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干熄焦工艺对焦炭质量的影响

发表时间：2021/5/12 来源：《基层建设》2021年第1期作者：秦大荣

[导读] 摘要：干熄焦工艺已经成为目前较为推崇的技术之一，不仅是因为相比于传统的湿熄焦工艺，能够产生更少的污染物，还与其能够消耗更少的能源有关。

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        摘要：干熄焦工艺已经成为目前较为推崇的技术之一，不仅是因为相比于传统的湿熄焦工艺，能够产生更少的污染物，还与其能够消耗更少的能源有关。随着干熄焦工艺的推广应用，应用干熄焦工艺产生的焦炭质量如何成为了人们关注的焦点。本文的主要目的在于探究干熄焦工艺对煤炭质量的影响，主要以首钢干熄焦工艺为研究对象，经过多个方面的调查研究，得出焦炭质量与焦炭的孔结构有很大的关系。
        关键词：干熄焦工艺；焦炭质量；孔结构
        传统的湿熄焦工艺是通过位于熄焦塔下部的焦炭与熄焦塔顶部淋下来的水流接触来达到熄灭焦炭的目的，此法产生的污染物较多，而且在熄焦过程中能够进行废气排放的点比较少，得到的焦炭不能够直接储存使用，需要进一步的冷却以至于有更多的资源应用在湿熄焦工艺上，相比之下，干熄焦工艺主要是通过低温的惰性气体（主要是氮气）与焦炭接触进行焦炭的降温，干熄焦工艺不仅产生的污染物少，而且产生的焦炭可以直接利用或者储存，消耗的资源较少，干熄焦工艺符合国家对于节能环保的要求，因此值得广泛推广使用。
        1.干熄焦工艺过程
        首先焦炭用焦罐车进行运输，然后用提升机将焦罐车提升并经过横向走行将焦炭送入装置中，再进一步将焦炭送入干熄炉内，以此同时不可避免的炉内会进入空气，焦炭与低温的氮气充分接触进行热量交换，冷却好的焦炭进入排焦装置再经过皮带运输进入中间仓储存，干熄炉产生的焦粉收集入地面除尘站进行统一处理，高温的循环氮气则排入一次除尘器最终进入余热锅炉进行处理，氮气中混杂的水蒸气可以有效利用发电，水蒸气经过发电后变成液态水进入锅炉给水泵之中补充余热锅炉中的水分，除去水蒸气的循环氮气进行二次除尘之后在补充缺少的氮气经过循环风机与副省煤器最终重新进入干熄炉内，最终达成氮气的循环利用，产生的水蒸气用于发电并补充余热锅炉内的水分，有效节约资源[1]。
        2. 干熄焦工艺对焦炭质量的影响方面
        2.1干熄焦工艺能够提高干熄炉产生的焦炭的强度
        焦炭经过不同工艺最终形成的强度也不同，经过大量的实验验证，用湿熄焦工艺进行处理的焦炭在炉内非常容易破碎，而用干熄焦工艺处理的焦炭就不会出现这种状况。具体原因可能是湿熄焦处理的焦炭在炉内由于急剧降温，焦炭块会产生内应力导致焦炭碎裂。然而，在干熄炉中焦炭在炉内会产生缓慢的上下移动的运动，焦炭与焦炭之间不可避免会产生相互碰撞与摩擦，正是由于这种碰撞与摩擦，导致焦炭进行了“加固”，使得焦炭能够抵抗更强的冲击力，即使冲击力是沿着焦炭结构的缝隙焦炭仍不易被破坏[2]。不仅如此，干熄焦工艺的冷却过程非常缓慢，不会发生湿熄焦工艺中因为降温比较快而出现焦炭内应力增加的现象，进一步增强了焦炭的强度。
        2.2干熄焦工艺使焦炭块更加均匀
        在干熄焦工艺中，焦炭在干熄炉内进行着缓慢地上下移动，所有炉内的焦炭都在进行这项运动，导致焦炭在运动过程中会发生碰撞，一旦发生了碰撞，硬度较低的焦炭的不平整的边角便会被磨平，多余的焦炭便会脱落下来，体积较大的焦炭甚至会开裂而变成体积适宜的焦炭。在干熄炉内进行长时间的碰撞与摩擦，最终导致焦炭的大小基本均匀一致，因此，干熄焦工艺能够使焦炭更加均匀。
        2.3干熄焦工艺能够使焦炭的反应性降低
        干熄焦工艺在很多方面都能够降低焦炭的反应性。首先当焦炭在进入干熄炉前会在装入装置中停留一段时间，在装入装置内焦炭已经发生了变化，不仅是表面的气孔数量变少，而且内部结构也发生了变化，结构变得更加的紧密，与反应物接触的面积变小，发生反应的概率便会降低。其次，干熄炉内并不是利用水对焦炭进行降温，而是利用惰性气体，当焦炭在高温的情况下与水进行接触时极易发生反应，但是干熄炉内用的是不易发生反应的惰性气体，使焦炭的反应性进一步降低。最后，在干熄炉工艺中存在的对焦粉二次除尘的操作会使粉焦的数量大量减少从而降低焦炭的反应性。

