干熄焦工藝對(duì)焦炭質(zhì)量的影響

李志霞

河鋼集團(tuán)宣化鋼鐵公司焦化廠 河北張家口 075100

生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的焦炭并盡量降低焦炭制造成本，是焦化生產(chǎn)的主要目標(biāo)。焦炭質(zhì)量容易受到原料供應(yīng)和工藝條件等因素影響產(chǎn)生波動(dòng)，通過(guò)預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量，提前發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變化趨勢(shì)，采取措施應(yīng)對(duì)，對(duì)焦化企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)和降本增效工作都有重要意義。

1 干熄焦工藝對(duì)焦炭生產(chǎn)質(zhì)量的影響

干熄焦技術(shù)作為煉焦行業(yè)重點(diǎn)推廣的節(jié)能、環(huán)保項(xiàng)目，在我國(guó)深入開(kāi)展供給側(cè)改革的形勢(shì)下，節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)日益突出。我國(guó)通過(guò)自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了干熄焦技術(shù)的系列化、大型化和長(zhǎng)壽化，可達(dá)到與各種焦?fàn)t匹配的工程化應(yīng)用。

1.1 焦炭強(qiáng)度提升

焦炭強(qiáng)度提升是焦炭質(zhì)量的體現(xiàn)之一，焦炭的強(qiáng)度必須適中，如果強(qiáng)度過(guò)小，在運(yùn)輸以及使用途中就會(huì)破碎，影響工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量。但如果焦炭強(qiáng)度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致其不易燃燒，也會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量造成影響。而影響焦炭強(qiáng)度的主要參數(shù)是焦炭?jī)?nèi)部的水分與灰分的比例，干熄焦工藝采用惰性氣體對(duì)焦炭進(jìn)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?jī)?nèi)部因氣孔產(chǎn)生的應(yīng)力，減少焦炭塊內(nèi)部氣孔的數(shù)量，使焦炭?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)更加的均勻，自然強(qiáng)度也會(huì)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(diǎn)就是無(wú)需使用水，傳統(tǒng)的濕熄焦工藝在冷卻焦炭時(shí)會(huì)不可避免的使用水蒸氣，而水蒸氣與高溫狀態(tài)的焦炭接觸時(shí)便會(huì)產(chǎn)生熱接觸反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為：

這種熱接觸反應(yīng)會(huì)破壞焦炭?jī)?nèi)部原有的碳分子結(jié)構(gòu)，使焦炭?jī)?nèi)部的氣孔數(shù)量增加，從而導(dǎo)致焦炭強(qiáng)度與質(zhì)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(huì)與焦炭發(fā)生熱接觸反應(yīng)，不會(huì)改變焦炭?jī)?nèi)部的分子結(jié)構(gòu)，因此相較于濕熄焦工藝可以有效的提升焦炭的強(qiáng)度。

1.2 焦粉率上升

煉焦煤灰成分含有有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)焦炭反應(yīng)產(chǎn)生十分重要的影響。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的情況，灰成分會(huì)對(duì)焦炭熱性能產(chǎn)生的影響，主要是通過(guò)二氧化碳反應(yīng)性催化作用來(lái)進(jìn)行的。在灰成分中，氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣等，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生負(fù)催化作用，對(duì)二氧化碳反應(yīng)具有一定的抑制作用。并且不同的灰成分會(huì)對(duì)二氧化碳反應(yīng)性催化作用產(chǎn)生不同的影響。在干熄爐的換氣過(guò)程中，爐中空氣的含量是決定焦炭質(zhì)量的重要指標(biāo)，必須盡可能的確保爐中空氣含量不能過(guò)高，以避免焦炭的損耗或爐中空氣含量過(guò)高導(dǎo)致粉塵爆炸。

1.3 水分波動(dòng)較小

焦炭水分是焦炭質(zhì)量的重要衡量指標(biāo)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(yè)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?jī)?nèi)部的水分含量波動(dòng)比濕熄焦工藝更低[2]。

