简述清洁型热回收捣固炼焦技术

杜佳龙

摘要：本文根据近几年炼焦技术的发展，针对炼焦工艺的理论基础和原理进行了相应的分析，并根据目前国内外炼焦技术的发展，对一些新的清洁型热回收捣固炼焦技术进行介绍，并总结了这些新技术在实际工业中的应用和发展情况。

关键词：炼焦;清洁型热回收捣固炼焦技术;实际应用;发展

一、引言

炼焦是指炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右，通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和其他炼焦化学产品的工艺过程。冶金焦炭含碳量高，气孔率高，强度大，是高炉炼铁的重要燃料和还原剂，也是整个高炉料柱的支撑剂和疏松剂。炼焦副产的焦炉煤气发热值高，是平炉和加热炉的优良气体燃料，在钢铁联合企业中是重要的能源组分。炼焦化学产品是重要的化工原料。因此炼焦生产是现代钢铁工业的一个重要环节。

二、清洁型热回收捣固炼焦技术在国内外发展情况

（一）我国的热回收炼焦技术

我国的热回收炼焦技术主要分为冷装冷出热回收炼焦技术和热装热出热回收炼焦技术。两者的根本区别主要在于焦炉炉体结构、装煤出焦方式、余热利用率以及配套机械自动化等方面。

1996年以来，山西三佳煤化有限公司在总结联体改良焦炉的基础上，开发出了SJ-96型炼焦炉，该焦炉属于清洁型热回收焦炉。该焦炉炭化室长22.6m，宽3m，装煤高度2m，结焦时间240h。1999年，太原迎宪焦化集团又开发出了YX--21QJL-1型清洁型炼焦炉，该焦炉炭化室长20m，宽3m，装煤高度1.8m，生产铸造焦结焦时间430h。这两种热回收炼焦炉炉体结构和炼焦工艺基本相同：炭化室冷态顶装煤，炭化室内人工捣固，炭化室内湿法熄焦，冷态出焦。热装热出热回收炼焦技术是国际上普遍采用的热回收炼焦技术。该技术在我国开发时间较晚， 但却发展很快， 取得了显著的效果。

（二）国外热回收炼焦技术

国外热回收炼焦技术最早是从19世纪早期的蜂窝式炼焦炉演变而来的。热回收是指不回收炼焦副产的化学产品和净化焦炉煤气，回收炼焦副产的所有挥发物质在焦炉内充分燃烧后的余热。热回收炼焦技术开发应用较好的国家有美国、德国、印度、中国。通过近几年的开发和应用，中国的热回收炼焦技术及其焦炭生产规模在国际上已处于领先水平，并产生了较大的影响。

三、清洁型热回收捣固炼焦技术的原理及其特点

（一）清洁型热回收捣固炼焦技术的原理

炼焦是指炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000摄氏度左右（高温干馏），通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和其他炼焦化学产品的工艺过程。热回收炼焦工艺一般为将炼焦煤配煤、粉碎、捣固后装入热回收焦炉炭化室，利用炭化室主墙、炉底、炉顶储蓄的热量和相邻炭化室传入的热量使炼焦煤加热分解，产生荒煤气，荒煤气在自下而上逸出的过程中，覆盖在煤层表面，形成惰性气体保护层。由于干馏阶段的荒煤气不断产生，在煤层.上覆盖和向炉顶的扩散不断进行，使煤层在整个炼焦周期内始终覆盖着完好的惰性气体保护层，从而在隔绝空气的条件下加热，并经干法熄焦、筛分，得到焦炭。热回收炼焦工艺为微负压炼焦，炼焦炉为拱型结构，煉焦产生的副产品高温烟气通过余热锅炉进行换热产生蒸汽，蒸汽直接外供使用或者用于驱动汽轮机发电。低温烟气经过除尘、脱硫，经烟囱排出。热回收炼焦的高温烟气系统包括上升管、集气支管、集气总管及集气外管四部分。高温烟气系统内衬采用耐高温、导热系数低、强度高、加热永久线变化较小的耐火隔热材料。合理可靠的炼焦高温烟气系统，对延长其使用寿命，降低炼焦能耗，提高企业经济效益起着关键性作用。捣固炼焦其实是将配合煤经捣固机捣成体积略小于炭化室的煤饼后，将煤饼从焦炉的机侧推入炭化室炼焦的非常规炼焦技术。

