干熄焦技术的发展及应用毕业论文

毕业论文论文题目：干熄焦技术的发展及应用

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摘要 (1)

1 干熄焦技术的特点及发展概况 (2)

1.1 干熄焦技术的发展概况 (2)

1.2 工艺技术特点 (2)

2 国内干熄焦工艺应用情况 (3)

2.1 宝钢 (5)

2.2 济钢 (5)

2.3 唐钢 (6)

3 干熄焦技术的发展趋势 (7)

3.1 产业政策推动 (7)

3.2 设备的国产化与规模的大型化 (8)

3.3 制约干熄焦技术推广的因素 (8)

结束语 (10)

参考文献 (11)

致谢 (12)

摘要

在钢铁工业中，干熄焦技术是具有较显著节能增效的技术措施。干熄焦是利用惰性气体在密闭系统中将红焦熄灭，并与红焦换热，可回收80%的红焦显热。利用回收余热进行蒸汽发电可补充生产用电，实现了资源的综合利用。在炼铁生产上干熄焦与湿熄焦相比，可降低焦比降低生产成本，提高高炉生产能力，焦炭的冷强度M40将提高约3%，热强度将提高2%。因此，干熄焦工程投产后，不仅能有效的减少粉尘污水排放，还可以节约生产成本降低能耗，经济效益和社会效益都十分可观。

关键词：干熄焦；发展；应用

1 干熄焦技术的特点及发展概况

1.1 干熄焦技术的发展概况

干法熄焦简称干熄焦（CDQ），是相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。

干熄焦起源于瑞士，最早的干熄焦装置是1917年瑞士舒尔查公司在丘里赫市炼焦制气采用的。20世纪30年代起，前苏联、德国、日本、法国、比利时等许多国家也相继采用了构造各异的干熄焦装置。干熄焦装置经历了罐室式、多室式、地下槽式、地上槽式的发展过程，由于处理能力都比较小，发生蒸汽不稳定、投资大等因素，这一技术长期未得到发展。到了20世纪60年代，前苏联在干熄焦技术工业化方面取得了突破性进展，在切列波维茨钢铁厂建造了带预存室的地上槽式干熄焦装置，处理能力达到52-56t/h。这种带预存室地上槽式干熄焦工业装置解决了过去干熄焦装置发生蒸汽不稳定等问题，实现了连续稳定的热交换操作。20世纪70年代，全球范围内的能源危机进一步推动了干熄焦技术的发展。日本首当其冲，在能源短缺、节能呼声高涨的背景下，从前苏联引进干熄技术和专利实施许可，经过消化移植，在大型化、自动化和环境保护措施等方面有所发展。到了20世纪90年代，日本建成投产了单槽处理能力为56-200t/h的多种规模的干熄焦装置39套，干熄焦率约占日本高炉焦用量的80%，是干熄焦装置应用最多的国家之一。

目前，日本新日铁、NKK、德国蒂森、斯梯尔、奥托公司在干熄焦技术上处于领先水平。这些公司在扩大干熄焦装置能力、改善冷却室特性、热平衡、物料平衡、自动化、环保等方面实现了最佳化设计，处理能力和装置的先进性超过前苏联，并形成了各自的特点。

除前苏联、日本、德国拥有干熄焦装置外，印度、韩国、波兰、罗马尼亚、巴西、土耳其、尼日利亚和我国都相继建成了干熄焦装置。

1.2 工艺技术特点

出炉红焦显热约占焦炉能耗的35%-40%，干熄焦可回收80%的红焦显热，平均每熄1t焦炭可回收3.9-4.0MPa、450℃蒸汽0.45-0.55t。据日本新日铁对其

企业内部包括干熄焦、高炉炉顶余压发电等所有节能项目效果分析，结果表明干熄焦装置节能占总节能的50%。可以说，干熄焦在钢铁企业节能项目中占有举足轻重的地位。

干熄焦与湿熄焦相比，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。M40提高3%-6%，M10降低0.3%-0.8%，反应性指数CRI明显降低。冶金焦炭质量的改善，对降低炼铁成本、提高生铁产量、高炉操作顺行极为有利，尤其对采用喷煤技术的大型高炉效果更加明显。前苏联大高炉冶炼表明，采用干熄焦炭可使焦比降低2.3%，高炉生产能力提高1%-1.5%。

同时在保持原焦炭质量不变的条件下，采用干熄焦可扩大弱粘结性煤在炼焦用煤中的用量，降低炼焦成本。

常规的湿熄焦，以规模为年产焦炭100万吨焦化厂为例，酚、氰化物、硫化氢、氨等有毒气体的排放量超过600t，严重污染大气和周边环境。干熄焦则由于采用惰性气体在密闭的干熄槽内冷却红焦，并配备良好有效的除尘设施，基本上不污染环境。

