水熄焦炭和干熄焦炭区别(干熄焦和湿熄焦的区别、好处、工作原理及优点)

Posted 2023-05-30

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水熄焦炭和干熄焦炭区别(干熄焦和湿熄焦的区别、好处、工作原理及优点)

什么是焦炭

焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收等阶段最终制成的。煤炭主要通过炼焦和高温干馏的方法制的。

什么是干熄焦

干熄焦就是烟煤在炭化室炼成焦炭后，刚刚从炭化室推出，温度还没有下降，表观呈现红色的焦炭。通过惰性气体进行冷却之后得到的普通焦炭。简而言之，干熄焦是用煤冶炼成的焦炭。

干熄焦是用循环惰性气体为热载体，由循环风机百将冷的循环气体输入红焦冷却室冷却高温焦炭至250℃以下排出。吸收焦炭热量后的循环热气导入废热锅炉回收热量，产生蒸汽。循环气体冷却、度除尘后，再经风机返回冷却室，如此循环冷却红焦。煤在炼焦结束准备出焦时，焦炭的温度在950~1100℃,红焦所含的热量约相知当于炼焦时所供热量的45%。传统的水湿法熄焦，热量全部损失，同时会产生大量含尘和有害物质的蒸汽，污染环境，腐蚀周围的金属构筑物。干熄焦技术是重大节能项目，道适用于大、中内型焦化厂。干法熄焦是在密闭系统内完成熄焦过程，与通常湿熄焦相比，可基本消除酚、 HCN 、H2S、NH3的排放，减少焦尘排放，且节省熄焦用水。主要设备有干熄焦冷却室、循环风机、废热锅炉、焦罐车、装料吊车、排焦闸、布袋容除尘器等。

所谓干熄焦，是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。通常CDQ是焦炭干法熄焦的简称，Coke Dry Quenching 。

煤炭和焦炭的本质区别

煤炭和焦炭的本质区别是形成的方法不一样：

1、矿石形成过程不同。

煤炭是古代植物埋藏在地下，经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。焦炭是一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。

2、工业制作方法不同

焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固、收缩等阶段最终制成的。煤炭主要通过炼焦和高温干馏的方法制的。

干法熄焦简称干熄焦（ CDQ )，是对于湿熄焦而言的采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法。干熄焦能回收利用红焦的显热，改善焦炭质量，减轻熄焦操作对环境的污染。下面一起来了解下干熄焦工艺流程、原理及优点。

干熄焦的发展过程

干熄焦起源于瑞士，20世纪40年代许多发达国家开始研究开发干熄焦技术，采取的方式各异，而且一般规模较小，生产不稳定。进入60年代，前苏联在干熄焦技术方面取得了突破性进展，实现了连续稳定生产，获得专利发明权，并陆续在国内多数大型焦化厂建成干熄焦装置。到目前为止，前苏联有40％的焦化厂采用了干熄焦技术，单套处理量在50~70t/ h 。但前苏联干熄焦装置在自动控制和环境措施方面起点并不高。

20世纪70年代的全球能源危机促使干熄焦技术得到了长足发展，资源相对贫乏的日本，率先从苏联引进了干熄焦技术，并在装置的大型化、自动控制和环境保护方面进行了有效地改进。到90年代中期，日本已建成干熄焦装置31套，其中单套处理能力100t/ h 以上的装置有17套，日本新日铁和 NKK 等公司建成的干熄焦单套处理量可达到200t/ h 以上；装置方式采用了料钟布料，排焦采用了旋转密封阀连续排焦，接焦采用了旋转焦罐接焦等技术，使气料比大大降低极大地降低了干熄焦装置的建成投资和装置的运行费用；在控制方面实现了计算机控制，做到了全自动无人操作；在除尘方面，采用了除尘地面站方式，避免了干熄焦装置可能带来的二次污染。日本的干熄焦技术不仅在其国内被普遍采用，同时它将干熄焦技术输出到德国、中国、韩国等国家，其干熄焦技术已达到国际领先。

