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第一节、干熄焦的发展历史

干熄焦起源于瑞士，20世纪40年代许多发达国家开始研究开发干熄焦技术，采取的方式各异，而且一般规模较小，生产不稳定。进人60年代，前苏联在干熄焦技术方面取得了突破进展，实现了连续稳定生产，获得专利发明权，并陆续在其国内多数大型焦化厂建成干熄焦装置。到目前为止，前苏联有40％的焦化厂采用了干熄焦技术，单套处理量在50～70t／h。但前苏联干熄焦装置在自动控制和环保措施方面起点并不高。
   20世纪70年代的全球能源危机促使干熄焦技术得到了长足发展。资源相对贫乏的日本，率先从苏联引进了干熄焦技术，并在装置的大型化、自动控制和环境保护方面进行改进。到90年代中期，日本已建成干熄焦装置31套，其中单套处理能力在100 t／h以上的装置有17套，日本新日铁和NKK等公司建成的干熄焦单套处理量可达到200 t／h以上；装焦方式采用了料钟布料，排焦采用了旋转密封阀连续排焦，接焦采用了旋转焦罐接焦等技术，使气料比大大降低，极大地降低了干熄焦装置的建设投资和装置的运行费用；在控制方面实现了计算机控制，做到了全自动无人操作；在除尘方面，采用了除尘地面站方式，避免了干熄焦装置可能带来的二次污染。日本的干熄焦技术不仅在其国内被普遍采用，同时它将干熄焦技术输出到德国、中国、韩国等国家，其干熄焦技术已达到国际领先水平。
   20世纪80年代，德国又发明了水冷壁式干熄焦装置，使气体循环系统更加优化，并降低了运行成本。德国蒂森斯蒂尔奥托(TSoA)公司成功地将水冷栅和水冷壁置人干熄炉，并将干熄炉断面由圆形改成方形，同时在排焦和干熄炉供气方式上进行了较大改进，干熄炉内焦炭下降及气流上升，实现了均匀分布，大大提高了换热效率，使气料比降到了1000 m3／t焦以下，进一步降低了干熄焦装置的运行费用。TSOA干熄焦技术在德国得到推广，同时该技术还输出到韩国和中国的台北。
   干熄焦工艺发展至今，虽然出现了不同的形式，但基本工艺流程大同小异，只是在装焦、排焦、循环气体除尘等方面有所区别。具有代表性的有德国TSOA公司设计的干熄焦工艺和日本新日铁设计的干熄焦工艺，这两种典型的干熄焦工艺在消化吸收前苏联干熄焦成熟技术的基础上都有所创新，形成各自的特点，并使干熄焦技术及其应用达到了较先进的水平。中国的鞍山焦耐院和首钢设计院，以及武钢、宝钢、首钢在吸收消化日本干熄焦技术方面做了一些有益的工作，并积累了较为丰富的经验。

干熄焦是目前在国外已经成为较广泛应用的一项节能技术，近几年在我国得到了快速发展，在很多工程中得到了应用，武钢、马钢、通钢等一些大型钢厂干熄焦工程已陆续投产，并已取得了一定的经济效益和社会效益。

第二节、干熄焦工艺的基本原理

干熄焦即干法熄焦，在密闭的系统中用循环使用的惰性气体将红焦冷却，温度约1000℃的红焦在干熄炉的冷却室内与循环风机鼓入的冷惰性气体进行热交换。吸收了红焦显热的惰性循环气体（本书中又称为烟气）温度上升到800℃—900℃，焦碳温度将到200℃以下，惰性气体经过一次除尘器后温度上升到900℃ -1000℃，进入干熄焦余热锅炉换热,干熄焦锅炉换热后产生蒸汽用于发电或外送用户利用。