另一方面，干熄焦产生的生产用汽，可避免生产相同数量蒸汽的锅炉烟气对大气的污染，减少SO2、CO2排放，具有良好的社会效益。

2 国内干熄焦工艺应用情况

我国干熄焦技术的应用，始于上海宝钢。1985年，上海宝钢一期工程引进日本4*75t/h干熄焦装置并正式投产运行，这是我国最早引进投产的干熄焦装置。同年，上海浦东煤气厂引进前苏联2×70t/h干熄焦装置，并于1994年投产。1991年和1997年宝钢二期、三期采用日本技术的两组4×75t/h干熄焦，2001年首钢采用日本技术的1×65t/h干熄焦装置相继建成投产，2003年马钢的干熄焦工程被列入“九五”国家重大引进技术消化吸引项目――干熄焦消化吸收创新“一条龙”项目工程，是国内第一条自行设计制造，国产化率达90%以上的干

熄焦装置。此外，武钢、鞍钢、昆钢、通钢等国内钢铁企业也都在进行干熄焦工艺的建设。迄今为止，国内已有17套干熄焦装置投入运行。

首先，我国是产焦大国，焦炉多，且炉组生产能力不一，干熄焦装置应同炉组生产能力匹配，才能充分发挥资源和技术优势。起初我国引进的干熄焦装置以70t/h和75t/h两种规模为主，不能合理地与炉组生产能力匹配，且采用备用干熄焦方式，从而增加了不必要的建设投资，影响干熄焦经济效益。以年产焦量100万吨焦化厂为例，配置2*75t/h一组干熄焦装置，以湿熄焦备用，其处理能力富余20%；对年产焦量70~80万吨焦化厂，仍配置2×75t/h一组干熄焦，处理能力富余高达50%，显然不合理，以干熄焦备用，能力富余更多，更不合理。因此，我国干熄焦装置必须根据生产能力形成系列，向大型化发展，开发100t/h以上处理能力的干熄焦成为趋势。以国外干熄焦大型化进行来看，只有干熄焦装置大型化、高效化，才能降低投资成本，提高投资效益，干熄焦水平才能上一个新台阶。

第二，钢铁工业是国民经济中的能耗大户，随着国家能源价格的调整，能源消耗已占钢铁生产成本的30%左右。由于我国钢铁工业能耗较高，严重影响钢铁工业的竞争力，随着钢铁、能源价格与国际接轨，成为制约钢铁工业参与国际竞争的主要问题之一。因此，节能降耗成为自“九五”规划以来冶金全行业的工作重点。在钢铁联合企业中，炼铁系统（铁、炼、焦）占总能耗的50%以上，污染也是最严重的。因此，炼铁系统节能一直是冶金企业节能和环保的重点，而在炼铁系统中，最大的节能和环保技术措施当属干熄焦，干熄焦具有节能、环保、提高质量的三重效益。我国机焦生产能力达到9000万吨/a以上，其中冶金系统产焦能力达到6000万吨/a，但干熄焦率很低，建设干熄焦的市场需求很大。

针对以上所述情况，近几年来，在国家冶金技术发展政策引导下，干熄焦作为重点节能推广项目已经得到冶金企业积极响应，继武钢140t/h干熄焦项目之后，马钢（125t/h）、涟钢（100t/h）、本钢（121t/h）、包钢（125t/h）等十几家企业曾计划在十五期间建设100t/h以上规模干熄焦装置。从这些在建和拟建

项目中可以看出，大型化、高效化、国产化是干熄焦发展的必然趋势。

我国自20世纪80年代引进干熄焦技术以来，在中间近20年缓慢发展之后，随着技术进步、节能降耗、市场竞争形势的要求，必将迎来一个新的建设高潮。

2.1 宝钢

（1）基本概况

我国第一套干法熄焦装置即宝钢干熄焦一期工程于1985年5月23日顺利投产，随后又进行了二、三期干熄焦工程。现共有12座处理能力为75t/h的干熄焦装置在安全、正常地运行着。

（2）效益评估

宝钢干熄焦自1985年5月23日投产至1998年5月31日，一、二、三期干熄焦共创造了如下经济实效：处理焦炭量3312万吨；产生蒸汽量1924万吨；发电量139347万kWH。

在十几年的生产实践中，宝钢干熄焦装置进一步改进和完善，体现出如下特点：

A、只建干熄焦，没有湿熄焦

B、处理焦炭量之多在世界钢铁企业中名列前茅

C、干熄焦设计投产由全盘引进到立足于国内

2.2 济钢

济钢干熄焦工程是原国家经贸委批准立项的节能环保示范工程，是回收红焦显热和改善操作环境的一项先进工艺技术。该工程1996年正式开工建设，1999年3月建成投产，工程总投资约2.3亿元。