20世纪80年代，德国又发明了水冷壁式干熄焦装置，使气体循环系统更加优化，并降低了运行成本。德国帝森尔奥托（ TSOA )公司成功地将水冷栅和水冷壁置入干熄炉，并将干熄炉断面由圆形改成方形，同时在排焦和干熄炉供气方式上进行了较大改进，干熄炉内焦炭下降及气流上升，实现了均匀分布，大大提高了换热效率，使气料比降到1000m3/t焦下，进一步降低了干熄焦装置的运行费用。 TSOA 干熄焦技术在德国得到推广，同时该技术还输出到韩国和中国的台北。

干熄焦技术发展至今，虽然出现了不同形式，但基本工艺流程大同小异，只是在装焦、排焦、循环气体除尘等方面有所区别。具有代表性的有德国 TSOA 公司设计的干熄焦工艺和日本新日铁设计的干熄焦工艺，这两种典型的干熄焦工艺在消化吸收前苏联干熄焦成熟技术的基础上都有所创新，形成各自的特点，并使干熄焦技术及其应用达到了较先进的水平。中国的鞍山焦耐院和首钢设计院，以及武钢、宝钢、首钢在吸收消化日本干熄焦技术方面做了一些有益的工作，并积累了一些较为丰富的经验。目前，全国正在用于生产的干熄焦装置约130套。

炼焦工艺

高温炼焦

烟煤隔绝空气加热到950~1050℃，经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等过程最终制得焦炭，这一过程焦高温炼焦。焦炭是一种质地坚硬，以碳为主要成分的、含有裂纹和缺陷的不规则多孔体，呈银灰色。其真密度1.8~1.95g/cm3，视密度为0.80~1.08 g /cm3，气孔率为35%~55%,堆密度为400~500kg/m3。用肉眼观察焦炭都可以看到裂纹。

焦炭主要用于高炉冶金，其次还用于铸造、气化和生产电石等，它们对焦炭有不同的要求，但高炉炼铁用焦炭的要求为最高，用量也最大。

焦炭生产过程

洗煤：原煤在炼焦之前，先进行洗选。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。

配煤：将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦。目的是在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围，合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品。

炼焦：将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干馏，经过一定时间，最后形成焦炭。

将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、外运。

1.2.3炼焦的产品处理

获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结等用户。熄焦方法有干法和湿法两种。湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋60~90s。干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为2~4h。在炼焦过程中还会产生炼焦煤气及多种化学产品。焦炉煤气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料。

干熄焦的装置

干熄焦的主要设备包括：电机车、焦灌车及其运载车、提升机、装料装置、排焦装置、干熄炉、鼓风装置、循环风机、干熄焦锅炉、一次除尘器、二次除尘器等。

1）电机车与焦罐车电机车是牵引机车，车上备有行走装置和空压机等，用来牵引焦罐车（或熄焦车）和开闭熄焦车车门。为确保行车安全和对位准确，其刹车系统有三种制动方式，机气阀刹车、电动机反转制动和电磁吸轨器，同时采用变频调速系统。大型干熄焦装置一般采用旋转焦罐，使罐内焦炭粒度分布均匀，由于条件限制也可能采用方形焦罐。电机车与焦罐车正常情况下采用定点接焦方式。

2）提升机提升机位于干熄焦构架上，将装满红焦的焦罐提升并移至干熄炉炉顶。

3）装料装置装料装置包括加焦漏斗、干熄炉水封盖和移动台车。装料装置靠电动缸驱动。装焦时加焦漏斗加焦口联动，能自动打开干熄炉水封盖，配合提升机将红焦装入干熄炉，装完焦后复位。装料设备上设有集尘管，装焦时无粉尘外溢。

4）排焦装置排焦装置安装于干熄炉底部，将冷却后的焦炭排到皮带输送机上。目前，排焦装置一般采用连续排焦，由电磁振动给料机控制切出速度，采用旋转密封阀将切出的焦炭在密闭状态下连续排出，其耐温、耐磨、气密性好，排焦时粉尘不外溢。

5）循环风机循环风机时干熄焦装置循环系统的心脏，要求耐温、耐磨并且运行绝对可靠。

6）给水预热器给水预热器安装在循环风机至干熄炉入口的循环气体管路上，用以降低进入干熄炉的气体稳定以强化干熄炉的换热效果，同时用从循环气体中回收的热量加热锅炉给水，节约除氧器的蒸汽用量，从而节约能量。