干熄焦主体主要包括干熄炉和余热锅炉两部分，主要包括以下设备：红焦提升运输设备、炉体设备、锅炉设备、气体循环设备、附属公用设备。

第三节、干熄焦主要设备

1、干熄炉本体设备

（1）红焦运输设备

红焦运输设备由电机车、焦灌、焦罐台车、焦罐旋转装置、APS自动对位装置

（2）提升机

提升机及其附属设备主要有卷扬机、走行台车及框架，缓冲器、提升导轨、电缆载架导轨、吊具、焦罐盖、限位开关及支架、平台、走梯等组成，另设有检修用电动葫芦。

（3）装入装置及平板闸门

装入装置主要有料斗、衬板、料盅、积尘管道、焦罐固定支架、台车驱动装置、炉盖、台车导轨、水封罩、安全栏杆、给脂润滑设备等组成、驱动装置主要有行程限位开关等。

（4）排出装置

检修闸板、振动给料器、旋转密封阀以及双叉溜槽组成。

（5）循环气体系统

循环风机、供气装置等

2、锅炉主要设备：

（1）锅炉本体设备

主要有省煤气、蒸发器、过热气、汽包、吊顶管、上升管、下降管、膜式水冷壁，联箱等组成。

（2）锅炉附属设备

锅炉给水泵、锅炉循环泵、除氧器、除氧器给水泵、气体冷却器（管式换热器）、加药取样装置及各种流量调节阀、流量计、压力温度指示仪表、水位计、安全阀等附属设备及安全设备。

3、除尘设备

主要分为系统除尘设备及环境除尘设备

（1）系统除尘设备

系统除尘设备主要包括一次除尘和二次除尘。一次除尘为重力沉降型除尘，主要利用循环气体内含焦粉自身重力除尘。设置于干熄炉与锅炉之间。二次除尘为旋风除尘，二次除尘主要有单体旋风器、旋风子固定板、导气管固定板、外壳、下部灰斗及附属设备组成。

（2）环境除尘设备

包括干熄炉本体环境除尘、炉前焦库除尘、筛焦楼除尘三个除尘站。

第四节：工艺流程及特点

一、   焦碳运行流程

推焦车 1000+50⁰C的红焦

炭化室————>拦焦车导焦栅一焦罐（置于焦罐台车上）————>

     提升塔顶            加盖子              装入装置

提升塔下————>炉顶走行————>干熄炉顶————>

与冷惰性气体热交换  

干熄炉预存室————>干熄炉冷却室————————>排焦装置—

＜200⁰C的焦碳

—————>皮带运输————>炉前焦库—————>筛焦处理

二、          惰性气体流程

170⁰C ~180⁰C的冷惰性气体

循环风机——————————>气体冷却器————>干熄炉底供气

与红焦进行热交换

装置——>干熄炉冷却室—————————>双斜道——>环行烟道

烟气温度800⁰C—900⁰C                 焦粉沉下              烟气温度将至

—————————>一次除尘——————>余热锅炉——————

170~180⁰C焦粉沉下

——>二次旋风除尘器————>循环风机

三、锅炉汽水系统流程

除盐水罐——>除氧给水泵——>水水热交换器——>除氧器——>锅炉给水泵

下联箱—三级蒸发器-上联箱

锅炉循环泵

省煤器—>汽包—>下降管集箱——>吊顶管—>集箱

下联箱————>水冷壁————>上连箱

—>上升管——>汽包——>过热器——>减温器——>主蒸汽压力调节阀—>主蒸汽——>减温减压后抽汽、并网发电

四、干熄焦系统工艺流程示意如下：

2、干熄焦技术主要特点：

回收余热、节约能源：采用干熄焦技术可回收约80%的红焦显热，即熄1吨红焦可产生中压过热蒸汽约0.5～0.6吨。也就是说节约了产生相同吨数蒸汽的锅炉所消耗的标煤量。

减少环境污染：干熄焦锅炉产生蒸汽用于发电或供用户使用，可节约产生相同吨数蒸汽的燃煤（或油、气等）,减少了这些燃煤（或油、气等）燃烧后对大气的污染，尤其减少了SO₂、CO₂ 向大气的排放。改善焦炭质量。