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        2.4干熄焦工艺对产出焦炭内水分含量产生影响
        通过对焦炭内水分的含量进行检测便能够判断出该焦炭是否具有生产价值，经过大量的调查显示，湿熄焦工艺产出的焦炭内水的含量明显比干熄焦工艺产出的焦炭高，可能是由于湿熄焦工艺应用了大量的水，最终导致产出的焦炭内水含量过高，然而干熄焦工艺并没有利用水，而是利用惰性气体，反而可能将焦炭内的水分带出而降低焦炭内水含量。
        2.5干熄焦工艺能够提升粉焦率
        由于干熄焦工艺在操作过程中会使空气进入干熄炉中，进入干熄炉内的空气在高温的情况下可能会与焦炭反应，最终形成焦粉。如果进入大量的空气便会有更多的焦炭与空气反应，产生更多的焦粉，减低了焦炭的产量，因此，焦炭在干熄炉内进行处理时要注意避免过多的焦粉的产生，可以应用不完全燃烧的方法对循环气体中可燃气体的含量进行控制，进而降低焦粉的过多产生，增加焦炭的产量与质量[3]。
        2.6干熄焦工艺能够提升焦炭的冷热强度
        传统的湿熄焦工艺中水会和焦炭发生反应，最终造成焦炭的内部结构被破坏，造成生成的焦炭质量较差，但是干熄焦工艺中应用惰性气体替代了水，使焦炭内部的气孔数量增加，而且还能够覆盖焦炭的表面，最终对焦炭的冷热强度进行了极大地提高。
        3.焦炭孔结构
        3.1焦炭孔结构划分及特点
        众所周知焦炭有许多的孔结构，正是由于焦炭孔结构有较多种类的孔径，因此人为地根据焦炭的孔径大小将焦炭分为大孔、微孔以及过渡孔，经过了大量的焦炭孔径的测量试验后，将大孔定义为直径大于0.050微米，将过渡孔的孔径定义为在0.015-0.050微米之间，将微孔孔径确定为直径小于0.015微米，焦炭的孔径主要是由于经过高温的作用后，焦炭内的水分被蒸发，三种孔径都会出现扩大的现象，但是微孔焦炭孔径扩大的最为明显。
        3.2干熄焦工艺与湿熄焦工艺产出焦炭孔径的区别
        经过大量的对比研究发现，经过两种不同工艺产出的焦炭在无论是在孔容积还是在孔直径方面均有较大的不同，经过湿熄焦工艺产出的焦炭的孔容积均比干熄焦工艺产出的孔容积大，而且孔径也比干熄焦炭的孔径大，而且总的来看，干熄焦工艺产出的焦炭的总面积也要比湿熄焦工艺产出的焦炭小，除此之外从不同等级的孔径数量上来看，无论是大孔、过渡孔还是微孔，湿熄焦炭孔的数量均比干熄焦炭的孔数量多[4]。多余的孔的形成可能是由于在湿熄焦工艺中应用水对焦炭进行降温，焦炭中的小部分与水发生反应最终导致该部分缺失，而且由于迅速温度迅速降低产生的内压力也会导致焦炭内部出现细小的裂缝。
        4.结束语
        干熄焦工艺不仅具有较高的焦炭产出率，还能够通过各种途径使焦炭的质量得到显著的提升，利用惰性气体能够减少环境的污染，各种原料的循环再利用能够有效地节约资源，随着人们对于煤炭资源的利用，可利用的煤炭愈来愈少，因此应该寻求合理的方法来提高煤炭的质量，尽量减少煤炭资源的浪费，而干熄焦工艺正好可以满足人们对于节约煤炭资源的需求，应该广泛推广应用。
        参考文献：
        [1]孙喜燕.干熄焦工艺对焦炭性能的影响[J].山西化工,2020,40(03):72-74.
        [2]巩强.干熄焦工艺对焦炭质量的影响[J].当代化工研究,2020(03):102-103.
        [3]周尽晖,丁玲,韩军,王世杰,王光辉.干熄焦工艺对6m焦炉焦炭质量的影响[J].武汉科技大学学报,2015,38(03):197-199.
        [4]车小涛,殷立强. 浅谈干熄焦生产与焦炭质量[A]. 中国金属学会炼焦化学分会.2012年干熄焦技术交流研讨会论文集[C].中国金属学会炼焦化学分会:中国金属学会,2012:3.