7)干熄炉干熄炉是干熄焦装置的核心，一般为形截面的竖式槽体，外壳用钢板及型钢制作，内衬耐磨粘土砖及断热砖等。干熄炉上部为预存室，中间是斜道区，下部为冷却室。在预存室外有环形气道，环形气道与斜道连通。干熄炉预存室容积要满足焦炭预存时间的要求，预存一般在1一1.5h；冷却室容积则必须满足焦炭冷却的要求。预存室设有上、下料位计，设有压力测量装置及自动放散装置；环形气道设有自动导入空气装置；冷却室设有温度、压力测量及入孔、烘炉孔等。

8）供气装置供气装置安装在干熄炉底部，它由风帽、气道、周边风环形成，能将惰性气体均匀的供入冷却室，能够使干熄炉内气流分布较均匀；另外，干熄槽底锥段出口处通常设置挡棒装置，可调节焦炭下料，使排出的焦炭冷却均匀，冷却效果好。

9)一次及二次除尘器一次除尘器采用重力沉降槽式除尘，用于除去850-980度惰性气体中所含的粗粒焦粉，外壳有钢板焊制，内衬高强粘土砖。二次除尘器采用多管旋风除尘器，将循环气体中焦粉进一步分离出来。一次及二次除尘器设有防爆阀和入孔；一次除尘器上设有温度压力测量装置、自动放散装置；一次及二次除尘器下部设有排粉焦管道；一次除尘器下的排粉焦管道设有水冷却套管。

干熄焦工作原理

所谓干熄焦，是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环鼓风机入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦碳从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。

干熄焦冷却焦碳的机理是：在干熄炉冷却段，焦碳向下流动，惰性循环气体向上流动，焦碳通过与循环气体进行热交换而冷却。冷惰性气体（主要成分为氮气，温度170~190℃）在干熄炉中与炼焦炉推出的大约为1050℃的赤热焦炭逆向流动（惰性气体被加热到700~850℃）直接换热，从而冷却焦炭(200℃)。由于焦碳的块度大，在断面上形成较大的孔隙，因而有利于气体逆流。在同一层面焦碳与循环气体温差不大，因而焦碳冷却的时间主要取决于气流与焦碳的对流传热和焦块内部的热传导，而冷却速度则主要取决于循环气体的温度和流速，以及焦块的温度和外形表面积等干熄焦工艺流程。

干熄焦与湿法熄焦相比能提高焦炭强度和降低焦炭反应性，对高炉操作有利，尤其对质量要求严的大型高炉用焦炭，干熄焦更有优势（降低高炉燃料比、增加出铁比，提高炉顶温度，增加煤粉喷吹量），同时减少对大气造成污然。

干熄焦回收红焦废热产生蒸汽，可用于发电，避免了生产等量气燃煤而对大气的污染（5-6t蒸汽需要1吨动力煤）。对规模为100万 t / a 焦化厂而言，采用干熄焦技术，每年可以减少8-10万吨动力煤燃烧对大气的污染。相当于少向大气排放144吨﹣180吨烟尘、1280吨﹣1600吨SO2，尤其是每年可以减排10万吨﹣17.5万吨CO2。采用干熄焦可以节水，宝钢平均每吨焦炭节水大于0.44吨。采用干熄焦技术降低炼焦能耗50-60kgce/ t焦。

提高焦炭质量

同湿法熄焦相比，避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响，其机械强度、耐磨性、真比重都有所提高。焦炭M40提高3%-8%,MI0降低0.3%-0.8%，且焦炭的热反应性（ CSR 、 CIR ）均有所改善，焦炭M40提高1%，这对降低炼铁成本，提高生铁产量极为有利，尤其对采用喷煤粉技术的大型高炉效果更加明显。炼铁焦比下降5千克／吨，产量则提高4%。在保持原焦炭质量不变的情况下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量10-20%，有利于保护资源，降低炼焦成本。

回收显热、节能降耗

同湿熄焦相比，干熄焦可回收利用红焦约83％的显热，每干熄1t焦炭回收的热量约为3.9-4.0MPa、450℃蒸汽0.45-0.55t。湿熄焦没有任何能源回收利用。

降低有害物质的排放，保护环境湿熄焦产生大量酌酚、氰化合物和硫化合物等有害物质（每熄一吨红焦炭就要将0.5t含有大量酚、氰化物、硫化物及粉尘的蒸汽）自由排放，严重腐蚀周围设备并污染大气，这些污染物占炼焦过程对外排放水污染物的三分之一。干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦进行冷却，并配备良好有效的除尘设施，可以免除对周围设备的腐蚀和对大气的污染。干熄炉炉顶装焦及炉底排、运焦产生的粉尘以及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经除尘地面站净化后，以含尘量小于100mg/m3的高净化气体排气。