（1）设备情况

济钢干熄焦工程是引进国外先进生产技术与关键设备，由乌克兰国家焦耐院和济钢设计院共同设计、合作制造，实现了对干熄焦技术、设备的消化、吸收，

设备国产化率达到90%，实现了国产化，是我国第一套国产化干熄焦装置。济钢干熄焦工艺由焦炭熄焦系统、循环系统、锅炉发电系统和环境除尘系统组成。它包括2座70t/h的干熄炉、2座35t/h的余热锅炉、4台630kWh和800kWh循环风机、2台48t提升机等主要设备。设计年冷却焦炭110万吨，产蒸汽52万吨，发电3919万kWh。

（2）生产运行情况

济钢干熄焦由1999年3月开工以来，经过不断改进与完善，使设备故障率大大降低，生产能力已接近设计值。现已实现连续、稳定、高效运行，各项工艺参数基本正常。

（3）干熄焦技术在济钢的发展

干熄炉底锥段将全部铸石板改为耐磨、耐热铸板。在斜风道、熄焦室顶部、沉降室入口及挡尘墙等部位均采用不定形耐火材料，十分有利于干熄焦技术的大力推广。

工艺除尘中的二次除尘器采用陶瓷多管除尘器，除尘效果良好，设备寿命长。

2.3 唐钢

唐山钢铁公司焦化厂4#、5#焦炉150t/h干熄焦装置于2005年7月一次性装红焦投入运行，他标志着我国干熄焦技术装备水平走向高效化、大型化、国产化。该套干熄焦装置采用了一系列当代干熄焦工艺的先进技术和设备。

干熄焦装备具备占地面积小，投资省，运行成本低的特点。而达到这一特点单纯的靠加高干熄槽的高度来实现是远远不够的，而应采取加大直径的方法来增大干熄槽的容积。因此应选择一个合适的高径比。根据资料显示，第一、二、三代装置的高径比均在10以上。而目前唐钢干熄槽的高径比为0.7是目前最合理的参数，此参数保证了预存室450m3，冷却室500m3，可实现投资的经济型，生产的低耗废性和结构的紧凑性。

唐钢干熄焦采用了目前最先进的装入装置，在炉顶设置上下双料斗及在倒锥形下料斗处特设置一个布料蛊。这样很好的解决了料层表面的凸型偏析现象，改

变了冷却气的分布，更利于红焦的冷却。

锅炉的四壁采用膜式水冷壁全悬吊结构，与以往的固定结构相比，其膨胀度增大更利于热量的回收。而锅炉用水为强制循环与自然循环相结合，保证了水的循环利用率为90%以上，降低了生产成本，实现了资源的合理利用。为了进一步加大传热效果，充分回收热量，蒸发器采用鳍片管式布置，增加了换热面积，从而保证了锅炉出口温度小于180℃、外供蒸汽温度450℃、压力3.82MPa的重要生产指标。

过热器一般布置在循环气体温度较高的地方，同时也是受循环气体冲刷磨损比较严重的地方。常会出现爆管，影响生产及企业效益。唐钢4#5#炉干熄焦采用的是杭州锅炉厂设计的锅炉。为延长过热器的使用寿命，锅炉的过热器上部管子表面添加了一层耐磨、抗冲刷挡片，这样既使得过热器寿命大幅度提高，降低了生产危险性，又不影响换热，使热量回收利用更充分。次技术的应用标准着我国锅炉技术又上了一个新的台阶。

3 干熄焦技术的发展趋势

3.1 产业政策推动

随着国家对环境保护的高度重视，1999年12月6日在原国家经贸委和原冶金工业局指导下创建了“华泰公司”牵头的推广干熄焦技术等企业，实现了干熄焦

技术与设备国产化应用实践。上述公司主要以开发具有自主知识产权的干熄焦核心技术，主要包括旋转密封阀、锅炉、提升机、循环风机等，宗旨是形成成套技术和设备国产化、大型化和系列化。为干熄焦装置建设成本的大幅度降低创造了条件。基于此，由国家发展改革委、财政部、商务部、国土资源部、工商总局、税务总局、环保总局、银监局联合制定的“有关清理规范焦炭行业的若干意见”中再次强调“焦炭投资建设项目的准入条件为：年生产量60万t以上，必须同步建设干熄焦装置”。

