋爐的產(chǎn)蒸汽時(shí)間，故比干熄爐的 運(yùn)行時(shí)間縮短400h即7500h/a，干熄炭按132.4t/h，電價(jià)同樣按0.45元/kW·h。

3) 濕熄焦和干熄焦對比其損失的焦粉量有所不同，濕熄焦時(shí)由于采用的是水，在熄 焦車進(jìn)入消火塔時(shí)水和紅焦接觸產(chǎn)生的蒸汽把焦粉帶到大氣中，每年有近萬噸的焦粉擴(kuò)散 到大氣中，使降塵量增加。折合焦炭產(chǎn)量1%。焦粉價(jià)格214元/t，焦炭產(chǎn)量按132.4t/h， 干熄時(shí)間7900h/a。

4) 干熄焦一年運(yùn)行11個(gè)月，相對原來的濕熄焦裝置停用，即減少了設(shè)備制造費(fèi)用 (主要是濕熄焦車)，又節(jié)省了操作工和一套運(yùn)焦裝備。每年可節(jié)省費(fèi)用209.53萬元。

5) 干熄焦投運(yùn)后，年運(yùn)行成本3643萬元。

對以上五項(xiàng)的綜合分析計(jì)算，綜合收入減去干熄焦的運(yùn)行成本費(fèi)，其效益為2555.04萬元。

(3) 焦炭質(zhì)量的改善，對煉鐵產(chǎn)生了較高的效益。干熄焦工藝的先進(jìn)性和實(shí)用性除表 現(xiàn)在有較大節(jié)能效益和環(huán)境效益外，由于冶金焦炭M40提高了5%～8%，M10降低了 0.7%，焦炭質(zhì)量明顯提高，對高爐的影響同樣顯著，主要表現(xiàn)在爐況順行，操作穩(wěn)定。

1) 增產(chǎn)效益。由于干焦的入爐，利用系數(shù)提高了0.099%，在增產(chǎn)噸鐵成本73.96元 的條件下效益561.23萬元。

2) 節(jié)焦效益。從干焦和濕焦的對比分析，由于煉鐵的入爐焦比降低了15.8kg/t，節(jié) 約焦炭效益1554.72萬元。

3) 噴煤量提高8.5kg，按入爐焦炭和無煙煤相比，噸鐵可降低成本80元計(jì)，增加效 益139.40萬元。

4) 鐵水一級品率提高了11.87%，其價(jià)格比二級品率上升30元，可增加效益730.00 萬元。

綜合以上四項(xiàng)反映在煉鐵上的綜合效益是2985.35萬元。干熄焦總效益5540.39萬元/年。