可以看出，干熄焦锅炉系统是干熄焦工艺系统中的一个重要组成部分，其作用是降低干熄焦系统循环冷却气体的温度并吸收其热量，产生蒸汽用于发电或外送用户。

目前，我国在干熄焦锅炉系统工艺技术方面的研究有了很大的进展，对设备和系统进行了较大的改进，从而减少了一次性投资，降低了能源消耗，提高了热效率，延长了设备的使用寿命等，系统自动化控制水平也有了很大程度的提高，从而使锅炉运行更趋安全，可靠，稳定。

编制本培训教材的主要目的，是使操作人员能够尽快掌握干熄焦锅炉系统所涉及到的一些基本理论知识，能尽快熟悉工艺系统的流程和主要设备的结构、性能、作用及原理。

第五节：工艺参数与指标

1）、干熄焦工艺参数

压力
于存段压力	控制-100Pa≤压力≤0Pa
锅炉入口压力	控制-1100Pa≤极限值为-1300Pa
除氧器压力	0.02MPa
主蒸汽阀后压力	3.82MPa
汽包压力	4.14±0.1MPa
循环风量	170000～180000m3/h
气料比	1200左右
排焦量	约为140t/h
汽包液位	0±10mm

第二章、干熄焦热力系统基本知识

第一节、常用热力学基本概念

1. 温度：

是标志物体冷热程度的物理量。

按分子运动学解释温度是大量分子移动动能平均值的标志，温度升高，分子运动的速度加快，反之，温度降低，分子运动的速度减慢，如果分子运动完全停止，此时温度为"绝对零度"。

2. 温标：

是测量物体温度的尺度。

工程上常用的温标有华氏温标和摄氏温标。

2.1 华氏温标：

用符号 ℉ 表示。

把标准大气压下冰融点定为32⁰，水沸点定为212⁰，两点间分为180分格，每格称为华氏一度，即表示为1℉。

2.2 摄氏温标：

用符号 ℃ 表示。

把标准大气压下冰融点定为0⁰，水沸点定为100⁰，两点间分为100分格，每格称为摄氏一度，即表示为1℃。

现普遍采用摄氏温标。

两者换算：              

摄氏温标℃＝5/9华氏温标℉－32                

华氏温标℉＝9/5摄氏温标℃+32

3. 压力：

指单位面积上所受的垂直作用力，又称压强。

在国际单位制（SI）中，压力单位为〝帕斯卡〞，简称帕（Pa）.

  1帕（Pa）＝1牛顿（N）/平方米（㎡）

4. 绝对压力、表压力：

4.1 绝对压力P绝：是指设备内部或某处真实压力，它等于表压力P表与当地大气压力B之和。

                  P绝＝P表+B

4.2 表压力P表： 是指设备内部或某处绝对压力P绝与当地大气压力B之差。

                  P表＝P绝－B

5. 密度、重度：

5.1 密度ρ：是单位容积V内所含物质的质量m。单位为kg／m³。

ρ＝m／V

5.2 重度γ：是单位容积V内所含物质的重量G。单位为N／m³。

γ＝G／V

密度和重度的关系：γ＝ρg

式中，g：重力加速度  g＝9.807≈9.81m／s²

6.比容ν：是单位质量m的物质所占有的容积V。单位是m³／kg。

ν＝V／m

7.热量和比热

7.1 热量：

是能量的一种形式，它表示物体吸热和放热多少的物理量。

热量单位有焦耳（J）或卡（cal）  

1J＝0.2389cal或1kJ＝0.2389kcal（千卡或大卡）

7.2 比热：

单位质量的物体温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量。

物体比热与物体的性质和所处温度有关。

8. 导热系数（热导率）：

是表示材料导热性能的指标，仅与材料本身有关，是说明材料物理性质的参数。物体的导热系数在数值上等于一个厚度为1m，表面积为1 m²的平壁两侧维持1℃温差时，单位时间传导给该平壁的热量。

