图文并茂介绍干熄焦原理及其设备

一、干熄焦原理简述

干熄焦是采用惰性气体将红焦冷却的一种方法。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风机鼓入干熄炉冷却室红焦层内，吸收红焦热量，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，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，循环使用。干熄焦在节能、环保和改善焦炭质量方面优于湿熄焦。 

二、干熄焦优点

干熄焦装置具有工艺先进、环保、节能效益显著的特点，在钢铁联合企业中应用，可提高焦炭质量，降低入炉焦比，提高高炉生产能力，降低钢铁生产中的成本；又能从炽热的焦炭中回收热能产生蒸汽获得直接的经济效益。从环保的角度看，建设干熄焦装置，可以减少因湿法熄焦排放大气中的水蒸汽夹带的酚氰等有害物质和粉尘污染，大大提高周边地区空气质量。

三、干熄焦工艺流程图

四、干熄焦控制系统

干熄焦控制系统分为红焦装入系统、冷焦排出系统、干熄炉及供气装置、气体循环系统、锅炉系统、水处理系统。

1、红焦装入系统

    电机车牵引焦罐台车与拦焦车对位后，旋转焦罐开始旋转，旋转平稳后向推焦车发出推焦指令，接焦完毕后，旋转焦罐经减速位置停止在最初的停止位置上，完全停稳后，电机车牵引焦罐台车走行至干熄炉提升井架底部，经APS定位夹紧后，接空罐。随即满灌对位与提升，将装满红焦的焦罐提升至提升井架上极限，到达上极限后，提升机开始走行,达干熄炉上方时，装入装置也打开到位，提升机即开始卷下，焦罐落座后，提升机继续卷下，焦罐底门在重力作用下与吊杆继续下降，自动完成开门放焦动作。红焦落入装入装置料斗后，经分料板与料钟布料均匀地装入干熄炉。

干熄焦红焦装入设备由电机车、焦罐台车、旋转焦罐、APS定位装置、提升机、装入装置以及各极限感应器等设备组成，起着接焦、送焦及装焦等作用。

 （1） 电机车

  运行在焦侧的熄焦轨道上，用于牵引、制动焦罐台车，控制圆形旋转焦罐的旋转动作和完成接受红焦任务。

  （2）旋转焦罐

  用来装运从炭化室中推出的红焦，并与其他设备配合，将红焦装入干熄炉内。焦罐在接焦过程中绕中心线旋转，均匀布料。

   （3） 焦罐台车

    由电机车牵引沿熄焦轨道运行，往返于焦炉与提升井架间运输焦罐。 

 （4）APS对位装置

     确保焦罐车在提升井架下的准确对位及操作安全，主要由液压站及液压缸组成。

  (5)  提升机

 运行于提升井架和干熄炉顶轨道上，将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉炉顶，与装入装置配合，将红焦装入干熄炉内。 装焦完毕后又将空罐经提升、走行和下降落座在焦罐台车上。

(6)   装入装置

位于干熄炉顶部，与提升机配合将焦罐中的红焦装入干熄炉。 它主要有两个功能，按指令开闭炉盖和把红焦经装入料斗装入干熄炉内。

二、冷焦排出系统

冷却后的焦炭由电磁振动给料器定量排出，送入旋转密封阀，通过旋转密封阀的旋转在封住干熄炉内循环气体不向炉外泄漏的情况下，把焦炭连续地排出。连续定量排出的焦炭通过排焦溜槽送到带式输送机上输出。

