杜佳龍

摘要：本文根據(jù)近幾年煉焦技術的發(fā)展，針對煉焦工藝的理論基礎和原理進行了相應的分析，并根據(jù)目前國內外煉焦技術的發(fā)展，對一些新的清潔型熱回收搗固煉焦技術進行介紹，并總結了這些新技術在實際工業(yè)中的應用和發(fā)展情況。

關鍵詞：煉焦;清潔型熱回收搗固煉焦技術;實際應用;發(fā)展

一、引言

煉焦是指煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到1000℃左右，通過熱分解和結焦產生焦炭、焦爐煤氣和其他煉焦化學產品的工藝過程。冶金焦炭含碳量高，氣孔率高，強度大，是高爐煉鐵的重要燃料和還原劑，也是整個高爐料柱的支撐劑和疏松劑。煉焦副產的焦爐煤氣發(fā)熱值高，是平爐和加熱爐的優(yōu)良氣體燃料，在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中是重要的能源組分。煉焦化學產品是重要的化工原料。因此煉焦生產是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)。

二、清潔型熱回收搗固煉焦技術在國內外發(fā)展情況

（一）我國的熱回收煉焦技術

我國的熱回收煉焦技術主要分為冷裝冷出熱回收煉焦技術和熱裝熱出熱回收煉焦技術。兩者的根本區(qū)別主要在于焦爐爐體結構、裝煤出焦方式、余熱利用率以及配套機械自動化等方面。

1996年以來，山西三佳煤化有限公司在總結聯(lián)體改良焦爐的基礎上，開發(fā)出了SJ-96型煉焦爐，該焦爐屬于清潔型熱回收焦爐。該焦爐炭化室長22.6m，寬3m，裝煤高度2m，結焦時間240h。1999年，太原迎憲焦化集團又開發(fā)出了YX--21QJL-1型清潔型煉焦爐，該焦爐炭化室長20m，寬3m，裝煤高度1.8m，生產鑄造焦結焦時間430h。這兩種熱回收煉焦爐爐體結構和煉焦工藝基本相同：炭化室冷態(tài)頂裝煤，炭化室內人工搗固，炭化室內濕法熄焦，冷態(tài)出焦。熱裝熱出熱回收煉焦技術是國際上普遍采用的熱回收煉焦技術。該技術在我國開發(fā)時間較晚， 但卻發(fā)展很快， 取得了顯著的效果。

（二）國外熱回收煉焦技術

國外熱回收煉焦技術最早是從19世紀早期的蜂窩式煉焦爐演變而來的。熱回收是指不回收煉焦副產的化學產品和凈化焦爐煤氣，回收煉焦副產的所有揮發(fā)物質在焦爐內充分燃燒后的余熱。熱回收煉焦技術開發(fā)應用較好的國家有美國、德國、印度、中國。通過近幾年的開發(fā)和應用，中國的熱回收煉焦技術及其焦炭生產規(guī)模在國際上已處于領先水平，并產生了較大的影響。

三、清潔型熱回收搗固煉焦技術的原理及其特點

（一）清潔型熱回收搗固煉焦技術的原理

煉焦是指煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到1000攝氏度左右（高溫干餾），通過熱分解和結焦產生焦炭、焦爐煤氣和其他煉焦化學產品的工藝過程。熱回收煉焦工藝一般為將煉焦煤配煤、粉碎、搗固后裝入熱回收焦爐炭化室，利用炭化室主墻、爐底、爐頂儲蓄的熱量和相鄰炭化室傳入的熱量使煉焦煤加熱分解，產生荒煤氣，荒煤氣在自下而上逸出的過程中，覆蓋在煤層表面，形成惰性氣體保護層。由于干餾階段的荒煤氣不斷產生，在煤層.上覆蓋和向爐頂?shù)臄U散不斷進行，使煤層在整個煉焦周期內始終覆蓋著完好的惰性氣體保護層，從而在隔絕空氣的條件下加熱，并經干法熄焦、篩分，得到焦炭。熱回收煉焦工藝為微負壓煉焦，煉焦爐為拱型結構，煉焦產生的副產品高溫煙氣通過余熱鍋爐進行換熱產生蒸汽，蒸汽直接外供使用或者用于驅動汽輪機發(fā)電。低溫煙氣經過除塵、脫硫，經煙囪排出。熱回收煉焦的高溫煙氣系統(tǒng)包括上升管、集氣支管、集氣總管及集氣外管四部分。高溫煙氣系統(tǒng)內襯采用耐高溫、導熱系數(shù)低、強度高、加熱永久線變化較小的耐火隔熱材料。合理可靠的煉焦高溫煙氣系統(tǒng)，對延長其使用壽命，降低煉焦能耗，提高企業(yè)經濟效益起著關鍵性作用。搗固煉焦其實是將配合煤經搗固機搗成體積略小于炭化室的煤餅后，將煤餅從焦爐的機側推入炭化室煉焦的非常規(guī)煉焦技術。

