焦炭燒損
關注創建者：匿名 創建時間：2022-07-25
焦炭燒損的實例教程
2.1 CO含量對焦炭燒損的影響
由2C+O2=2CO 及 2CO+ O2=2CO2反應方程可知，反應中消耗的C與循環氣體中殘余的CO成正比，即24：32，消耗32t O2會燒損24t焦炭。
在干熄爐生產過程中，導入空氣量過大，O2與循環氣體中CO接觸，發生化學反應生成CO2，而氣體中CO2又與熾熱焦炭發生碳熔反應，生成CO導致焦炭的損耗。實際操作中很難做到循環氣體中O2含量為0，一般O2含量控制在0.2%以下，最大不超過1%；循環氣體中的CO含量應小于6%，在實際操作中，CO含量在不超過此上限的前提下，要盡量提高其含量。
2.2 CO2含量對焦炭燒損的影響
在氣體循環過程中，由于空氣導入量增加，造成循環氣體中CO及 CO2含量逐漸升高。當溫度高達900℃以上時，CO2就會與熾熱的焦炭反應生成CO，造成焦炭的燒損。
2.3水汽對焦炭燒損的影響
當干熄爐出現異常狀況時，例如水封槽腐蝕裂紋或鍋爐管爆裂等，水汽會隨循環氣體進入干熄爐。水蒸汽與熾熱的焦炭發生水煤氣反應，其反應方程為C+H2O=CO+H2，從而造成焦炭的燒損。
以140t/h干熄焦為例，循環風量約為18萬m3。O2在干熄爐入口處按1%，即每小時有約1800m3的O2進入到干熄爐內。假定導入的O2全部反應，則一天碳的消耗量為46t。焦炭的灰分按13.0%計算， 1天的焦炭燒損量為53t。
3 降低干熄焦炭燒損率的技術途徑
近年來我國焦化企業十分關注干熄焦燒損率問題，總結了多項可有效降低焦炭燒損率的方法。
3.1 控制可燃氣體成分
空氣導入量是影響焦炭燒損的重要因素。三明鋼鐵焦化廠自主開發了燒損率可視化實時監控系統，通過實時計算出干熄焦燒損率參數，將導入空氣量和可燃氣體成分控制在一個最優的范圍之內。
展開 通常將預存室壓力值控制在微正壓（0—50Pa），既可提高鍋爐入口循環氣體溫度，降低干熄焦系統的熱損失，又提高了循環氣體可燃成分，降低焦炭燒損，保證安全生產。
（6）加強工藝控制，保持排焦溫度的穩定
首先是做好與煉焦工序的生產協調，盡可能保證生產穩定，均勻裝焦，減少趕爐；其次是安排好煉焦、運焦系統的檢修計劃，提前調節干熄爐料位，避免排焦溫度短時間內急劇升高。（7）控制焦炭成熟度控制
相對較低的焦炭成熟度，充分利用干熄爐預存室的燜爐效果，在保證焦炭質量的前提下，降低煉焦工序能耗是可行的，但由于揮發分的析出，卻會對干熄焦系統帶來一定影響。焦炭燒損率的增加就是影響之一，為此有必要在降低煉焦工序能耗和減少焦炭燒損率之間尋找平衡點。干熄焦系統設計裝焦溫度為 950～1050℃，考慮測溫的偏差等因素，焦餅中心溫度應控制在 1000℃以上。
通過上述治理措施，會部分減少焦炭的燒損，但是要達到控制焦炭燒損，還是不能解決主要問題。我們認為，在系統設備運行、操作以及工藝指標控制等正常的情況下，焦炭燒損的反應主要還是與二氧化碳的炭熔反應，即 C + CO2 = 2CO。
在氣體循環過程中，由于焦炭揮發分的不斷析出和空氣導入量增加，造成循環氣體中 CO 及CO2 含量逐漸升高，CO 經過燃燒也轉化為 CO2，由于二氧化碳相對來講是惰性氣體，故造成循環系統中二氧化碳的逐漸升高。
C02 與焦炭在高溫下也會發生反應，下表列出了不同溫度下 C02 反應的吉布斯自由能。C02 反應的吉布斯自由能在 730℃時為-6.6kJ／mol，即在此溫度下就可以與焦炭自發進行反應。在干熄焦的生產運行過程中，循環氣體從干熄爐底部進入，與自上而下的熾熱焦炭進行逆流接觸和換熱，在此過程中當溫度達到 730℃以上時，C02 就會與熾熱的 C 反應生成 CO，造成焦炭質量的燒損，隨著溫度的升高，反應會逐漸劇烈。