干熄焦冷焦排出设备由排焦装置及运焦皮带两部分组成。排焦装置包括检修用平板闸门、电磁振动给料器、旋转密封阀、吹扫风机、自动润滑装置、排焦溜槽等设备。

(1)平板闸门

    安装在干熄炉底部出口。正常生产时平板闸门完全打开。在年修或排焦装置需要检修时，关闭平板闸门防止干熄炉底部的焦炭落下。

(2）电磁振动给料器

    是焦炭定量排焦装置，通过改变励磁电流大小，来改变电磁振动给料器的振幅，从而改变焦炭的排出量。电磁振动给料器内设有振幅和温度检测器。

（3）旋转密封阀

        把振动给料器定量排出的焦炭在密闭状态下连续地排出。设有正反转，正常生产时正转，事故时反转。

(4)排焦溜槽

    排焦溜槽是将旋转密封阀排出的焦炭送至皮带机的设备，以保证干熄焦装置的连续正常运转。排焦溜槽位于旋转密封阀下部，旋转密封阀连续排出的焦炭通过排焦溜槽中挡板的切换，排到指定的皮带机上。 

(5）吹扫风机

    吹扫风机向电磁振动给料器、旋转密封阀不间断地吹入空气，以保证设备壳体内部正压，防止灰尘进入，延长设备使用寿命，同时降低电磁振动给料器线圈的温度，电磁振动给料器线圈的温度要求不高于设定值。当吹扫风机出现故障时，三通电磁切换阀自动切换到管道压缩空气或氮气给电磁振动给料器和旋转密封阀送风。

（6 ） 自动给脂泵

    自动润滑泵定时、定量地向旋转密封阀的轴承和密封环提供润滑脂。自动润滑的时间间隔由人工设定，该装置设有油位低下检测及换向检测等。自动给脂泵设现场单独操作、中央控制室单独操作和中控室PLC连动操作三种操作方式。    

（7）运焦皮带

        由干熄炉冷却段冷却后的焦炭经平板闸门、电磁振动给料器、旋转密封阀及排焦溜槽排至运焦皮带上，由运焦皮带将冷焦运走。运焦皮带机上设有电子皮带秤、高温辐射计及超温洒水装置。电子皮带秤对焦炭进行连续称量，称量值与设定值的偏差值前馈给电磁振动给料器，将排焦量控制在稳定的设定值范围。当高温辐射计检测到排出的焦炭温度超过设定的排焦温度上上限时，喷水装置启动，喷水降温，以防烧坏皮带机。皮带机机头机尾落料点设吸尘点，为安全正常运行还设有皮带纠偏装置及拉绳开关。

三、干熄炉

干熄炉是干熄焦的主体设备，不同处理能力的干熄焦操作单元选择不同规格的干熄炉。 

 圆型干熄炉由预存段、斜道区及冷却段组成。干熄炉结构如图1所示。干熄炉

为圆形截面竖式槽体，外壳用钢板及型钢制作，内衬隔热耐磨材料，干熄炉顶设置环形水封槽。干熄炉上部为预存段，中间是斜道区，下部为冷却段。预存段的外围是汇集36个斜道气流的环形气道，它沿圆周方向分两半汇合通向一次除尘器。预存段设有料位计、压力测量装置、测温装置及放散装置。环形气道设有空气导入装置、循环气体旁通装置、气流调整装置。冷却段设有温度测量孔、干燥时的排水汽孔、人孔及烘炉孔。冷却段下部壳体上有两个进气口，冷却段底部安装有供气装置。

 预存段用于接受间歇装入的红焦，具有缓冲功能，可补偿生产的波动；在冷却段，红焦与低温循环气体进行热交换，经降温冷却后排出；斜道区位于预存段与冷却段之间，从干熄炉底部供气装置进入的低温循环气体吸收红焦的显热后经斜道及环形气道排出，并流经干熄焦锅炉进行热交换。

干熄焦装置干熄炉的主要技术规格为：

预存室有效容积                      320m3

允许最大中断供焦时间                1h

预存室直径                          ～8040mm

装料孔直径                          ～3100mm

冷却室总容积                        580m3

冷却室有效容积                      420m3

冷却室直径                          ～9000mm

干熄炉总高度（含供气装置）          ～25900mm

公称处理能力                        130.35t/h

排焦最大处理能力                    145t/h

入干熄炉冷循环气体量                ～180000 m3/h

入炉循环气体的吨焦气料比            ～1250 m3/tJ

在干熄炉冷却室，焦炭向下流动，循环气体向上流动，焦炭通过与循环气体进行热交换而冷却。焦炭的冷却时间主要取决于气流与焦炭的对流传热和焦块内部的热传导，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。

