烟气余热在焦炭烘干中的应用

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【摘要】
焦炭水分对高炉生产的影响表现在水分波动而引起的炉况波动，过高的焦炭水分会使高炉炉顶煤气温度降低，导致干法布袋除尘器的布袋板结、破损，同时过高的焦炭水分还使煤气中的水汽含量大增，降低了煤气热值，冷凝水也易使煤气管道、TRT叶片受到腐蚀。利用热风炉余热烟气对焦仓内焦炭进行预热烘干，可有效降低焦炭水分，降低入炉焦炭的含水量，节约焦比，实现节能增效目的。
【关键词】焦炭；烘干；烟气；余热
焦炭是高炉炼铁的还原剂及燃料，能够将氧化铁还原为生铁，是高炉冶炼中不可缺少的原料之一。然而，焦炭水分对高炉生产的影响表现在水分波动而引起的炉况波动，过高的焦炭水分会使高炉炉顶煤气温度降低，容易导致干法布袋除尘器的布袋板结、破损，在煤气含尘量较高时，使加热炉的蓄热体渣化、孔隙堵塞，影响加热炉寿命；过高的焦炭水分还使煤气中的水汽含量大增，降低了煤气热值，冷凝水也易使煤气管道、TRT叶片受到腐蚀，同时影响煤气发电量。
在高炉使用外购焦炭比例比较大、料场储存条件差，原料受降雨影响较大的情况下，采用焦炭烘干技术是一条简单易行的途径。
当前，在我国钢铁行业中焦炭烘干热源有如下方法：一：自建独立加热热源站进行烘干，其优点就是可增强烘干效果、控制烘干时间，调整焦炭烘干的程度。但同时，但需要新建独立加热热源站，初投资大，烘干焦炭需要运行费用高（燃料成本），物料存在转运环节。二、目前钢铁厂的余热资源比较多，基本上通过自然排放，可通过充分利用此部分余热资源，对焦炭进行烘干，达到节能的效果。例如，热风炉在烧炉加热高炉送风过程中产生大量的烟气，温度在200℃～400℃，含有大量可利用的热能。目前热风炉烟气已普遍用于预热空气等，但预热空气后的烟气温度约为～170℃，但仍有大部分余热未加以利用，目前普遍直接通过烟囱排出。因此，预热空气后的热风炉烟气余热的合理利用仍具有很大的潜力空间，可以考虑用来对焦炭进行烘干。其优点是初投资较少，运行费用较低，可实现余热资源梯级利用。
技术方案：
由热风炉排烟管道与烟囱之间的烟气总管开口引出预热总管，通过风机加压，将烟气引至高炉槽下处，在焦炭仓前分成预热支管，分别通向每个焦仓，对仓内焦炭预热。在焦炭仓内，废气上升与焦炭下落的逆向过程中，废气与焦炭充分接触，对焦炭表面进行加热，同时废气与水蒸汽逸出焦炭仓，如附图所示。
一、物料衡算
在焦炭烘干过程中进行物料平衡，物料包含三部分：烟气流量中的绝干空气量、水份的蒸发以及焦炭的质量。在物料的衡算方面，烟气中的绝干空气量从进入焦炭仓及排出焦炭仓都维持不变。另外，水份蒸发，由两部分构成，进入焦炭仓的热风炉烟气含有一部分水蒸气，另外是焦炭仓内部物料水份的转移，通过烘干将焦炭仓内部水份以气态的形式转化至烟气中，第三，焦炭仓内部的物料会减轻，这主要有两部分组成，其一，为焦炭仓内部物料水份的流失，其二，随烟气排出焦炭仓时，可能携带部分比较细小的物料，（根据现场运行情况，粉矿量较以往减少）
二、热量衡算
热源主要为烟气中的热量：分三部分对物料进行烘干。第一：焦炭温度会上升（大部分焦炭停留在焦炭仓内部，部分焦粉随烟气逸出）。第二部分：水份蒸发（水份由吸附态转化为气态，通过烟气排走），第三：外部损耗，管道、仓壁散热。
可根据物料衡算及热量衡算，得出在一定焦炭烘干量的情况下所需要的风量。
三、设备选型
（一）烘干风机风量：焦炭烘干所需风机风量根据需要的焦炭烘干量及烘干率进行计算，得出烘干风量（物料衡算及热量衡算）
（二）风机风压：风机风压由两部分构成：
第一，克服管道阻力损失；第二，穿透料层所需要的阻力，这与料层的粒度及堆积形状有关，可参考有关公式进行选取。
四、注意事项
（一）烘干槽内的物料存在燃烧（自燃）的隐患。因烟气温度较高，焦炭仓内部物料长时间烘干，温度也会上升，若内部夹带杂物，极易燃烧。一般通过混入冷空气控制上限烟气温度，同时加强料场的管理，对焦炭分级预筛，杜绝夹杂物进入焦仓；同时在焦炭仓附近增加消防设施。
（二）由于烟气温度比较高，约为170℃，焦槽内衬胶泥黏结性下降，存在砖衬松动、脱落的隐患。解决对策：控制进入焦槽的烟气温度，使槽壁砖衬的胶泥处于正常工作的温度范围内，并定期检查内衬，发现松动及时修补。
（三）焦炭烘干支管及其清灰；入槽的烟气支管管口，存在被物料堵住的隐患。正常焦炭的粒度在在25-75mm内，可通过控制烟气管道上出气孔尺寸进行防堵，另外在烟气管下部设置检修孔。
（四）因利用的是热风炉燃烧过后直接排放的烟气，烟气中可能含有一定量一氧化碳，当对焦仓进行焦炭烘干时，应加强焦炭仓附近的安全措施。
（五）焦炭烘干后，焦炭物料温度会上升，注意对焦碳筛合理选择。
参考文献：
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