导热系数的单位为W／（m·℃）。

导热系数该数值越小，物质的导热性能越差。

通常把导热系数低于0.2 W／（m·℃）的材料称为保温材料。

9.汽化：

物质由液态转变成气态的过程叫汽化。

液体的汽化有蒸发与沸腾两种方式。

9.1 蒸发：

在任何温度下液体表面发生的汽化现象叫蒸发。

蒸发的速度与下列条件有关：温度越高，蒸发越快；蒸发表面积越大，蒸发越快；液体表面上蒸汽分子密度越小，蒸发越快。

9.2 沸腾：

当液体被加热，液体内部产生汽泡，当汽泡内部压力等于或大于汽泡外部所受压力时，汽泡升至液面而破裂，此时即为沸腾。

9.3 沸点：

液体开始沸腾时的温度叫沸点，也称沸腾温度，或称饱和温度。水的沸点与压力有关，在一定压力下水沸腾时，沸点保持不变，压力越高，沸点也越高。

蒸发与沸腾均是由液相转变为气相，但两者区别是在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只有在液体温度达到沸点时才会发生。

10.冷凝：

物质从气态转变为液态的过程叫做冷凝。

冷凝是汽化的逆过程，冷凝时所形成的液体叫凝结液。

11.水与水蒸汽的性质：

11.1 水的特性：

水的一个特性是水在4℃时，密度最大、体积最小；当水温低于4℃或高于4℃时，其密度逐渐减小，体积逐渐增大。水的另一特性是比热容较大。由于水有上述两个特性，又容易获得，因此常被用来作为吸热和放热（如冷却和采暖）的介质。

11.2 水蒸汽的焓：

热焓简称焓，是热工计算中常用的一个复合的状态参数。焓常用符号i表示，单位是J/kg。

从热力学的观点，蒸汽的热焓就是蒸汽的能量，对于一定状态下（温度、压力）单位重量的蒸汽，其热焓是一定的。

11.3 熵：

是一个常用导出的状态参数，是表示工况状态变化时，其热量传递的程度。在一定条件下，熵在数值上等于热量除以温度的值。

单位是J／K。

11.4 汽化潜热：

将1千克处于沸腾温度下的水，全部变为干饱和蒸汽时所消耗的热量叫做汽化潜热。单位是kJ／kg。水的汽化潜热是随压力的升高而减小的。

11.5. 水的三相点：是指固态、液态、汽态三相共存的状态点。

11.6.水蒸汽：

水在一定温度和压力时的沸腾汽态即为水蒸汽。

蒸汽分为饱和蒸汽和过热蒸汽。

11.6.1饱和蒸汽：

在封闭容器内，当蒸发与凝结进行到一定时，液、汽两相动态平衡时为饱和状态，此时蒸汽为饱和蒸汽，液体为饱和液体，液、汽两相温度为饱和温度，对应的压力为饱和压力。饱和蒸汽又分为干饱和蒸汽和湿饱和蒸汽。干饱和蒸汽即组成部分均为饱和蒸汽，湿饱和蒸汽即组成部分为饱和蒸汽和饱和液体，由饱和液体变成干饱和蒸汽所吸收的热量称汽化潜热。其过程温度不变。通常所说蒸汽是指干饱和蒸汽。

11.6.2过热蒸汽：

在一定压力下，对干饱和蒸汽继续加热使其温度升高，此时蒸汽为过热蒸汽。其过热温度又称为过热度。

11.6.3蒸汽的干度、湿度：

干度：水蒸汽中干饱和蒸汽所占的重量百分数叫蒸汽的干度。

湿度：水蒸汽中干饱和水所占的重量百分数叫蒸汽的湿度。

对于干饱和蒸汽，其干度为1。

11.6.4蒸汽的状态参数：

表明蒸汽状态特征的物理量称为蒸汽的状态参数。蒸汽状态参数有压力、温度、比容、热焓、内能和熵。

12.热量传递的方式（传热）

传热现象是一个非常复杂的过程，通常将它分为三种基本方式：热传导、对流和热辐射。

12.1热传导（导热）：

是指物体或相邻两个物体热量从一方转移到另一方，各部分之间无相对位移。这种现象在气体、液体、固体中均可能发生。

12.2对流：

只能在气体、液体中产生，它是流体所特有的一种传热方式，它是由于各部分之间发生相对位移而引起了热量传递。对流换热的强弱与流体的种类、流速、温度、固体壁表面形状及大小等因素有关。

12.3热辐射：

热辐射现象与导热、对流都不同，是通过电磁波进行热量传递。物体在任何温度下都要放射和吸收辐射能。温度越高辐射越强。

13. 闪点：

标准条件下，能够使液体释放出足够的蒸气而形成能发生闪燃的爆炸性气体混合物的液体最低温度叫闪点。

14.功、功率：

功是力所作用的物体在力的方向上的位移与作用力的乘积。

功的大小根据物体在力的作用下，沿力的作用方向移动的位移来决定，改变它的位移，就改变了功的大小。

功的单位为焦耳。

其计算式为： W=FS （J）

式中：  F-作用力，N

               S-位移 ，m.