 进入干熄炉的循环气体的温度主要由干熄焦锅炉的省煤器决定。省煤器入口的除盐、除氧水温度为104℃左右，出省煤器的循环气体温度可降为约160℃，由循环风机加压后再经过热管式换热器进一步降温至约130℃后进入干熄炉与焦炭逆流传热，干熄炉排出的焦炭可冷却至200℃以下。离开1000℃左右红焦的循环气体可升温至900～950℃，进入环形烟道汇集后流出干熄炉。

通过调节循环风机入口挡板来调节干熄炉内中央与周边的进风比例，使排焦温度趋于一致。

  由于气体循环系统负压段会漏进少量空气，O2通过红焦层就会与焦炭进行反应，生成CO2，CO2在焦炭层高温区又会还原成CO，随着循环次数的增多，循环气体里的CO浓度越来越高。焦炭热解生成的H2、CO、CH4等也都是易燃易爆成分，因此干熄焦运行中要控制循环气体中可燃成分浓度在爆炸极限以下。一般采取两种措施进行控制：

  1 、连续地往气体循环系统充入N2，对可燃气体进行稀释，再放散掉相应量的循环气体；

  2、连续往升温至900～950℃的循环气体中通入适量的空气来燃烧掉增长的可燃成分，经锅炉冷却后再放散掉相应量的循环气体。

四、气体循环设备  

干熄焦气体循环设备由循环风机、给水预热器、干熄炉、一次除尘器、锅炉和二次除尘器等组成。

（1）循环风机

       为气体循环提供动力并根据工矿调整转速调节循环风量。

（2）一次除尘器

       利用重力除尘原理将循环气体中的大颗粒焦粉进行分离，减少循环气体对锅炉炉管（主要是二次过热器管道）产生的冲刷磨损，达到保护锅炉炉管的目的。

（3）1DC紧急放散阀

       以备锅炉爆管时紧急放散蒸汽。一次除尘器底部设有灰斗，用来收集焦粉。灰斗与4根水冷套管相连，水冷套管与贮灰斗相连。水冷套管上部设有料位计，达料位后水冷套管下部的排灰格式阀将焦粉排出至贮灰斗，贮灰斗上部设有料位计，达到料位后贮灰斗下部的排灰格式阀向刮板机排出焦粉。

(4）二次除尘器 

      采用立式多管旋风分离除尘，将循环气体系统中的小颗粒焦粉进行分离，达到保护气体循环风机的目的。贮灰斗设有上下两个料位计，料位达到上限，贮灰斗出口排灰格式阀向贮灰斗下面的刮板机排出焦粉，料位达到下限时停止排出焦粉（防止负压进入空气）。 

（5）焦粉收集装置 

       二次除尘器贮灰斗排出的焦粉由刮板机收集，经斗式提升机送入预除尘器后进入焦粉仓。焦粉经排灰格式阀及排灰闸门进入加湿搅拌机，经加湿搅拌处理的焦粉由汽车外运。

五、干熄焦锅炉

1、干熄焦锅炉的工作原理

是利用吸收了红焦热量的高温循环气体与除盐除氧纯水进行热交换，产生额定参数（温度和压力）和品质的蒸汽，并输送给热用户的一种受压、受热的设备。干熄焦锅炉是余热锅炉。

2、干熄焦锅炉的工艺流程

干熄焦锅炉干熄焦系统的重要组成部分。惰性循环气体在干熄炉中冷却红焦后，吸收了红焦热量的高温循环气体经一次除尘器除去粗颗粒焦粉后进入锅炉，锅炉吸热产生蒸汽，被冷却的惰性循环气体经二次除尘器除去细颗粒的焦粉，再由循环风机鼓入干熄炉继续循环冷却红焦。

