一、苏联制造的干熄焦装置

干熄焦装置是由苏联国立焦化设计院(Гипрококс)设 计的，由多家制造厂制造，已安装在切列波维茨等钢铁公 司和焦化厂。通过全苏进出口公司机器出口公司(В/О Машиноэкспорг)、重工业产品出口公司(Тяжпромэкспорт) 出口国外。

干熄焦装置的结构示意见图1。

图1 苏联制造的干熄焦装置结构示意图

1—红焦运送车; 2—牵引机械; 3—熄焦室， 4—前室; 5—移动式升降机; 6—装焦装置; 7—废热锅炉; 8—烟泵; 9—排焦装置

干熄焦装置可与红焦运送车轨道同心布置，亦可错开 布置。苏联制造的干熄焦装置有56～70 t/h能力不等。

该装置有下列好处：从1吨干熄焦炭中可得压力达 4.0 Mpa、过热温度450℃的水蒸汽420～450 kg;焦炭的 物理机械指标可得到改善(M₁₀下降2%，M₄₀增加 4～5%); 焦比下降1～2.3%; 焦炉生产能力提高(因焦 炭温度低和在干熄焦装置内熄焦); 消除了机器车辆和金 属结构腐蚀，改善了环境保护。

二、德国奥托公司(Otto)干熄焦装置

该公司制造的干熄焦能力为150 t/h的干熄焦装置外 形及结构示意见图2。

图2 德国Otto公司干熄焦装置

1—焦罐; 2—干熄室; 2 a—预冷段; 2 b —冷却段; 3—卸焦盘; 4—排焦系统; 5—冷 却气体分布器; 6—分离器; 7—废热锅炉; 8—分离器; 9—风机; 10—焦粉槽; 11—振动 给料器; 12—焦炭运输机

Otto公司干熄焦装置技术参数如下：

冷却装置能力：最大150 t/h

焦炭温度：

干熄室入口：1000～1100℃

干熄室出口：<200℃

每吨焦炭冷却气体量：1500～1700 m³

冷却室入出口处冷却气体温度：150～180℃

废热锅炉入口处冷却气体温度：700～850℃

蒸汽产生量：0.4～0.5t/吨焦炭(40 bar，430℃)

引进情况：

上海宝钢1986年9月引进日本新日铁公司制造的干 熄焦装置; 鞍钢在1988年引进苏联制造的干熄焦装置。

三、日本石川岛播磨重工业公司(IHI)干熄焦装置

IHI公司制造的干熄焦装置有干熄能力为120 t/h、 110 t/h及100 t/h。各型干熄焦装置的具体性能分述如下：

(1)120 t/h干熄焦装置：

IHI公司为Sumikin焦炭公司Kashima厂制造的两 套120 t/h干熄焦装置外形见图3。

图3 IHI公司为Kashima厂制造的120 t/h 干熄焦装置

IHI公司为Kashima厂制造的干熄焦装置技术性能 参数见表1。

表1 IHI公司制造的干熄焦装置技术参数

(2)110 t/h干熄焦装置：

该装置是IHI公司为川铁化学工业公司Mizushima 厂制造的，其外形见图7-1-48。

IHI公司为Mizushima厂制造的110 t/h干熄焦装 置技术参数如下：

干熄焦能力：2×110 t/h

干熄室容积：506 m³

前室容积：299 m³

循环气体量：165000 m³(标准)/h

蒸汽温度：330℃

蒸汽压力：99 kgf/cm²(9.7 Mpa)

蒸汽产生量：64.9 t/h

(3)100 t/h干熄焦装置：

图4 IHI公司为Mizushima厂制造的

110t/h干熄焦装置

IHI公司为千叶厂制造的100 t/h干熄焦装置见图 5

图5 100t/h干熄焦装置

技术性能参数如下：

干熄焦能力：2×100t/h

冷却室容积：480 m³

前室容积：300 m³

废热锅炉能力：50 t/h

循环气体风机流量：150000 m³/h

热焦处理设备

焦罐能力：85 m³

提升荷载：86 tf(843 kN)

