我国干熄焦技术现状分析

我国干熄焦技术现状分析

徐 列 张秋强 董兴宏 邵 丰

　我国干熄焦技术经历了两个阶段，第一个阶段是1985年~2000年，第二阶段是2001年~至今；经过20多年的发展，我国干熄焦技术已处于国际领先地位；目前我国已建和在建如干熄焦装置是能够产生经济效益的；尽管如此，我国干熄焦目前还存在着无行业统一管理、缺乏健全的管理制度以及干熄焦技术本身不够完善和配套条件差等诸多问题。

1　我国干熄焦技术发展的两个阶段

　干法熄焦简称“干熄焦”，是相对于用水熄灭炽热焦炭的湿熄焦而言的。其基本原理是利用冷的惰性气体，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。

　干熄焦具有回收红焦显热，减少环境污染和改善焦炭质量三大优点。但是，从1985年上海宝钢引进日本的4×75t／h干熄焦装置正式投产运行到2001年首钢引进日本的1×65t／h干熄焦装置建成投产，16年间我国只有17套干熄焦装置相继投产运行，干熄焦炭的年生产能力只有755万t，占当时我国焦炭产量13130万t的5．8％这些干熄焦装置处理能力小——每套干熄焦装置每小时处理焦炭65～75t，其技术和设备必须引进。这是我国干熄焦技术发展的第一阶段。这一阶段我国干熄焦技术发展的时间漫长，速度缓慢，并且技术水平低，技术和设备靠引进。

2000年，原国家经贸委批准了干熄焦技术与设备国产化“一条龙”项目；2003年12月和2004年3月项目的依托工程——武钢7、8号焦炉140t／h干熄焦装置，示范工程——马钢5、6号焦炉125t／h干熄焦装置相继投产；2005年4月干熄焦国产化“一条龙”项目通过了中国钢铁工业协会组织的项目鉴定；2005年11月，获得中国冶金科技进步一等奖。从2001年开始到现在是我国干熄焦技术发展的第二阶段，在这段时间里，我国干熄焦技术得到了迅速发展，已投产和在建的干熄焦装置达到了116套。其主要特点是实现了系列化、大型化，而且国产化技术和设备得到全面开发和应用。

2　我国已建和在建的干熄焦工程及经济效益

2．1已建和在建的干熄焦工程

到2009年3月，我国已建和在建的干熄焦装置已经达到了133套。全部投产后，干熄焦装置年处理能力将达到13088万t，占2008年我国机焦炭产量31500万t的41．5％。133套干熄焦装置中，处理能力75t／h以下(含75 t／h)30套，占总数的22．6％；75～140t／h(含140 t／h)74套，占总数的55．6％；140t／h以上29套，占总数的21．8％。最大的已投产干熄焦装置小时处理焦炭能力已达到260t。在已投产和在建干熄焦装置中，非钢铁企业和个体企业各16套，占总数的12％。2001年以后建设的116套干熄焦装置中，已经投产运行的共计57套，干熄焦年处理能力为6229万t。截止目前，我国已经投产74套干熄焦装置，年处理能力达到了6984万t。

2001年以后建设的干熄焦装置的国产化率均在90％以上，最高达到97％，达到国际先进水平。干熄焦装置建设速度之快，建设水平之高，前所未有。

　目前在建的干熄焦装置投产后，宝钢、首钢、武钢、马钢、太钢、唐钢、沙钢等国内大型钢铁厂的焦炉将全部采用干熄焦。鞍钢6m以上的大型焦炉也将全部采用干熄焦。

2．2经济效益

2．2．1自身经济效益

　 以2×55孔炭化室高6米焦炉，年产焦炭100万t为例，需配套建设1套125t／h干熄焦装置。按熄灭1t红焦回收0．54t蒸汽计，则回收蒸汽量为100×0．54=54万t／a。蒸汽价格按90元／t计，年收入为4860万元。因此，通过干熄焦回收红焦热量生产蒸汽的自身经济效益是很可观的。