（二）清洁型热回收捣固炼焦技术的特点

（1）炼焦煤低烧损。焦炉炉顶采用拱型结构，并安装有可调节的一次空气进口和布风装置，从炉顶进入的一次空气不和炼焦煤直接接触，降低了炼焦煤的烧损，达到炼焦煤隔绝空气下高温干馏的目的.炼焦煤烧损由原来的3%左右降低到了1.5%以下。

（2）炼焦煤供应更广、成本更低。装入煤的挥发性物质从19%～38%都可使用，无烟煤可配入30%～40%，炼焦煤供应更方便，成本更低。

（3）焦炭质量更高。独特的炼焦工艺.能生产出CSR>66%.CRI<23%的高质量焦炭，可以根据用户要求生产各种品种和质量的焦炭。

（4）节钓能耗。通过改变焦炉炉体局部结构、耐火砖的结构，有利于焦炉调火操作，同时，提高了焦炉的传热效率， 减小了系统阻力，降低了焦炉散热.节约了能源。

（5）高发电量。新一代热回收焦炉主要特征是炼焦余热高发电量，吨焦发电量>750kWh。

（6）严格的环境保护设施。新一代热回收焦炉主要特征之一是更严格的装煤.推焦、烟气等环保设施。

（7）湿熄焦水回收和除尘。新一代热回收焦炉主要特征是可以提供湿熄焦回收熄焦塔水蒸气和除尘的装置.降低了水的消耗，减少了湿法總焦颗粒物的排放，节约了水资源，保护了环境。

（8）干法熄焦。新一代热回收焦炉主要特征是可以提供干法熄焦，对改善焦炭质量，保护环境，提高高炉的生产效益和节约能源具有一定作用。

（9）更安全、更卫生。新一代回收焦炉的主要特征是采用了更完善的PLC和DCS控制系统，具有更安全、更卫生的生产环境。

四、清洁型热回收捣固炼焦技术的应用情况

我国从1999年开始研发热回收焦技术并取得.成功，从2000年开始规模建设。我国热回收炼焦技.术燃烧室开始采用四联拱结构，从2008年起燃烧室采用更先进的六联拱结构。目前，利用清洁型热回收捣固式炼焦技术的焦炭产能已超过2 000万t/a，在国际焦炭生产总量中占据相当份额。甘肃武威荣华工贸集团有限公司150万t/a热回收炼焦项目2011 年开始设计，2013年5月1日正式投产运行。该项目是热回收炼焦、炼焦余热发电、背压和抽汽发电蒸汽供热的循环经济项目，是目前中国焦炭产量最大、设备水平最高的热回收炼焦项目，采用装煤车上除尘、焦炉六联拱燃烧室结构、下降火道口在炭化室拱顶下部、烟气氨法脱硫、烟气布袋除尘器除尘等先进技术，创造了我国热回收炼焦多项第一。

五、结论与展望

（一）结论

清洁型热回收捣固炼焦技术，采用独特的炉体结构和炼焦工艺，负压操作、水平接焦、回收炼焦余热，在生产过程中不产生有害的污染物，生产工艺过程中基本制止和消除了污染物的产生，实现了清洁生产。同时，该技术对于扩大炼焦煤资源和提高焦炭质量具.有重要意义。随着其技术进一步的提升、环境保护的日益严格和炼焦煤资源的短缺，将会得到进一步广泛的应用

（二）展望

热回收炼焦技术以清洁生产和节约能源为其显著的技术优势。热回收炼焦技术在炼焦煤资源贫乏、生产高质量焦炭、环境要求更严格、需要焦炭和电力的企业是一种优先选择的炼焦技术。目前我国的清洁型热回收捣固炼焦技术及其焦炭生产规模在国际上已处于领先水平。捣固焦炉在我国发展很快，但积累并不深厚，很多方面都有较大的改进空间。

参考文献：

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