展開 一、 干熄焦燒損
1、 干熄焦燒損產生的原因
（1）空氣導入引起的燒損。現行的干熄焦工藝一般由干熄焦環道處導入空氣，以補充循環氣體的損失，并燒掉部分可燃氣體和焦粉。這是焦炭燒損產生的最主要原因，在空氣首先經過的環道區和一次除塵內部，由于該區域沒有焦炭存在，因此主要燒損焦粉。但反應殘留的部分氧氣隨循環氣體再次回到干熄爐內，與焦炭發生反應，與此同時，循環氣體中的二氧化碳在730℃以上時能與焦炭發生碳溶反應，因此在干熄爐的上部高溫區，焦炭由于碳溶反應發生了一定燒損。由氣體固體的反應動力學可知，干熄爐內的焦炭粒徑越小，與氧和二氧化碳的反應速率越快。因此，由空氣導入引起的燒損發生的三個區域，環道內和一次除塵內完全是焦粉燒損，干熄爐內是焦粉反應速率大于焦炭的反應速率。
（2）氣體循環系統泄漏引起的燒損。干熄焦氣體循環系統如果嚴密性不好，尤其是在負壓段可引起大量空氣泄漏進入氣體循環系統，最終進入干熄爐與焦炭發生反應。
（3）預存段壓力波動引起焦炭燒損。如果干熄焦在裝焦過程中負壓過大，吸入大量空氣可引起焦炭燒損。
2、 干熄焦燒損的組成
焦炭燒損的幾個主要區域是環道、一次除塵、預存段和冷卻段。其中大量引入空氣的環道和其后的一次除塵內燒損的完全是焦粉，在干熄爐預存段和冷卻段內的燒損包括焦炭和焦粉，由于粒徑越小，比表面積越大，與氧氣和二氧化碳的反應越快，因此在干熄爐內小粒徑的焦粉和小焦的反應速率遠大于大粒徑的焦炭。寶鋼干熄焦通過灰分測定法計算出焦炭燒損量為：
如按冶金焦率89.3%計算，在總燒損2.06%的情況下，冶金焦燒損量約為1.362%，其它約0.7%燒損為焦粉和小焦。
展開 一、 干熄焦燒損
1、 干熄焦燒損產生的原因
（1）空氣導入引起的燒損。現行的干熄焦工藝一般由干熄焦環道處導入空氣，以補充循環氣體的損失，并燒掉部分可燃氣體和焦粉。這是焦炭燒損產生的最主要原因，在空氣首先經過的環道區和一次除塵內部，由于該區域沒有焦炭存在，因此主要燒損焦粉。但反應殘留的部分氧氣隨循環氣體再次回到干熄爐內，與焦炭發生反應，與此同時，循環氣體中的二氧化碳在730℃以上時能與焦炭發生碳溶反應，因此在干熄爐的上部高溫區，焦炭由于碳溶反應發生了一定燒損。由氣體固體的反應動力學可知，干熄爐內的焦炭粒徑越小，與氧和二氧化碳的反應速率越快。因此，由空氣導入引起的燒損發生的三個區域，環道內和一次除塵內完全是焦粉燒損，干熄爐內是焦粉反應速率大于焦炭的反應速率。
（2）氣體循環系統泄漏引起的燒損。干熄焦氣體循環系統如果嚴密性不好，尤其是在負壓段可引起大量空氣泄漏進入氣體循環系統，最終進入干熄爐與焦炭發生反應。
（3）預存段壓力波動引起焦炭燒損。如果干熄焦在裝焦過程中負壓過大，吸入大量空氣可引起焦炭燒損。
2、 干熄焦燒損的組成
焦炭燒損的幾個主要區域是環道、一次除塵、預存段和冷卻段。其中大量引入空氣的環道和其后的一次除塵內燒損的完全是焦粉，在干熄爐預存段和冷卻段內的燒損包括焦炭和焦粉，由于粒徑越小，比表面積越大，與氧氣和二氧化碳的反應越快，因此在干熄爐內小粒徑的焦粉和小焦的反應速率遠大于大粒徑的焦炭。寶鋼干熄焦通過灰分測定法計算出焦炭燒損量為：
如按冶金焦率89.3%計算，在總燒損2.06%的情況下，冶金焦燒損量約為1.362%，其它約0.7%燒損為焦粉和小焦。