功率是功与完成功所用的时间之比，也就是单位时间内所做的功。

功率的单位为瓦特。

其计算式为：P=W／t   W

式中 W－功，J

               t-做功的时间，  s

15.能：

物质作功的能力称为能。

能的形式一般有：动能、位能、光能、电能、热能等。

热力学中应用的有动能、位能和热能等。

15.1动能：

物体因为运动而具有作功的本领叫动能。

动能与物体的质量和运动的速度有关。速度越大，动能就越大；质量越大，动能就越大。

动能按下式计算：

    E_K＝mc²/2  kJ

式中  m-物体质量，kg

     c-物体速度，m/s

15.2 位能：

由于相互作用，物体之间的相互位置决定的能称为位能。

物体所处高度位置不同，受地球的吸引力不同而具有的能，称为重力位能。

15.3 热能：

物体内部大量分子不规则的运动称为热运动。这种热运动所具有的能量叫做热能，它是物体的内能。

16．机械能：

物质有规律的运动称为机械运动。机械运动一般表现为宏观运动。物质机械运动所具有的能量叫做机械能。

17.热力循环：

工质从某一状态点开始，经过一系列的状态变化又回到原来这一状态点的封闭变化过程。

18. 循环热效率：

工质每完成一个循环所做的净功W和工质在循环中从高温热源吸收的热量q的比值，即：

η＝W/q

19.节流：

工质在管内流动时，由于通道截面突然缩小，使工质流速突然增加，压力降低的现象。

20. 爆炸极限：

易燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾，及易燃固体的粉尘或纤维等与空气混合，形成爆炸性气体混合物的浓度，叫爆炸极限。其最低浓度叫爆炸下限，最高浓度叫爆炸上限。爆炸极限通常以可燃介质在混合物中的体积百分比表示

21.设计压力、设计温度：

设计压力：一般指设备或管道运行中，内部介质的最大工作压力。

设计温度：一般指设备或管道运行中，内部介质的最高工作温度。

第二节、常用专业基本知识

1、锅炉、水管锅炉、火管锅炉、蒸汽锅炉、热水锅炉：

1.1锅炉：

是利用燃料燃烧释放的热能或其它热能加热传递给水或其它工质，以获得额定参数（温度和压力）和品质的蒸汽、热水或其它工质的一种受压、受热设备。

1.2 水管锅炉：

是指水和蒸汽在锅筒和水管内部流动，高温烟气在管外流动并冲刷管壁的一种锅炉。反之为火管锅炉。

现代锅炉一般均采用水管锅炉。

锅炉按所生产的工质不同，分为蒸汽锅炉和热水锅炉。

1.3 蒸汽锅炉：

用以生产蒸汽的锅炉，锅炉内的水发生物态的变化，由液态汽化成蒸汽。

1.4 热水锅炉：

用以生产热水的锅炉，锅炉内的水未发生物态的变化，只是提高了水温。

锅炉机组包括：锅炉本体、附属设备、管道及测量仪表等。

2、干熄焦锅炉：

是吸收干法熄灭赤热焦炭的部分热量后，又将热量传递给水，从而产生额定参数（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。

3、干熄焦锅炉系统：

是保证干熄焦锅炉能正常生产，包括所必需的介质供应设备及附件的组合。

4、干熄焦锅炉的热平衡：

干熄焦锅炉的热平衡是计算外部热量在锅炉中利用的情况，如热量的有效利用情况、热损失情况等，其目的是为了研究有效地提高锅炉的热效率。