干熄焦锅炉流程按本体烟气系统流程、本体汽水系统流程和锅炉系统分别简述如下 ：

（1）锅炉本体烟气系统流程 

  吸收了红焦热量的循环烟气从干熄焦冷却室出来，经一次除尘器去除粗颗粒焦粉后从锅炉入口进入，垂直往下先后经过二次过热器、一次过热器、光管蒸发器、鳍片管蒸发器、省煤器，最后从干熄炉底部引出。

（3）锅炉本体汽水系统流程 

  锅炉给水由多级离心泵升压后向锅炉供水，除盐除氧纯水经省煤器预热后进入锅炉汽包。

（4）锅炉汽包炉水可分为强制循环部分和自然循环部分。

①自然循环部分：

 汽包炉水经汽包下降管进入膜式水冷壁，炉水吸热汽化成汽水混合物经膜式水冷壁上升管返回汽包。

②强制循环部分：

 汽包炉水由汽包下降管经强制循环泵送入鳍片管蒸发器与光管蒸发器，炉水吸热汽化成汽水混合物经蒸发器上升管返回汽包。

 这两部分产生的汽水混合物在汽包中进行汽水分离，饱和蒸汽由汽包上部导出，经一次过热器升温后，进入减温器喷水减温，然后进入二次过热器继续升温，从二次过热器引出的蒸汽即为外供主蒸汽。

(5)锅炉主给水系统

 除氧器出水经锅炉给水泵加压后，在经外部热力管网送至干熄焦锅炉，给水量与干熄焦锅炉蒸发量及汽包水位联锁，根据反馈信号自动调节锅炉给水调节阀的开度，从而调节锅炉给水量。

(6)主蒸汽系统

 干熄焦锅炉汽包内汽水混合物经汽水分离装置分离，产生饱和蒸汽。饱和蒸汽通过汇流管引入一次过热器，在一次过热器内与高温循环气体换热，使蒸汽上升到一定温度，再送入减温器喷水减温，将蒸汽降至一定温度后进入二次过热器，经与高温循环气体换热升温，从二次过热器引出的过热蒸汽即为主蒸汽。

(7)减温水系统

 锅炉主给水一部分送入干熄焦锅炉喷淋减温器，根据二次过热器出口主蒸汽温度，通过自动调节阀调节进减温器的减温水量，从而保证干熄焦锅炉供出的过热蒸汽的温度达设定要求。

(8)排污及紧急放水系统

 锅炉运行时，通过锅炉给水进入锅炉内的杂质，仅有很少部分会被饱和蒸汽带走，大部分留在锅炉水中。随时间推移，炉水中含盐量、水渣量将越积越多，可能造成炉管堵塞。因此，为了使锅炉水的含盐量和含硅量能维持在极限允许值以下和排除锅炉水中的水渣，在锅炉运行中，必须经常放掉一部分锅炉水，并补入相同量的给水，这称为锅炉排污。

锅炉排污分连续排污和定期排污两种工作方式。

连续排污：也称为表面排污或上部排污，这种排污方式是从锅炉汽包含盐浓度最大的部位连续放出污水，以维持额定的炉水含量。排污量一般为锅炉额定蒸发量的1％～2％；同时，紧急放水管道与连续排污管道也设在同一主管道上，保证事故状态下，能够开启紧急放水管道上的电动阀门，快速将汽包内炉水放掉，保证锅炉的安全稳定运行。

定期排污：也称为间断排污或底部排污。这种方式是补充连续排污的不足，定期从锅炉水循环系统的最低点，短时间内快速排放锅炉水，从而排除锅炉水中的沉淀物，以改善锅炉水的品质。

(9)疏水、排气系统

 排气系统用于干熄焦锅炉开工及运行的疏水及排气，以保障干熄焦锅炉系统安全经济运行，减少汽水流失。

（10）二次蒸汽系统

  在干熄焦锅炉连续排污扩容器内，对干熄焦锅炉的连续排污水进行扩容分离。分离出二次蒸汽经外部热力管网送至除氧给水泵站内的除氧器内给水，提高干熄焦锅炉的利用率。

(11)循环冷却水系统

 接至外部管线的循环冷却水，冷却干熄焦锅炉系统运转设备并经外部管线返回至冷却塔循环使用。

干熄焦锅炉由“锅”、“炉”、附件仪表及附属设备构成。“锅”即锅炉本体部分，包括锅筒、过热器、蒸发器、省煤器、水冷壁、下降管、上升管和集箱等部件；“炉”由炉墙和钢架等部分组成。下面介绍干熄焦锅炉结构。