2．2．2延伸效益

　 与湿熄焦相比，干熄焦炭的质量高，可使高炉炼铁的入炉焦比下降2．5％；同时高炉的生产能力可提高1％。表1为计算干熄焦延伸效益的基础数据。

　 按照表1的基础数据，可以计算出：

　 ①降低炼铁入炉焦比，节省入炉焦炭所产生的效益：

　年节省焦炭量：1000000×0．91×2．5％=22750t

　 产生的效益：22750×2442=5555．6万元

　②增产生铁所产生的效益：

(1000000×0．91÷0．396)×l％×150=344．7万元

　那么，干熄焦总的延伸效益为：

　 干熄焦总的延伸效益=5555．6 344．7=5900．3万元

　 也就是说，每吨干熄焦炭对炼铁系统的延伸效益为59元。

　扣除干熄焦自身的能源动力消耗、固定资产折旧费、维修费：人工费和其他费用约3600万元，每套1 25t／h干熄焦装置年经济效益为4860 5900．3－3600=7160．3万元。

　 那么我国已经投产的74套干熄焦装置，年经济效益可达到50亿元。

3　我国干熄焦技术现状

　经过多年开发与实践，我国干熄焦技术已达到国际先进水平。

3．1实现了干熄焦技术和设备的国产化

　 干熄焦装置均采用具有我国自主知识产权的干熄焦技术。实现了干熄焦装置用提升机、循环风机、锅炉、电机车、排焦用振动给料器及格式密封阀等全部专有设备的国产化；实现了干熄焦装置用装入装置、排出装置、一次除尘器、多管二次除尘器(金属和陶瓷)、供气装置、换热器(给水式和热管式)、焦罐、运载车、横移牵引装置等全部非标准设备的国产化，国产化率最高达到97％。目前已投产的干熄焦装置项目生产实践表明，国产干熄焦设备质量可靠、性能先进，能够保证整个系统的有效运行。目前部分国产干熄焦设备已销往国外，包括日本。

3．2实现了干熄焦装置的系列化、大型化，从而达到了最优化

　　开发出70～260t／h干熄焦装置，实现了规模配置系列化，可以针对目前我国全部现有焦炉的生产能力合理配置干熄焦装置。干熄焦装置最大处理能力已达到了260t／h。

3．3掌握了国际先进技术

　 旋转焦罐技术、振动给料器及格式密封阀式连续排焦技术、热管给水预热技术、多管二次除尘技术、带料钟的装入装置和高温高压锅炉技术等被誉为当今国际上领先的干熄焦技术。在项目研发过程中，我们开发并掌握了以上技术，并在大型国产化干熄焦装置中予以应用。从而使干熄焦主要性能指标达到国际先进水平—干熄炉冷却室冷却能力3．84m³／t焦时(国际先进水平：3．5～3．95m³／t焦时)，冷却室H／D比值0．9(国际先进水平：0．8～1．1)，气料比1190m³／t焦(国际先进水平：1150～1350m³／t焦)。

3．4填补了我国干熄焦基础理论研究等方面的空白

　 2000年以前，我国从来没有对干熄焦基础理论进行过研究，在“一条龙”国产化项目的研发过程中，通过下列工作建立并完善了一整套干熄焦基础理论体系，填补了我国干熄焦基础理论研究等方面的空白。①干熄炉内压力损失和对流换热的实验研究；②干熄炉内布风、排风系统的实验研究；③干熄炉内影响焦炭下降因素的实验研究和数学模化；④干熄炉内循环气体流动、传热过程的实验研究与数学模化。⑤对焦炭物性参数进行了测量，开发了流体动力学辅助CDQ干熄炉设计软件—CAFFA；⑥建立了干熄焦装置环境影响评价系统。