提升速度：35 m/min

走行速度：65 m/min

IHI公司制造的干熄焦装置销售情况见表2。

表2 IHI公司制造干熄焦装置销售情况表

四、 济钢干熄焦技术的研究与应用

A 开发与研究过程

济南钢铁集团总公司干熄焦技术(以下简称济钢干熄焦) 是国家经贸委、国家冶金局 和山东省重点支持的节能示范项目，济钢干熄焦技术的应用对在全国重点推广节能降耗项 目具有十分重要的意义。

干法熄焦技术是国际上先进的焦化节能技术，国内上海宝钢和浦东煤气厂都是从国外 全套引进，投资高，很难在国内推广。要想在国内推广，必须国内掌握该技术并实现国产 化，该项目采用国内外共同设计、合作制造、技贸结合的方式，引进国外干熄焦技术，并 配套引进部分国外关键设备。其中干熄焦主要工艺设备由乌克兰设计，国内转化制造，其 他全部由济钢设计院设计，国内制造。

济钢焦化厂现有42孔4.3m焦炉4座，设计年产焦炭110万t。济钢的干熄焦装置， 配备2台产汽35t/h的余热锅炉及1台6100kW的背压发电机组。全年可回收余热蒸汽47 万t，发电3920万kW·h。工程包括干熄焦主体工艺设备、汽轮机发电系统、除盐水制备 系统等，总投资2.3亿元。

B 干熄焦中焦炭运行与循环气体流程

a 熄焦过程

干熄焦工艺流程如图4-12所示[57，58]。

由焦炉推出的红焦装到接焦车上的焦罐中，接焦车有电机车拖带至干熄焦牵引装置 前，由牵引装置将带中间托架的焦罐牵引到提升机井架中心。提升机用盖盖住焦罐，并把 它提升到装料的高度。然后将焦罐平移到干熄槽顶部，把加焦口打开，装焦装置的小车将 导焦斗移到槽中央，焦罐放到专用托架上。焦罐底板自动开启，焦炭即放入干熄槽预存室 上部。加焦完毕，焦罐提起运行至提升机井架。加焦斗自动离开，装料装置将盖关闭。空 焦罐由提升机降落到焦罐中间托架上。再由牵引装置将焦罐推向接焦车上。

焦炭在预存室内预存1.5h左右，温度逐步均衡后下行到熄焦室，被与其逆流的闭路 系统循环气体熄灭，熄焦室上部四周布有通向下集气环道的斜道。灼热气体从上环道导入 余热锅炉。

鼓风装置位于干熄槽下部，鼓风装置下为双向动作的排焦装置，该装置设有扇形阀均 匀排下。由排焦装置下焦室排出的单批焦炭放到槽下的运焦机，焦炭温度由装在排焦装置 的热电偶控制。预存室内的焦炭料位由γ射线料位计测量，焦炭料位与排焦、加焦装置皆 联锁。

b 气体运行流程

焦炭由循环于 “干熄槽—锅炉” 闭路系统的气体熄灭。槽内压力通过调节风机后导出 回路的气体量自动维持。

循环气体内的可燃组分由通过窥视孔向上环道送入空气的装置使这些组分燃去以降低 其含量。

装置内的气体流程为：冷却到170～190℃的冷惰性循环气体，由风机经排气管送入干 熄槽底部的鼓风装置。均匀分配到冷却室内与红焦炭逆向流动进行热交换。随着焦炭的排 出，焦炭逐步从预存室降至熄焦室。气体经过斜道面以下的焦层，被加热到700～800℃。然后进入下环道。再从下环道进入上环道，从上环道经连接管进入焦尘沉降室。大颗粒焦 尘在沉降室分离开来，积聚在沉降室下部，定期由气力输送装置运送。循环气体从沉降室 进入余热锅炉。惰性气体在余热锅炉内进行热交换产生余热蒸汽，热交换后的惰性气体温 度降至170～190℃，然后进入二次除尘器 (旋风除尘器) 旋风分离出细粒焦尘。旋风除 尘后，循环气体就进入循环风机吸气管。再由风机送到干熄槽底部鼓风装置再次进行循 环。循环气体流程如图4-13所示[59]。

