全面解析干熄焦工艺与设备：从原理到应用

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一、干熄焦原理概览：

干熄焦技术运用惰性气体来冷却炽热的焦炭。在实施过程中，红焦自干熄炉顶部加入，而低温惰性气体则通过循环风机被吹入干熄炉的冷却室，与红焦层充分接触并吸收其热量。随后，经过冷却的焦炭从干熄炉底部被移出，而高温惰性气体则经过干熄炉的环形烟道进入干熄焦锅炉，进行热交换以产生蒸汽。最后，冷却后的惰性气体再次被循环风机送入干熄炉，形成闭环循环。相较于湿熄焦，干熄焦在节能和提升焦炭质量方面展现出了显著优势。

干熄焦的诸多益处包括：其先进的工艺流程和显著的节能效果，特别是在钢铁联合企业的应用中，能提升焦炭品质，降低入炉焦比，进而增强高炉产能，并有助于降低钢铁生产的整体成本。此外，该技术还能从炽热的焦炭中有效回收热能，转化为蒸汽，产生直接的经济效益。从环保视角来看，干熄焦装置的引入可显著减少湿法熄焦过程中排放的大气污染物，如水蒸汽夹带的酚氰等有害物质和粉尘，从而大幅改善周边地区的空气质量。

干熄焦的控制系统构成：
干熄焦的控制系统是确保整个熄焦过程高效、稳定运行的关键。它涵盖了多个关键环节，包括对红焦的加入量、惰性气体的循环和热交换等过程的实时监控与精准控制。通过这一系统，干熄焦技术能够实现对焦炭冷却效果的优化，进一步发挥其在节能和环保方面的潜力。

二、红焦装入系统

在电机车牵引下，焦罐台车与拦焦车精准对位。旋转焦罐平稳开始旋转，一旦旋转到位，即向推焦车发出推焦指令。接焦完成后，旋转焦罐经减速后停稳在初始位置。随后，电机车牵引焦罐台车驶向干熄炉提升井架底部，经APS定位夹紧后，换上空罐。满罐则进行对位与提升，将装满红焦的焦罐提升至提升井架上限。到达上限后，提升机开始走行，当达到干熄炉上方时，装入装置也已打开到位。此时，提升机开始卷下，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一同下降，自动完成开门放焦动作。红焦随即落入装入装置料斗，经分料板与料钟均匀布料后，装入干熄炉。

主要设备
干熄焦红焦装入设备包括电机车、焦罐台车、旋转焦罐、APS定位装置、提升机、装入装置以及各上限感应器等。这些设备协同工作，完成接焦、送焦及装焦等关键任务。电机车负责牵引和制动焦罐台车，控制旋转焦罐的旋转动作，并完成接受红焦的任务。旋转焦罐则用于装运从炭化室推出的红焦，并通过与其他设备的配合，将红焦均匀装入干熄炉内。焦罐台车由电机车牵引，沿熄焦轨道往返于焦炉与提升井架间，负责运输焦罐。APS对位装置确保焦罐车在提升井架下的精准对位及操作安全。提升机负责将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉顶，与装入装置配合完成装焦。装入装置位于干熄炉顶部，主要负责按指令开闭炉盖和将红焦装入干熄炉。

三、冷焦排出系统

冷却后的焦炭通过电磁振动给料器进行定量排出，该给料器能根据励磁电流的大小改变振幅，从而调节焦炭的排出量。排出的焦炭随后进入旋转密封阀，该阀在干熄炉内循环气体的封闭下，将焦炭连续且无泄漏地排出。这些连续且定量排出的焦炭最终通过排焦溜槽送至带式输送机进行输出。

冷焦排出系统的主要设备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、自动润滑装置以及排焦溜槽等。其中，平板闸门安装在干熄炉底部出口，用于在正常生产时打开，防止焦炭落下；电磁振动给料器则负责焦炭的定量排出；旋转密封阀则确保焦炭在密闭状态下连续排出；排焦溜槽则负责将焦炭送至皮带机，保证装置的连续正常运转。此外，吹扫风机向给料器和旋转密封阀吹入空气，保持设备内部正压，防止灰尘进入并降低线圈温度；自动润滑泵则定时、定量地向旋转密封阀的轴承和密封环提供润滑脂，延长设备使用寿命。
经过干熄炉冷却段冷却的焦炭，会依次经过平板闸门、电磁振动给料器、旋转密封阀以及排焦溜槽，最终被排至运焦皮带上，由运焦皮带将其运走。在运焦皮带机上，我们配备了电子皮带秤、高温辐射计和超温洒水装置。电子皮带秤能连续称量焦炭，通过称量值与设定值的偏差来调节电磁振动给料器的振幅，从而稳定控制排焦量。若高温辐射计检测到排出的焦炭温度超过设定的上限，喷水装置会立即启动，喷水降温，以保护皮带机不受高温损害。此外，皮带机机头机尾的落料点都设有吸尘点，同时还有皮带纠偏装置及拉绳开关，确保皮带机的安全正常运行。