3．5在个别方面实现了技术突破

　 ①首次在干熄焦装置中应用热管技术：解决了循环气体对换热器露点腐蚀问题，提高了换热器效率并延长了使用寿命；②首次在干熄焦排焦装置上采用电机振动给料器，解决了原电磁振动给料器噪音高、发热量高不易散热问题；③我国自主开发的“三电一体化”计算机控制系统处于国际先进水平。通过新技术的开发，在上述方面实现了技术突破，提高设备和整个系统的可靠性和先进性。

4　目前存在的问题

　尽管我国已经投产了74套干熄焦装置，成为目前世界上干熄焦装置建设最多的国家，干熄焦技术达到了国际先进水平，但是应当看到，我国干熄焦仍然存在一些问题。总结起来有以下几个方面：

4．1缺乏行业性的统一协调管理

任何一项技术，如果想得到长期、可持续、健康地发展，并在国内广泛推广，没有行业的统一协调管理，组织推广，只靠单个公司去推动是远远不够的。因此建议各级行业协会和学会增设相应的干熄焦分会来统一协调管理，加强对干熄焦技术的持续改进，提高整个焦化行业对干熄焦新技术的认识，以推动干熄焦技术长期、可持续、健康发展。

4．2缺乏健全的管理制度

　目前的干熄焦项目，无论是设计、制造还是建设、开工、验收管理及生产管理都缺乏比较权威、规范、系统的规范和管理制度。因此必然造成设计依据不充分，制造不规范，开工和生产管理不严密、不可靠，阻碍这项技术的进一步完善。实现干熄焦技术和管理规范化，标准化，已成为当前一项关键的工作。多年来，很多从事干熄焦工作的同行们已经为此做了大量工作，为这项工作奠定了很好的基础。如果有行业协会和学会出面统一协调管理，各有关单位能够对此工作加以重视，必将使这项工作能够迅速得以完善。

4．3技术上存在缺陷

　 虽然干熄焦技术的开发取得成功，干熄焦技术在我国得到广泛推广，但这项技术的开发成功并不意味着技术开发工作可以结束。应当承认，目前我国的干熄焦技术仍然存在一些技术问题及缺陷，有待于改进完善。比如耐火材料损坏严重、寿命短、干熄焦装置的整体能耗高、系统操作难度大、个别设备可靠性需要提高以及干熄焦后续的环保问题等。如果我国干熄焦技术要在国际上保持先进水平，必然要重视对这项技术的持续改进和完善。新工艺、新材料、新设备在干熄焦技术上应用将是干熄焦技术永葆活力的源泉。这需要我们从事干熄焦工作的同行们坚持不懈，继续努力工作，这将是一个长期的工作。

4．4建设配套条件差、竞争机制不完善

　 我国干熄焦技术推广十分迅速，来不及形成相应的建设配套条件，如相关技术人才短缺，干熄焦设备配套生产能力不足等。以设备制造为例：由于干熄焦项目技术的专业性和特殊性，许多大型设备厂家对干熄焦技术不了解，不愿意参与。目前大部分设备的制造厂家都很少，个别设备属于独家制造。这种情况不利于形成良好的竞争机制，导致干熄焦装置的建设成本高，使得设备供货成为干熄焦工程建设的瓶颈，也制约了对干熄焦技术的改进和优化，不利于技术进步。因此，为国内干熄焦技术交流提供更多信息平台，培养干熄焦工程建设方面的专业人才，将有实力的设备和施工单位引入干熄焦建设领域，形成良好的竞争机制等完善干熄焦建设配套条件的工作也将是当前一项重要工作。

5　结语

　虽然我国干熄焦技术的开发取得了丰硕成果，达到了国际先进水平，并得到迅速推广，我国已成为世界上千熄焦装置建设最多的国家。但是在很多方面仍然有许多问题需要我们解决并改进。相信，通过广大焦化工作者的不断努力，干熄焦技术将更加完善，干熄焦将为国家创造更大的社会效益和经济效益，为我国节能环保、可持续发展作出更大贡献!