4.3.2.2 济钢干熄焦技术简介与集成

A 工艺布置

济钢有2×42孔58-Ⅰ、58-Ⅱ和JN43-80型焦炉4座，其中1号、2号焦炉已经服役30年， 3号、4号焦炉是1991年、1992年分别投产的，算是新焦炉，而两组焦炉的布置是一字形。这种布置是和烧结、炼铁平行的，是不能改变的现实。焦化厂和烧结厂只有一条道路相隔， 按乌克兰干熄焦的布置，2×70t/h的干熄焦装置的“干熄炉-锅炉” 轴线需要与熄焦铁路垂 直布置，在济钢现有狭长地带难于实现。济钢在充分消化干熄焦技术的前提下，经过反复论 证，在和原乌克兰专家多次探讨后，确定了平行布置方案。这一工艺布置修改了乌克兰专家 的平面布置设计模式。从我国现有焦化企业看凡是具有4.3m高度以上焦炉的焦化厂都有实 现干熄焦工艺的可能性，为上干熄焦企业的决策者提供了理论和实践的依据。

B 干熄炉耐材选择

干熄焦的最关键设备是干熄炉，它是决定干熄焦工艺是否成功及使用寿命的关键，而 干熄炉中很重要的是耐火材料的选择和区域设计方案。根据乌克兰的设计，干熄炉内部的 耐火材料均为一般黏土制品，对砌筑施工也无特殊要求，使用寿命一年左右。为进一步提 高干熄炉使用寿命，确保设备经济运行，济钢参照乌克兰提供的设计资料，通过消化吸 收，结合国内耐火材料使用技术，在逐步掌握了干熄炉耐火材料选用设计要求后，根据干 熄炉的工作特点和工作条件，在不同部位选用了不同材质的耐火材料，成功地完成了干熄 炉的砌筑设计和施工，使干熄炉各部位经受住了生产考验，满足了生产需要。

C 余热锅炉技术

干熄焦余热锅炉是继干熄炉后的第二套大型设备。高热的循环气体被送入余热锅炉， 生产高压蒸汽，实现红焦显热的利用。我国上海宝钢是全套引进日本的设备 (第二、第三 期工程设备为国内生产) 和技术，上海浦东煤气厂全套引进的是乌克兰技术设备。济钢的 干熄焦工程是通过与杭州锅炉厂合作，引进德国技术，由杭州锅炉厂完成锅炉的设计、制 造。在技术消化过程中结合济钢实际情况，主要考虑了四个因素，一是能保证干熄1t红 焦产生0.45t以上的蒸汽量; 二是产生的蒸汽参数能保证足够的发电量，并能给化学产品 回收工序提供1.0MPa的蒸汽; 三是余热锅炉能实现国产化，便于在国内推广; 四是具有 经济性。根据以上原则在认真研究日本技术 (宝钢) 和乌克兰技术 (浦东) 的前提下， 提出了采用次高压 (即5.4MPa，温度450℃)、全自然循环余热锅炉的方案，并大胆引进 了德国的自然循环技术，和宝钢、浦东的强制循环锅炉相比动力消耗低，简化了操作和维 修，投运以后的实践证明，锅炉的选型是成功的。

经过半年多的运行，锅炉的各项指标稳定，达到了设计的产汽量，锅炉作为承前启后 的心脏设备，在整个干熄焦工艺上发挥了核心作用，既保证了吞入高温气流，又吐出高温 和次高压蒸汽，保证了后道工序的发电。

D 自动化技术

干熄焦装置是整个钢铁工业的最复杂的成套装备之一，从底层到装焦顶的高度近 50m，方圆20m。这样庞大的装备，其操作的连续性和稳定性是至关重要的，乌克兰的装 备和日本装备相比体积大，但自动化水平滞后，根据有关资料分析，乌克兰的自动化水平 远不及日本，而利用我们的自动化优势完全可以实现。其实现的重点是牵引、提升、横 移、装排焦、风机及循环系统。整个操作系统设计采用一套集散控制系统，完成整个工艺 过程的检测与控制，包括PLC自动化程度控制、风机变频调速控制、蒸汽压力自动显示、 高低压自动报警、电气设施自动连锁报警等。在整个干熄焦的控制软件方面已经形成了自 己的特色。