四、干熄炉

干熄炉作为干熄焦的核心设备，其规格选择取决于干熄焦操作单元的处理能力。干熄炉的结构设计为圆形截面竖式槽体，外壳采用钢板和型钢打造，内衬则填充隔热耐磨材料，以确保其耐久性和安全性。炉顶设有环形水封槽，用于密封和调节炉内压力。

该干熄炉由预存段、斜道区及冷却段三个部分组成。预存段位于炉上部，主要用于接受和缓冲间歇装入的红焦，其功能在于补偿生产过程中的波动。斜道区则位于预存段与冷却段之间，是低温循环气体吸收红焦显热的关键区域。而冷却段，则负责红焦与低温循环气体之间的热交换，经过降温冷却后的焦炭会从该段排出。此外，环形气道、空气导入装置、循环气体旁通装置以及气流调整装置等的设计，都使得干熄炉能够高效、稳定地完成其干熄焦任务。

五、主要技术规格

干熄焦装置的核心设备——干熄炉，其关键技术规格如下：

• 预存室容积：320m³，用于缓冲间歇装入的红焦，并补偿生产波动。
• 允许上限中断供焦时间：1小时，确保生产的连续性。
• 预存室直径：～8040mm，优化装料和缓冲空间。
• 装料孔直径：～3100mm，适应不同尺寸的红焦装入。
• 冷却室总容积：580m³，其中冷却室容积为420m³，提供充足的冷却空间。
• 冷却室直径：～9000mm，配合焦炭与循环气体的热交换需求。
• 干熄炉总高度（含供气装置）：～25900mm，确保设备的高效运作。
• 公称处理能力：130.35t/h，满足干熄焦的生产需求。
• 排焦上限处理能力：145t/h，提供一定的处理能力冗余。
• 入干熄炉冷循环气体量：～180000 m³/h，确保焦炭的充分冷却。
• 入炉循环气体的吨焦气料比：～1250 m³/tJ，优化气体与焦炭的热交换效率。
  

六、干熄焦焦炭冷却原理

在干熄炉的冷却室中，焦炭与循环气体进行逆流传热。焦炭向下流动，而循环气体则向上流动，通过这种热交换方式，焦炭得到逐步冷却。焦炭的冷却时间与气流和焦块内部的热传导密切相关，同时，循环气体的温度和流速以及焦块的温度和外形表面积等也会影响冷却速度。

进入干熄炉的循环气体经过一系列降温处理后，其温度可降至约130℃，然后与焦炭进行逆流传热。经过这样的冷却过程，干熄炉排出的焦炭温度可降低至200℃以下，而离开1000℃左右红焦的循环气体温度则可升高至900～950℃。通过调节循环风机入口挡板，可以进一步调节干熄炉内的进风比例，使排焦温度保持一致。
由于气体循环系统在负压段会有少量空气渗漏，这些O2在与红焦层接触后会与焦炭发生反应，生成CO2。然而，在焦炭层的高温环境下，CO2又会还原为CO，随着循环次数的增加，循环气体中的CO浓度逐渐升高。同时，焦炭热解过程中产生的H2、CO、CH4等成分均属于易燃易爆物质。因此，在干熄焦的运行过程中，必须严格控制循环气体中可燃成分的浓度，确保其始终处于爆炸上限以下。为实现这一目标，通常采取两种措施：
一、持续向气体循环系统注入N2，以稀释可燃气体，并适时排放相应量的循环气体。
二、向已升温至900～950℃的循环气体中持续通入适量空气，以燃烧掉不断增加的可燃成分。燃烧后的气体经锅炉冷却，再排放相应量的循环气体。

此外，干熄焦气体循环设备还包括循环风机、给水预热器、干熄炉、一次除尘器、锅炉和二次除尘器等关键组件。其中，循环风机负责提供气体循环的动力，并根据工矿条件调整转速以控制循环风量。而一次除尘器则运用重力除尘原理，将循环气体中的大颗粒焦粉有效分离，从而减轻对锅炉炉管（尤其是二次过热器管道）的冲刷磨损，达到保护锅炉的目的。

七、DC紧急放散阀

该阀设在锅炉系统，旨在锅炉爆管时迅速放散蒸汽，确保安全。一次除尘器底部配备灰斗，用于收集焦粉。灰斗通过水冷套管与贮灰斗相连，套管上部设有料位计。当料位达到设定值时，套管下部的排灰格式阀将焦粉排入贮灰斗。同样，贮灰斗也设有料位计，达到设定值后，其下部的排灰格式阀将焦粉送至刮板机。