3.2 设备的国产化与规模的大型化

干熄焦的基建投资较大，其中设备费用的85%左右，提高设备的国产化率是降低干熄焦投资的最直接有效的手段。而目前由于国内企业根据各自的需要自行引进，缺乏对干熄焦工艺、技术进行有组织的消化、比较、吸收工作，国内众多的设备制造厂商业未介入干熄焦装置的机械、电气、仪表、自动控制的全套生产，是的高额投资的干熄焦技术在国内应用进展缓慢。解决此问题需要国家对干熄焦设备的研制进行大力扶植，组织攻关或进行有力的调控，实现干熄焦设备的全套国产化，降低工程造价，有效地在国内企业推广应用干熄焦技术。

顺应大型化高炉的生产要求，焦炉也在向大型化发展，高产量的焦炭要求干熄焦装置要有相应的规模，这可以通过两种方式实现：简单的增加干熄焦的套数另一个途径就是扩大处理规模。增加干熄焦套数会大幅度提高是设备投资，增大作业检修量，这对已是高额投资的干熄焦显然是不明智的。因此干熄焦规模的大型化成为必然发展趋势。

干熄焦装备的大型化可以降低成本和投资，提高劳动生产率。据估算：将处理能力由75t/h扩大为110t/h后，处理焦炭的运行费可降低30%，投资降低9%，同时设备的维修、检修费用也将减少。国外已成功运行200t/h的干熄焦，效果良好。

3.3 制约干熄焦技术推广的因素

虽然干熄焦技术有以上优点，并作为一项重要的节能、环保技术已被世界所接受，但它的推广应用自80年代初宝钢一期引进日本干熄焦装置至今已20多年，

在我国焦化领域仍未能大量推广和应用，其主要原因是：干熄焦装置规格单一，工程投资过高，主要是还有部分主要设备为实现国产化，需要引进由此造成投资居高不下；干熄焦的延伸效益未做系统核算。由于钢铁企业内部管理问题，前后工序之间成本核算不衔接，就焦炭质量对炼铁经济效益的影响未进行单独考核，致使焦炭质量提高给炼铁工序的经济效益未以权威数据体现。造成经济效益的测算千差万别。

结束语

随着国家能源战略的逐步提高，人类对自身生存环境的日益重视，干熄焦作为一项行之有效的节能、环保技术将被越来越多的国内企业所采用。

生产实践表明，采用干法熄焦是回收红焦显热，防止湿法熄焦粉尘对大气污染和提高焦炭质量的一个好方法。所以，我们应该加强对干熄焦技术的研究：（1）加强干熄焦技术的研究与开发，针对我国焦炉炉型多的特点，开发出一系列的干熄炉型，形成系列。重点研究不同的处理能力，对炉型的要求，形成具有中国特色的专利技术。（2）进一步加强循环系统能源的综合利用，给水预热器技术应用得到进一步应用和发展，从而进一步优化工艺参数，提高节能效果，提高干熄焦效果。（3）干熄炉采用料钟布料和不定形耐火材料技术，将推动干熄炉技术的发展，干熄炉的长寿命攻关研究也将越来越被人们所重视。（4）排焦装置采用连续排焦方式，减少循环气体的泄露，有利于生产的稳定和安全生产。（5）干熄焦设备的检修将进一步规范，检修时间将进一步缩短。许多检修项目将在定修期间完成。在干熄焦检修时，选择湿法熄焦作为备用，更有利于降低成本，增加经济效益。

参考文献

[1]高建业，高熙熙.全球干熄焦技术发展的回眸与展望[J].冶金信息导刊.2004年3期

[2]李红星.济钢干熄焦运行节能效益分析[J].节能技术.2010年3期

[3]范博云.浅谈干熄焦技术的应用[J].武钢技术2008年7月

[4]王晨.刑建通.干熄焦节能效果及分析[J].河南冶金.2006年6期

[5]潘立慧.魏松波.干熄焦技术[M].北京冶金出版社.2010年5月

[6]林光烈.攀钢干熄焦工程研究报告.2004年

[7]徐一.炼焦与煤气精致[M].北京；冶金工程出版社.2009年

[8]王福成（译）.干熄焦装置的某些设计问题[J]。国外钢铁.2010年

[9]杜铁峰.姚淑玲.马良.马钢干熄焦生产与高炉使用实践[J].冶金动力2005年

[10]任少明，浅析干熄焦的自身经济效益与延伸效益[J].燃料与化工2010年

致谢

这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学和一直关心支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！

感谢我的指导老师——老师，没有您的悉心指导就没有这篇论文的顺利完成。

感谢身边所有的朋友与同学，谢谢你们三年来的关照与宽容，与你们一起走过的缤纷时代，将会是我一生最珍贵的回忆。

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