2 如何提升干熄焦工藝

2.1 優(yōu)化焦粉冷卻裝置

在傳統(tǒng)的干熄焦生產(chǎn)過(guò)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(jìn)行冷卻。第1種是冷卻套管，冷卻套管為單根，分為內(nèi)外2層水套，中間層是被冷卻的高溫焦粉的流動(dòng)通道。這種冷卻套管的冷卻速度較慢，單位時(shí)間的處理量低，另外其水套底部的密封較難處理，經(jīng)常發(fā)生漏水現(xiàn)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(shè)固定式的進(jìn)水分配箱和出水集箱，3層套管的下部為浮動(dòng)式。冷卻水先進(jìn)入上部的進(jìn)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(zhuǎn)向后進(jìn)入中間層水套繼續(xù)向上流動(dòng)，在向上流動(dòng)的過(guò)程中與內(nèi)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(wú)法清洗，導(dǎo)致設(shè)備因冷卻水道堵塞而過(guò)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(lián)雙層逆流式換熱套管與固定式冷卻回水集箱、浮動(dòng)式給水分配箱配合，能夠提高冷卻效率，減輕設(shè)備重量，且清洗檢修方便，有利于延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，從而滿足干熄焦長(zhǎng)期穩(wěn)定操作的要求[3]。

2.2 排焦系統(tǒng)的改進(jìn)

干熄焦排焦裝置主要由平板閘門、電磁震動(dòng)給料器、旋轉(zhuǎn)密封閥以及皮帶組成。排焦系統(tǒng)是干熄焦系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，排焦是繼裝焦、干熄焦等步驟后的又一個(gè)重要工序。熾熱的焦炭在干熄爐內(nèi)經(jīng)氮?dú)庋h(huán)冷卻后，由干熄爐下部排焦系統(tǒng)裝置排出。能否將冷卻后的焦炭自動(dòng)、連續(xù)、均勻地排到運(yùn)輸皮帶上關(guān)系到整個(gè)干熄焦系統(tǒng)的協(xié)作效率，故而實(shí)現(xiàn)排焦系統(tǒng)的合理連鎖控制顯得尤為重要。連續(xù)穩(wěn)定的排焦量是整個(gè)干熄焦系統(tǒng)工藝參數(shù)穩(wěn)定的最主要條件之一，對(duì)干熄焦鍋爐供水、產(chǎn)汽以及干熄焦發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。旋轉(zhuǎn)密封閥是現(xiàn)代干熄焦工藝流程中的一個(gè)重要工藝設(shè)備，其作用是保證干熄爐內(nèi)循環(huán)氣體不向外泄漏的情況下，將經(jīng)干熄爐冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出，作為干熄爐內(nèi)焦炭的唯一出口，其穩(wěn)定運(yùn)行是干熄焦連續(xù)穩(wěn)定排焦的關(guān)鍵[4-5]。

3 結(jié)語(yǔ)

焦炭是工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料，而干熄焦工藝是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的生產(chǎn)焦炭的方式，且污染較小，因此本文對(duì)干熄焦工藝對(duì)焦炭質(zhì)量的影響進(jìn)行了研究。相較于傳統(tǒng)的濕熄焦工藝，干熄焦工藝可以提升焦炭的強(qiáng)度、均勻性和冷熱強(qiáng)度，降低反應(yīng)性與焦炭?jī)?nèi)水分含量，但干熄焦工藝會(huì)導(dǎo)致焦粉率上升，加速焦炭的損耗，但總的來(lái)說(shuō)仍然是一種非常優(yōu)秀的焦炭生產(chǎn)方式。此外，本文還對(duì)焦炭質(zhì)量對(duì)干熄焦生產(chǎn)的影響進(jìn)行了分析，焦炭中的揮發(fā)分含量、高溫反應(yīng)性以及膨脹與收縮性能都會(huì)對(duì)干熄焦工藝生產(chǎn)焦炭的質(zhì)量造成影響。期待本文的研究?jī)?nèi)容能夠?yàn)樘嵘覈?guó)焦炭生產(chǎn)水平提供幫助。