E 设备的国产化

设备国产化是国内能否推广干熄焦的焦点和热点。根据国家有关产业政策，干熄焦工 艺设备的国产化率必须达到80%以上，而国内上干熄焦装置主要考虑投资的大小。如果 80%的设备从国外进口，干熄焦的总投资要比国产设备翻几番，对国内企业来讲是可望而 不可即的。济钢本着80%的目标，除电机车、鼓风、排焦装置外基本上采用国产设备，用 设备的台套或重量计算都达到了90%以上，为国内推广干熄焦技术积累设计和制造经验。

4.3.2.3 干熄焦运行效果与经济效益

(1) 改善了环境。炼焦行业的湿法熄焦是周围环境的重要污染来源，每10min湿法熄 焦一炉焦炭，其所发生的废热蒸汽对大气和入类健康影响十分严重。由于干法熄焦的投产 对环境有了很大改善，所测得的有关数据符合国家有关标准要求。

(2) 有良好的经济效益。由湿法熄焦到干法熄焦的最大区别在于两个方面，一是节约 能源，热量得到充分的回收和利用，替代了烧煤气和烧煤生产蒸汽的装备，给生产带来方 便; 二是焦炭抗碎强度和耐磨强度得到较大幅度的改善，由于焦炭强度的提高对高炉生产 有较大的好处。综合以上两方面干熄焦产生的经济效益一是在干熄焦本身热量的回收，二 是由于焦炭质量的改善延伸到高炉产生的效益。

1) 干熄焦热量的回收效益，即由红焦显热的回收而生产蒸汽和发电对焦化厂产生的 经济效益。济钢焦化厂有4座4.3m的焦炉，配合焦炉所上的干熄焦能力为2×70t/h的干 熄炉和2×35t/h的余热锅炉，年经济效益可达1763.88万元。

2) 由于干熄焦炭把焦炭的热能经过余热锅炉和汽轮发电机组变成电能，所采用的参 数如下：

①产生1kW·h的电需要消耗的蒸汽量。根据实际运行标定，每发电1kW·h，消耗 的蒸汽为11.4kg，电的价格按市场价0.45元/kW·h。

②汽轮机发电的运行时间根据工艺配置要短于余热锅炉的产蒸汽时间，故比干熄炉的 运行时间缩短400h即7500h/a，干熄炭按132.4t/h，电价同样按0.45元/kW·h。

3) 湿熄焦和干熄焦对比其损失的焦粉量有所不同，湿熄焦时由于采用的是水，在熄 焦车进入消火塔时水和红焦接触产生的蒸汽把焦粉带到大气中，每年有近万吨的焦粉扩散 到大气中，使降尘量增加。折合焦炭产量1%。焦粉价格214元/t，焦炭产量按132.4t/h， 干熄时间7900h/a。

4) 干熄焦一年运行11个月，相对原来的湿熄焦装置停用，即减少了设备制造费用 (主要是湿熄焦车)，又节省了操作工和一套运焦装备。每年可节省费用209.53万元。

5) 干熄焦投运后，年运行成本3643万元。

对以上五项的综合分析计算，综合收入减去干熄焦的运行成本费，其效益为2555.04万元。

(3) 焦炭质量的改善，对炼铁产生了较高的效益。干熄焦工艺的先进性和实用性除表 现在有较大节能效益和环境效益外，由于冶金焦炭M40提高了5%～8%，M10降低了 0.7%，焦炭质量明显提高，对高炉的影响同样显著，主要表现在炉况顺行，操作稳定。

1) 增产效益。由于干焦的入炉，利用系数提高了0.099%，在增产吨铁成本73.96元 的条件下效益561.23万元。

2) 节焦效益。从干焦和湿焦的对比分析，由于炼铁的入炉焦比降低了15.8kg/t，节 约焦炭效益1554.72万元。

3) 喷煤量提高8.5kg，按入炉焦炭和无烟煤相比，吨铁可降低成本80元计，增加效 益139.40万元。

4) 铁水一级品率提高了11.87%，其价格比二级品率上升30元，可增加效益730.00 万元。

综合以上四项反映在炼铁上的综合效益是2985.35万元。干熄焦总效益5540.39万元/年。