八、二次除尘器

采用立式多管旋风分离技术，对循环气体中的小颗粒焦粉进行高效分离，从而保护气体循环风机。贮灰斗设有上下两个料位计，当料位达到上限时，排灰格式阀将焦粉排出至刮板机；当料位降至下限时，则停止排出，以防负压吸入空气。

九、焦粉收集装置

次除尘器排出的焦粉由刮板机收集，经斗式提升机送入预除尘器，最终进入焦粉仓。焦粉通过排灰格式阀和排灰闸门进入加湿搅拌机，经处理后的焦粉由汽车运走。

十、干熄焦锅炉

干熄焦锅炉，作为干熄焦系统中的核心设备，其工作原理在于利用高温循环气体，这些气体在干熄炉中吸收了红焦的热量，随后与除盐除氧纯水进行热交换。这一过程产生了具有额定参数（即特定的温度和压力）及高品质的蒸汽，这些蒸汽被有效地输送至热用户，以满足各种工业需求。干熄焦锅炉不仅是一种受压设备，更是一种受热设备，其高效运行对于整个干熄焦系统的稳定性至关重要。

在工艺流程方面，干熄焦锅炉扮演着至关重要的角色。惰性循环气体在干熄炉中冷却红焦后，会吸收红焦的热量变为高温气体。经过一次除尘器去除粗颗粒焦粉的预处理后，这些高温气体进入锅炉，与锅炉中的水进行热交换，从而产生蒸汽。随后，被冷却的循环气体再次经过二次除尘器的精细处理，去除其中的细颗粒焦粉，然后由循环风机送回干熄炉，继续其冷却红焦的使命。

此外，干熄焦锅炉的烟气系统和汽水系统也各有其独特的工作流程。烟气系统方面，吸收了红焦热量的循环烟气从干熄焦冷却室出发，依次经过一次除尘器、二次过热器、一次过热器等设备，最终从干熄炉底部引出。而汽水系统则负责将除盐除氧纯水升压后送入锅炉汽包，经过一系列的热交换过程，最终产生蒸汽。这些流程的顺畅运行，共同确保了干熄焦锅炉的高效与稳定。

一十、干熄焦锅炉的工艺流程详解

锅炉汽包炉水在干熄焦锅炉中，主要分为自然循环和强制循环两部分进行处理。

自然循环部分：炉水在汽包中下降，经过膜式水冷壁时吸热，随后汽化成汽水混合物。这些混合物再经由膜式水冷壁上升管返回汽包，完成自然循环。

强制循环部分：炉水同样从汽包下降，但这次是通过强制循环泵送入鳍片管蒸发器和光管蒸发器。在这些蒸发器中，炉水进一步吸热并汽化成汽水混合物。混合物再经由蒸发器上升管返回汽包，形成强制循环。

汽水分离与蒸汽导出：经过自然循环和强制循环后，汽包中产生了大量的汽水混合物。这些混合物在汽包内进行汽水分离，其中饱和蒸汽从汽包上部导出。导出的蒸汽先经过一次过热器进行升温，然后进入减温器进行喷水减温，以确保蒸汽的温度稳定。最后，经过二次过热器继续升温后，从二次过热器引出的蒸汽即为外供主蒸汽，可有效满足工业需求。

一十一、干熄焦锅炉子系统

减温水系统

锅炉主给水的一部分被送入干熄焦锅炉的喷淋减温器。这里，根据二次过热器出口主蒸汽的温度，通过自动调节阀来调节进入减温器的水量，从而确保干熄焦锅炉所提供的过热蒸汽温度能够达到设定的要求。

排污及紧急放水系统

在锅炉的运行过程中，随着给水的进入，锅炉内会产生杂质。其中，少部分杂质会被饱和蒸汽带走，而大部分则会留在锅炉水中。随着时间的推移，锅炉水中的含盐量和含硅量会逐渐增加，这可能导致炉管堵塞的问题。因此，为了维持锅炉水的清洁并排除其中的水渣，需要定期排放一部分锅炉水并进行补给。这个过程被称为锅炉排污。

锅炉排污的方式主要有两种：连续排污和定期排污。连续排污通常从锅炉汽包中含盐浓度较高的部位连续放出污水，以维持炉水的清洁度。而定期排污则是对连续排污的补充，它通过从锅炉水循环系统的低点短时间内快速排放锅炉水，从而有效地清除锅炉水中的沉淀物，进一步提升锅炉水的品质。

疏水、排气系统

该系统在干熄焦锅炉的开工及运行过程中发挥着重要的作用。它能够有效地疏水和排气，从而保障干熄焦锅炉系统的安全经济运行，并减少汽水的流失。

次蒸汽系统

在干熄焦锅炉的连续排污扩容器内，通过扩容分离的方式对连续排污水进行处理。所产生的二次蒸汽被有效地利用，经过外部热力管网被送至除氧给水泵站内的除氧器中，进一步提高了干熄焦锅炉的能源利用效率。