展開 1963年第一組250Mitchell型無回收焦爐投入生產，年產焦炭25萬t，到60年代末期總年產焦炭能力達50萬t。七十年代初新型的Jewell―Thompson爐型誕生。由于爐孔尺寸加大，增加爐底復合煙道及煙囪后燃燒室等使爐子單產量增大，空氣污染得到實質性的消除。
到二十世紀八十年代，對爐體結構、爐內燃燒控制進一步改進，使空氣污染進一步下降，使焦炭質量提高，焦爐的的維修費用降低。八十年代末九十年代初，通過連續的溫度模擬調節對全爐溫度進行調控，最終達到對結焦周期的溫度控制。至此無（熱）回收焦爐技術已達到成熟的階段，并推向國際市場，且得到美國環保局的認可。美國無回收焦爐噸焦投資約270美元。目前除美國外，在德國、澳大利亞、印度、巴西等國家均建有無回收焦爐。美國無回收焦爐一般采用側裝煤，而德國一般采用頂裝煤。
2．國內情況
國內無回收焦爐始建于二十世紀九十年代末，主要是針對土焦改造。目前在山西省已建有多座無回收焦爐，并已擴大到內蒙、遼寧、山東等地，迄今已有30多家，年焦炭產能約2000萬噸。
國內設計建設的無回收焦爐為水平床式、煤搗固入爐、負壓操作，荒煤氣從側煙道引到爐底間接加熱，爐頂荒煤氣也有部分燃燒。結焦時間一般65-72小時，濕法熄焦。排出的熱廢氣經廢熱鍋爐回收余熱，所產蒸汽用于發電。由于采用搗固技術，可配入劣質煉焦煤，并提高焦炭質量。
展開 
焦炭燒損的最新內容
干熄焦系統運行較為復雜，引起焦炭燒損的原因和反應機理也在不斷研究證實中，有些因素本處理方案沒有考慮，譬如由于水蒸氣的存在引起焦炭的燒損；由于過量的空氣導致的焦炭的直接燒損等。這也是實際焦炭燒損比計算結果還要偏大的原因。
本文僅是提供一種降低干熄焦工藝焦炭燒損的辦法或措施，并經理論和計算說明，僅供參考。
干熄焦工藝中雖然提升了焦炭的 質量，但同時也給焦炭帶來了燒損。這部分燒損的其實際上是在 干熄爐內部的氣體循環過程中漏進去的空氣以及隨著紅焦炭進入 時帶進去的空氣。并且這部分空氣的燒損也是焦粉。為了將干熄 爐中的空氣以及可燃氣體的濃度進行控制，環形煙道處可以導入 一定的空氣。假如空氣的量過大，將會有更多的焦粉被燒壞，嚴 重的話，空氣將會進入氣體循環系統當中，產生更多的燒損的焦炭。
（3）預存段壓力波動引起焦炭燒損。如果干熄焦在裝焦過程中負壓過大，吸入大量空氣可引起焦炭燒損。
2、 干熄焦燒損的組成
焦炭燒損的幾個主要區域是環道、一次除塵、預存段和冷卻段。
(b)無回收焦爐生產過程中有一定的焦炭燒損，結焦率約降低1％～3％，存在煤炭資源浪費問題。
(c)煤氣不回收，燃燒后回收其余熱，也可算是利用了資源。但目前大量建設的無回收焦爐往往由于投資有限或急功近利不建或緩建余熱鍋爐及發電設備，造成資源的極大浪費。
(d)無回收焦爐占地面積大，而且需要平坦的場地，對于土地資源也是一種浪費。
（3）預存段壓力波動引起焦炭燒損。如果干熄焦在裝焦過程中負壓過大，吸入大量空氣可引起焦炭燒損。
2、 干熄焦燒損的組成
焦炭燒損的幾個主要區域是環道、一次除塵、預存段和冷卻段。
3.重點年修項目
3.1循環系統膨脹節的更換
膨脹節外表如果出現明顯的銹蝕和洞眼，就會造成大量空氣漏進循環系統內，使循環氣體成份中氧含量超標，造成焦炭燒損。跟蹤重點主要是備件質量的把握和更換后連接部位密封性的保障。
3.2干熄爐內噴漿
通常干熄爐內的噴漿主要在冷卻段進行，以延緩耐火磚的磨損。
雖然干熄焦技術在焦化行業取得了顯著的社會和經濟效益，但干熄焦焦炭燒損率卻長期困擾著焦化企業。燒損率的常規工藝設計在0.9%以下，但從已投產的干熄焦裝置看，焦炭實際燒損率一般在1.3％左右，有的甚至高達2.5%以上，噸干熄焦炭燒損為0.025t，嚴重影響了干熄焦技術的綜合效益。
