关于干熄焦工艺对焦炭质量的影响分析

关于干熄焦工艺对焦炭质量的影响分析

郑帮,李翔

宝武集团广东韶钢松山股份有限公司炼铁厂

摘要：干熄焦装置干熄率较高，是一种利用了惰性气体将红焦炭冷却的原理进行熄焦，它不仅提高了焦炭的质量，还可以提升商家的经济效益，因此有必要对干熄焦工艺对焦炭质量的影响进行探究，以便于在生产操作过程中通过对干熄焦工艺来对焦炭质量进行控制调整。

关键词：干熄焦工艺；焦炭质量；影响

一、干熄焦工艺流程

干熄焦主要是由干熄炉，装入装置，排焦装置，提升机，电机车以及焦罐车，一次除尘器，干熄焦锅炉单元，除尘地面站，水处理单元等等这些组成。自动控制的部分都是由发电部分组成的，从炭化室出来的红焦由焦官车长的圆形旋转焦罐接受，焦罐车的电动机是由牵引机到干熄焦提升到升井架的底部，然后再由提升机将焦罐提升到井架的顶部，在提升机挂着焦罐向干熄炉中心进行平移的过程当中，和装入的装置连城一体的炉盖就会自动打开，装焦的漏斗进行自动放到干熄炉的上方，在提升机下降的过程当中。焦罐底部的阀门会自动打开的，进而开始装入红焦。待红焦装完之后，提升机就会发动，将焦罐送往提升井架底部的空焦罐车上，这个个过程当中装入装置就会自动运行将炉盖关闭。

冷却的焦炭的循环气体，在干熄炉冷却的时候和红焦进行热交换之后，会导致温度的升高，然后经过环形的烟道把气体排出干熄炉，进行散热，在高温循环气体经过一次除尘器的时候颗粒焦粉就会进入到干熄炉进行热交换，从而锅炉就会产生蒸汽，当温度大概降到160℃的时候低温的循环气体就会由锅炉出来，进过第二次的除尘器进行分离细颗粒焦粉，之后就会由循环风机送入给水预处理器冷却到130℃，在进入干熄炉中进行循环使用。在经过除盐和除氧的步骤之后，温度大概在104℃的锅炉当中用水给锅炉的送水泵送到干熄焦锅炉。然后经过锅炉的省煤器进入到锅炉的锅筒当中，并且在锅炉的省煤器当中进行循环气体的热交换过程，从而吸取循环气体当中的热量，在经过锅炉锅筒出来的饱和水经过锅炉强制的循环泵重新送到锅炉出，经过锅炉的管蒸发器和光管蒸发器再次进入到锅炉的锅筒当中，并且在锅炉蒸发器的位置和循环气体进行了以此热交换，进而吸收循环气体当中的热量，较少的热度。在锅炉筒出来的蒸汽经过一次过热器装置，二次过热器，进一步的循环气体进行热交换，吸引循环气体中的热量产生的热量通过热蒸汽输送到外面。

二、干熄焦工艺对焦炭生产质量的影响

传统的焦炭生产工艺也叫做湿熄焦工艺，干熄焦工艺能够提升焦炭质量的原理在于其可以改变焦炭内气孔的结构，这也是衡量焦炭质量的关键指标。

1.焦炭强度的提升

焦炭强度是焦炭质量的体现之一，焦炭的强度必须适中，如果强度过小，在运输以及使用途中就会破碎，影响工业生产的质量。但如果焦炭强度过大，会导致其不易燃烧，也会对工业生产质量造成影响。而影响焦炭强度的主要参数是焦炭内部的水分与灰分的比例，干熄焦工艺采用惰性气体对焦炭进行冷却，这种冷却方式最大的好处是气体可以快速的均匀分布在红炽焦炭的周围，从而使焦炭自上而下均匀的冷却。这种冷却方式可以有效的释放焦炭内部因气孔产生的应力，减少焦炭块内部气孔的数量，使焦炭内部结构更加的均匀，自然强度也会提升。除了使焦炭均匀的冷却外，干熄焦工艺与湿熄焦工艺相比最大的特点就是无需使用水，传统的湿熄焦工艺在冷却焦炭时会不可避免的使用水蒸气，而水蒸气与高温状态的焦炭接触时便会产生热接触反应，反应的方程式为：

C+H₂O→高温→CO+H₂        （1）

这种热接触反应会破坏焦炭内部原有的碳分子结构，使焦炭内部的气孔数量增加，从而导致焦炭强度与质量降低。而干熄焦工艺使用的是惰性气体，即便是在高温下也不会与焦炭发生热接触反应，不会改变焦炭内部的分子结构，因此相较于湿熄焦工艺可以有效的提升焦炭的强度。