干熄焦粉的利用分为两大板块，一是干熄焦的除尘灰焦粉的利用，二是干熄焦炭粉的利用。

干熄焦的利用

（一）干熄焦除尘灰的利用

鞍钢某分公司化工总厂炼焦生产采用干法熄焦，焦炭在熄焦和运输过程中产生大量除尘灰焦粉，焦粉数量达530t/ d ，其数量是相当可观的。这部分焦粉的理化性能从其化学成份看与焦炭相仿，从粒度组成看与高炉用原理在干熄焦过程中，1000℃的红焦从干熄炉顶部装入， 130℃的低温惰性循环气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭（低于200℃ ）从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。

能从其化学成份看与焦炭相仿，从粒度组成看与高炉出煤粉相差无几，在80-200网目（0.15-0.074mrn）之间，若采用 HLMX 超细煤粉磨机超细立磨加工，可得到325目以上的超细灰，燃烧利用率更高，从而作为燃料喷入高炉，做到物尽其用，进一步降低生铁成本。

目前国内大多数干熄焦除尘灰利用于高炉喷煤工艺中，将干熄焦的除尘灰焦粉用于高炉喷煤的燃料，替代部分煤粉，进行废弃资源的再利用，节约能源，减少投资，减少污染物排放，进行清洁炼铁，走可持续发展道路。

高炉喷煤是炼铁技术具有革命性的重大措施它的应用，不但使高炉焦比大幅度降低，生铁成本大幅度下降，还可能成为有效的调剂炉况热制度的手段，还可增强煤气的还原能力（煤气中氢浓度升高），发展间接还原，还可改善炉缸工作状态，使高炉稳定顺行，还可为高炉使用高风温创造条件，所以，高炉喷煤技术近十年来在全世界及国内大中型高炉上得到了快速的发展．

干焦炭粉的用途

焦炭粉除大量用于炼铁和有色金属冶炼外，还于铸造、化工、电石和铁抄合金。其质量要求有所同。如铸造用焦，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低；化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。

焦炭按用途分为冶金焦（包括括高炉焦、铸造焦和铁合金焦等）、气化焦和电石用焦等。焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。

焦炭粉在冶炼工业中的应用，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还是用作烧结的燃料。焦炭作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。

焦炭粉作为锂电池阳极材料，焦粉作为原料可以制备锂电池阳极材料和其他新型高附加值炭材料。

焦粉、焦油以及催化剂组成的混合物经过混捏、成型和炭化后制成电弧所需的阳极炭棒。焦粉可作为燃料用于冶金、玻璃、陶瓷等行业。焦炭粉直接喷入窑内燃烧时。必须采用特殊的技术措施使固定碳颗粒充分加热和热解，经过合理配风，使石油焦粉快速点燃和燃烬。

干熄焦优点

一、吸收红焦的热量，节约能源

传统的熄焦方法采用喷水降温，红焦显热浪费很大。因为每炼1公斤焦耗热约750～800千卡，而湿熄焦浪费的热量可达355千卡。干熄焦避免了上述的缺点，它吸收红焦的80%左右的热量使之产生蒸汽。干熄每吨焦炭可产生420～450Kg，450℃，4.6Mpa的中压蒸汽（蒸汽压力根据各厂实际而定）实际上还要高一些。

二、改善焦炭的质量

焦炭在干熄炉的预存室里有一个再炼焦的过程，再加上它随着排焦均匀的下降和缓慢的冷却,因此焦炭裂纹较少，强度较好。再则干熄焦炭与焦粉容易分离也减轻筛分的困难，焦粉又可作为烧结的重要原料。

三、改善了环境，减少污染

在湿熄焦中，熄焦用的水主要来自于化工车间的冷却水，其中含有大量的酚，氰等有害物质。湿法熄焦产生的蒸汽及残留在焦内的酚，氰，硫化物等腐蚀性介质，侵蚀周围建筑物，并能扩散到几公里外的范围，有害物质超过环境标准的好几倍造成大面积的空气污染。