(1)锅筒

锅炉的锅筒，又称汽包，是用钢板制成的圆柱形容器。作用是汇集、贮存、净化蒸汽和补充给水。

锅筒筒体上设有上升管、下降管、安全阀、现场液位计、远传液位的平衡容器、现场压力、远传压力、排气、开工用低压蒸汽、停炉用充氮保护和锅筒排污等接口。干熄焦锅炉的锅筒是汇集汽水混合物和使汽水分离的装置，它接受从省煤器来的锅炉给水，并接受蒸发器和锅炉水冷壁来的汽水混合物，经分离后向过热器输送饱和蒸汽。因此，锅筒是炉水加热、蒸发和过热这三个过程的连接枢纽。由于锅筒内部储存一定数量的水，对于锅炉来说，短时间的供水中断，不会立即发生事故。为了增加锅炉的安全性，并同时应对外界负荷的改变，锅筒内部储存一定数量的水又能维持锅炉相对的稳定性。

(2)省煤器

 省煤器是由钢管或铸铁管组成的受热面，一般装设在锅炉尾部的烟道中，管内流锅炉给水，管外为烟气。给水经省煤器加热后进入锅炉锅筒。

 装设省煤器是为了利用锅炉烟道尾部低温烟气的热量来加热给水，以降低排烟温度，提高锅炉热效率。装设省煤器还可以减少锅炉蒸发受热面，节约金属耗量，降低制造成本。

 给水在省煤器内可加热至接近或等于饱和温度。当给水经省煤器加热后进入锅筒时，避免了较冷的给水同锅筒接触时因壁温不均而引起的热应力，改善了锅筒的工作条件。

 省煤器管中工质一般由下向上流动，以利于排除空气，避免产生局部氧腐蚀。

 (3）蒸发器

 蒸发器是干熄焦锅炉主要产生蒸汽的部分，一般设置在干熄焦锅炉的中部区域。

 从锅筒中引出的饱和水经下降管通过强制循环水泵压入蒸发器，在蒸发器中与炉内烟气换热，产生的汽水混合物由上升管回到锅筒，经锅筒内汽水装置分离后产生饱和蒸汽。

 干熄焦锅炉蒸发器一般包括光管蒸发器和鳍片管蒸发器。

（4）过热器

 过热器是将从锅筒引出的饱和蒸汽或一定温度的过热蒸汽加热干燥，并达到一定的过热温度，从而提高蒸汽过热度，增加蒸汽热焓。

干熄焦锅炉过热器一般由两级过热器组成，下段的部件称为一次过热器，上段的部件称为二次过热器。在一次过热器和二次过热器之间安装了喷水减温器，通过喷入减温水控制二次过热器出口的过热蒸汽温度。

（5）水冷壁

  所谓水冷壁，是指在炉墙的一部分或全部表面上敷设水管，以吸收热量，降低炉墙表面温度。

（6）锅炉炉墙

 锅炉炉墙起着隔热和密封的作用，形成烟气的通道，并构成了炉膛和烟道等的外形。

 锅炉炉墙按结构形式一般可分为三种：重型炉墙、轻型炉墙和敷管式炉墙。

（7）安全阀

 安全阀是锅炉的主要安全附件。在阀门进口侧压力超过其起跳压力时，能突然跳起至全开的自动泄压器件，是保证受压设备和管道在一定压力下安全运行的重要附件。当锅炉内的压力超过规定值（即安全阀的开启压力）时，安全阀即自动开启，对外排放蒸汽。当安全阀的压力降到规定值（即安全阀的回座压力）时，安全阀自动关闭。