2.均匀性的提升

焦炭并非煤炭，焦炭是煤炭在1000℃的高温条件下经过干馏制作的方式而制成的产物。然而，由于煤块本身的大小不一、强度不一等，所制成的焦炭质地不均匀，可能存在着较多的问题。比如，焦炭强度不足、焦粉率存在较大问题等，大小不一的焦炭，均匀性差异较大，对焦炭的最终应用效果也会造成直接的影响，如导致部分焦炭在工业生产中难以完全被燃烧，造成资源的浪费，加重企业的生产成本负担。除此之外，对于部分未能完全燃烧的焦炭，工作人员在进行处理时也可能将其与完全燃烧后的焦炭残留物质一同清理，这就对周围的环境造成了污染，阻碍我国建设资源节约型、环境友好型社会，且还会阻碍我国双碳目标的实现。采用了干熄焦工艺后，焦炭在干熄炉中会与惰性气体相交融，完成整个冷却过程，焦炭也将在干熄炉中发生碰撞，此时大块的、强度不足的焦炭则会开裂，形成一个个小块的焦炭，将干熄炉内的全部焦炭的大小呈现出均匀状态，提升均匀性。如直径在60mm以上的焦炭被称为大颗粒焦炭，而这一类焦炭由于形状较大，往往难以充分燃烧，若不将其进行分解，分解成小颗粒的焦炭，将会造成资源的浪费。而在采用了干熄焦工艺后，焦炭的均匀性明显得到了提升。

3.焦粉率的上升

炼焦煤灰成分含有有害物质，会对焦炭反应产生十分重要的影响。根据实际生产的情况，灰成分会对焦炭热性能产生的影响，主要是通过二氧化碳反应性催化作用来进行的。在灰成分中，氧化钠、氧化钾、氧化钙等，在实际生产过程中，会产生负催化作用，对二氧化碳反应具有一定的抑制作用。并且不同的灰成分会对二氧化碳反应性催化作用产生不同的影响。在干熄炉的换气过程中，炉中空气的含量是决定焦炭质量的重要指标，必须尽可能的确保炉中空气含量不能过高，以避免焦炭的损耗或炉中空气含量过高导致粉尘爆炸。

4.焦炭反应性的降低

干熄焦工艺当中很多过程都对降低焦炭的反应性产生了影响。干熄焦中的块焦本身具有不沉积碱性金属的盐基物的性质，因此反应性较低。另外在采用干熄焦工艺时，可以避免湿熄焦工艺进行的过程中受水气影响所产生的活化反应，因此降低焦炭的反应性；焦炭在干熄炉当中会有预存室停留的一个阶段，在这个阶段当中，焦炭的便面结构发生变化，气孔的表面减少，焦炭结构更加紧密，成熟度也随之提升，降低焦炭的反应性；在产生焦粉之后经过一次二次除尘分离之后，6mm以下的粉焦数量减少，在一定程度上降低了焦炭的反应性。

5.焦炭冷热强度的提升

湿熄焦过程当中水和红焦炭之间还会发生反应，导致焦炭的内部结构被破坏。而干熄焦工艺当中没有和水煤气发生直接的反应，焦炭表面被组织覆盖，内部气孔增多，因此冷热强度均得到了很大的提升。

6.水分波动较小

焦炭的水分是衡量高炉炼铁过程是否具有生产价值的重要标准，在对当地的焦炉厂进行数据采集调查分析之后发现，干法熄焦的焦炭水分比湿熄焦法焦炭水分低很多，干熄焦水分可以低于0.1%以下，并且湿熄焦法当中水分含量的浮动较大，干熄焦法的水分波动较小。

结语

总而言之，伴随着我国对节能环保要求的越发重视，对各地大型工业企业的生产进行持续的监督与控制，调节能源供应与能源生产，实现节能减排势在必行。而要想实现这一目标，就不得不重点考虑焦炭质量以及对焦炭的处理，提升对焦炭的利用率，降低污染物排放量。采用干熄焦工艺可很好地提升焦炭质量，提升均匀性，降低反应性，保障生产出的焦炭具备良好的性能，相比于以往所采用的湿熄焦而言，干熄焦工艺能够提升我国焦炭生产的总体水平。

参考文献：

[1]乔双鹏,鞠国强,翟淑东,等.干熄焦提升机差动减速器速比计算[J].起重运输机械,2021(11):56-60.

[2]徐荣广,关少奎,黄海龙.干熄焦系统中硫化物产生及其变化规律[J].中国冶金,2020,30(11):6-10.