循环冷却水系统

该系统通过接至外部管线的循环冷却水来冷却干熄焦锅炉系统的运转设备。使用后的冷却水再经外部管线返回至冷却塔进行循环使用，从而实现了水资源的有效利用。

此外，文章还对锅炉用水及相关的名词术语进行了详细的解释，为读者提供了更全面的了解。
干熄焦系统依赖于高压锅炉产生的蒸汽来驱动汽轮机发电。为确保蒸汽对汽轮机无腐蚀且无结垢沉积，该系统对水质的要求极为严格。为保障干熄焦系统的稳定运行并防止锅炉结垢、积盐和腐蚀，必须重视锅炉水处理工作。

锅炉补给水经过一系列处理后，若水质达到补给标准，则用于补充锅炉因蒸发而损失的水分，这种水被称为锅炉补给水，包括澄清水、软化水和凝结水。送入锅炉内部的水则称为给水。

为维持炉水在适宜的浓度范围内，同时防止锅炉结垢并提升蒸汽品质，需要从锅炉中排出部分炉水，以去除给水带来的盐分和锅内沉渣。这部分排出的锅水即被称为排污水。

此外，蒸汽管道和热力设备中的凝结水被称为疏水。而干熄焦锅炉的喷淋减温器则使用减温水来调节过热器出口蒸汽的温度，确保过热器管壁温度在允许范围内。

在封闭容器内，当蒸发与凝结达到动态平衡时，液、汽两相呈现饱和状态。此时的蒸汽称为饱和蒸汽，液体称为饱和液体，而液、汽两相的温度和压力则分别称为饱和温度和饱和压力。干熄焦锅炉中，通常所说的蒸汽指的是干饱和蒸汽。

当对干饱和蒸汽继续加热使其温度升高时，就形成了过热蒸汽。其温度升高的部分被称为过热度。同时，锅炉每小时能产生的蒸汽量被称为锅炉蒸发量，也即锅炉的出力。

干熄焦锅炉本身则由“锅”和“炉”两部分构成，其中“锅”包括锅筒、过热器、蒸发器等部件，而“炉”则主要由炉墙和钢架等组成。了解这些结构对于理解干熄焦锅炉的运行至关重要。

锅筒，作为锅炉的核心部件，承担着汇集、贮存、净化蒸汽以及补充给水的重要任务。其筒体上配备了各种接口，如上升管、下降管等，以实现蒸汽的循环与控制。在干熄焦锅炉中，锅筒不仅连接着炉水加热、蒸发和过热这三个关键过程，还通过其内部储存的水来维持锅炉的稳定性，确保在短时间供水中断的情况下仍能正常运行。

省煤器则位于锅炉尾部的烟道中，利用低温烟气的热量来加热给水，降低排烟温度，进而提高锅炉的热效率。此外，它还能减少锅炉蒸发受热面，节约金属材料，降低制造成本。给水在省煤器内被加热至接近或等于饱和温度，避免了冷给水与锅筒接触时的热应力，优化了锅筒的工作条件。

蒸发器作为干熄焦锅炉的主要蒸汽产生部分，通过强制循环水泵将饱和水压入蒸发器，与炉内烟气进行换热，产生汽水混合物。这些混合物再通过上升管返回锅筒，经汽水装置分离后形成饱和蒸汽。

过热器则负责对从锅筒引出的饱和蒸汽或一定温度的过热蒸汽进行进一步加热，以提高其过热度和热焓。这一过程对于确保蒸汽的品质和锅炉的稳定运行至关重要。
干熄焦锅炉的过热器系统通常由两级过热器构成，即一次过热器和二次过热器，它们分别位于系统的不同位置。在一次与二次过热器之间，会安装一个喷水减温器，其作用是通过喷入适量的减温水来精确控制二次过热器出口的过热蒸汽温度。
此外，还有水冷壁的存在，它是一种在炉墙表面敷设水管的设计，旨在吸收炉内的热量并降低炉墙的温度。而锅炉炉墙则扮演着隔热、密封以及形成烟气通道的重要角色，同时它还界定了炉膛和烟道等关键部位的外形。

在锅炉的安全系统中，安全阀是一个至关重要的组件。它能够在阀门进口侧的压力超过设定值时自动跳起并全开，以释放过高的压力，从而确保受压设备和管道的安全运行。当压力降至安全阀的回座压力时，安全阀将自动关闭，恢复系统的正常运行。

这些组件共同构成了干熄焦锅炉的完整系统，确保了锅炉的安全、高效运行。