幹法熄焦

最早的幹熄焦裝置是1917年瑞士舒爾查公司在丘裏赫市煉焦制氣廠採用的。30年代起，瑞士、德國、英國、法國、比利時、日本和蘇聯等許多國家，也都採用過構造各異的幹熄焦裝置。幹法熄焦裝置經歷了罐室式、多室式、地下槽式、地上槽式的發展過程。在初期，各種裝置的處理能力都比較小，發生蒸汽不穩定，加上投資大等因素，這一技術長期未得到發展。60年代初，蘇聯在切列波維茨鋼鐵廠建造了帶預存室的地上槽式幹熄焦工業試驗裝置，解決了過去幹熄焦裝置發生蒸汽不穩定的問題，實現了連續而穩定的熱交換操作，為焦化工業廣泛採用幹熄焦技術奠定了基礎。1963～1965年，該廠建造了處理能力為52～56t/h的生產裝置。這種帶預存室的地上槽式幹熄焦工業裝置已得到世界公認。日本於1973年引進了蘇聯的幹熄焦技術，並在大型化、自動化和環境保護措施等方面有所發展，形成了自己的特點。到80年代末期，日本已建設了單槽處理能力為56～200t/h的多種規模的幹熄焦裝置。80年代，除蘇聯式的幹熄焦裝置以外， 還開發了聯邦德國卡爾·斯蒂爾公司的水冷壁式幹熄焦裝置， 日本東邦煤氣公司和三菱重工開發的環形牀式（環形爐箅式）幹熄焦裝置、聯邦德國薩茨吉特廠建立的幹熄焦與煤預熱 （見煤預熱工藝）聯合的半工業裝置等。到1987年，蘇聯已投產了97個幹熄焦槽，年熄焦量達2000萬t以上，回收的能量相當於120萬t標準煤;日本投產了30套幹熄焦槽， 年處理焦炭近2000萬t， 相當於日本高爐焦產量的約55%，此外，聯邦德國、巴西和羅馬尼亞等也都投產了幹熄焦裝置。這項技術在世界上已得到廣泛採用。1985年，中國上海寶山鋼鐵總廠採用了日本幹熄焦裝置， （圖1）其生產能力為4×75t/h。同年，上海浦東煤氣廠採用了蘇聯的地上槽式幹熄焦裝置。

以冷惰性氣體（通常為氮氣）冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體作為二次能源， 在熱交換設備 （通常是餘熱鍋爐） 中給出熱量而重新變冷， 冷的惰性氣體再去冷卻紅焦。在熱交換過程中， 焦炭的冷卻速度除與焦炭塊度有關外， 主要取決於惰性氣體的温度和惰性氣體穿過焦炭層的速度。

幹熄焦裝置的結構形式雖有不同， 但工藝流程基本是一致的。（圖2）成熟的紅焦從炭化室中推入焦罐， 裝有紅焦的焦罐用焦罐車運至提升塔， 由提升機提升到幹熄槽頂。紅焦裝入幹熄槽， 在冷卻室中與冷惰性氣體進行逆流熱交換，冷卻到250℃以下。冷卻的焦炭由幹熄槽底部排焦設備排至膠帶輸送機送往用户。冷惰性氣體由循環風機送入幹熄槽， 與紅焦換熱後，温度升至800℃左右。熱惰性氣體經過一次除塵器， 除去氣體中夾帶的粗粒焦粉後進入餘熱鍋爐， 鍋爐出口處的氣體温度降到200℃以下， 再經二次除塵器， 除去氣體中細粒焦粉， 然後用循環風機送回幹熄槽循環使用。

幹熄焦過程中的焦炭量和熱量平衡， 與幹熄焦操作條件有很大關係。當惰性氣體量為1500m³/t焦炭和進入幹熄槽的惰性氣體的含氧量小於0.2%時，焦炭量平衡如表1所示。

幹熄焦的主要設備包括運焦設備、裝焦設備、幹熄槽、排焦設備、集塵設備、粉焦貯運設備、惰性氣體循環設備和餘熱鍋爐。

運焦設備包括焦罐、焦罐台車、運載車、電機車和提升機等。焦罐由型鋼和鋼板製成， 內襯耐熱鑄鐵板。罐底設對開閘門， 罐兩側有吊杆和導向輥輪，以保證在提吊過程中閘門緊閉，提升平穩。裝焦設備是一個移動台車。台車由電動缸傳動， 車上裝有開關幹熄槽水封蓋的機構和往幹熄槽內裝入紅焦的接焦漏斗。

幹熄槽為豎式圓筒， 外殼用鋼板製成， 內襯隔熱磚和高強度粘土磚。底部錐段與供氣裝置合為一體， 錐段內襯耐磨板。槽體上部為預存室，其容積一般能容納約1.5小時的焦炭產量。槽體下部是冷卻室， 一般熄焦時間約2小時。

槽體底部錐段安裝有供氣裝置，由中央風帽和周邊風環組成，惰性氣體分兩路進入冷卻室。在預存室和冷卻室之間為斜道， 熱惰性氣體經過斜道彙集於環形氣道， 藉助每個斜道口的調節裝置， 沿冷卻室徑向均勻分佈。排焦設備多采用間歇排焦方式。用交替開閉的閥門控制排焦量， 並防止槽內惰性氣體流失， 一般每小時排焦30餘次。80年代以來，還採用以電磁振動給料器和迴轉密封閥組成的連續排焦設備。集塵設備的作用是防止裝焦、排焦和運焦時的粉塵擴散。主要設備有集塵機、通風機和排焦粉裝置等。集塵設備有濕式和乾式兩種。

惰性氣體循環設備主要有循環風機和一、二次除塵器。循環風機為離心式的。80年代以來，採用可調速電動機來改變循環風機流量， 以節約電耗。蘇聯採用一台大風機和一台小風機並聯，以適應氣量變化。一次除塵器又叫重力沉降槽。沉降槽用鋼板作外殼，內襯以粘土磚。在槽內設一擋牆，氣體撞擊擋牆而折流，使焦粉沉降下來。一次除塵器在負壓下操作， 惰性氣體温度約800℃， 除塵效率近50%。二次除塵器為旋風式分離器， 用鋼板作外殼， 內襯耐磨板。它在負壓下操作， 惰性氣體温度在200℃以下， 除塵效率達85～90%。也有采用多管旋風除塵器作二次除塵器的，除塵效率可達96%。一、二次除塵器和環境焦塵裝置收集的焦粉， 可直接裝車外運， 或用水噴灑後外運， 也可採用氣力或水力輸送。餘熱鍋爐大多采用立式強制水循環型式。餘熱鍋爐的外殼用鋼板製成， 內襯以耐火材料或用水冷壁板， 鍋爐水管採用光面、小直徑的薄壁蛇管組合，呈橫向錯列布置。鍋爐在負壓下工作。其產汽率與幹熄焦裝置的操作有極密切的關係， 一般蒸汽產量約為450～510kg/t焦。 ^[1] 

產生的蒸汽有三種利用方式：（1）用於發電;（2）蒸汽經發電機降壓後，再併入蒸汽管網; （3） 併入蒸汽管網，直接使用。 ^[2]