（二）清潔型熱回收搗固煉焦技術的特點

（1）煉焦煤低燒損。焦爐爐頂采用拱型結構，并安裝有可調節(jié)的一次空氣進口和布風裝置，從爐頂進入的一次空氣不和煉焦煤直接接觸，降低了煉焦煤的燒損，達到煉焦煤隔絕空氣下高溫干餾的目的.煉焦煤燒損由原來的3%左右降低到了1.5%以下。

（2）煉焦煤供應更廣、成本更低。裝入煤的揮發(fā)性物質從19%～38%都可使用，無煙煤可配入30%～40%，煉焦煤供應更方便，成本更低。

（3）焦炭質量更高。獨特的煉焦工藝.能生產出CSR>66%.CRI<23%的高質量焦炭，可以根據(jù)用戶要求生產各種品種和質量的焦炭。

（4）節(jié)釣能耗。通過改變焦爐爐體局部結構、耐火磚的結構，有利于焦爐調火操作，同時，提高了焦爐的傳熱效率， 減小了系統(tǒng)阻力，降低了焦爐散熱.節(jié)約了能源。

（5）高發(fā)電量。新一代熱回收焦爐主要特征是煉焦余熱高發(fā)電量，噸焦發(fā)電量>750kWh。

（6）嚴格的環(huán)境保護設施。新一代熱回收焦爐主要特征之一是更嚴格的裝煤.推焦、煙氣等環(huán)保設施。

（7）濕熄焦水回收和除塵。新一代熱回收焦爐主要特征是可以提供濕熄焦回收熄焦塔水蒸氣和除塵的裝置.降低了水的消耗，減少了濕法總焦顆粒物的排放，節(jié)約了水資源，保護了環(huán)境。

（8）干法熄焦。新一代熱回收焦爐主要特征是可以提供干法熄焦，對改善焦炭質量，保護環(huán)境，提高高爐的生產效益和節(jié)約能源具有一定作用。

（9）更安全、更衛(wèi)生。新一代回收焦爐的主要特征是采用了更完善的PLC和DCS控制系統(tǒng)，具有更安全、更衛(wèi)生的生產環(huán)境。

四、清潔型熱回收搗固煉焦技術的應用情況

我國從1999年開始研發(fā)熱回收焦技術并取得.成功，從2000年開始規(guī)模建設。我國熱回收煉焦技.術燃燒室開始采用四聯(lián)拱結構，從2008年起燃燒室采用更先進的六聯(lián)拱結構。目前，利用清潔型熱回收搗固式煉焦技術的焦炭產能已超過2 000萬t/a，在國際焦炭生產總量中占據(jù)相當份額。甘肅武威榮華工貿集團有限公司150萬t/a熱回收煉焦項目2011 年開始設計，2013年5月1日正式投產運行。該項目是熱回收煉焦、煉焦余熱發(fā)電、背壓和抽汽發(fā)電蒸汽供熱的循環(huán)經濟項目，是目前中國焦炭產量最大、設備水平最高的熱回收煉焦項目，采用裝煤車上除塵、焦爐六聯(lián)拱燃燒室結構、下降火道口在炭化室拱頂下部、煙氣氨法脫硫、煙氣布袋除塵器除塵等先進技術，創(chuàng)造了我國熱回收煉焦多項第一。

五、結論與展望

（一）結論

清潔型熱回收搗固煉焦技術，采用獨特的爐體結構和煉焦工藝，負壓操作、水平接焦、回收煉焦余熱，在生產過程中不產生有害的污染物，生產工藝過程中基本制止和消除了污染物的產生，實現(xiàn)了清潔生產。同時，該技術對于擴大煉焦煤資源和提高焦炭質量具.有重要意義。隨著其技術進一步的提升、環(huán)境保護的日益嚴格和煉焦煤資源的短缺，將會得到進一步廣泛的應用

（二）展望

熱回收煉焦技術以清潔生產和節(jié)約能源為其顯著的技術優(yōu)勢。熱回收煉焦技術在煉焦煤資源貧乏、生產高質量焦炭、環(huán)境要求更嚴格、需要焦炭和電力的企業(yè)是一種優(yōu)先選擇的煉焦技術。目前我國的清潔型熱回收搗固煉焦技術及其焦炭生產規(guī)模在國際上已處于領先水平。搗固焦爐在我國發(fā)展很快，但積累并不深厚，很多方面都有較大的改進空間。

參考文獻：

[1]潘登.搗固煉焦技術進步與發(fā)展方向[J].中國鋼鐵業(yè)，2013（02）：16-18+21.

[2]印文寶，徐列，楊文彪，白金風，王篤全，趙楠楠，王福生，賈楠.熱回收焦爐煉焦技術的實踐和研究[J].冶金能源，2020，39（01）：36-40.

[3]秦瑤.清潔型熱回收煉焦技術的應用與發(fā)展趨勢[J].山西化工，2018，38（06）：52-54+64.