在密閉的干熄爐內(nèi)，130℃的低溫惰性循環(huán)氣體N2與1000℃的熾熱紅焦進(jìn)行熱交換，將紅焦冷卻到200℃以下。在干熄爐的生產(chǎn)操作過程中，循環(huán)氣體中O2有兩個(gè)來源。一是導(dǎo)入的空氣。循環(huán)氣體在循環(huán)的過程中，H2和CO等可燃成份的濃度會(huì)逐漸升高，為保證生產(chǎn)安全，必須將這些可燃成份的濃度控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。通常采用在干熄爐環(huán)形煙道處通過導(dǎo)入空氣的方法，將其燃燒掉，使循環(huán)氣體中CO濃度控制在6%以下，H2在3%以下。其二是循環(huán)氣體系統(tǒng)大部分處于負(fù)壓狀態(tài)，很容易漏入空氣。在裝爐過程中，空氣隨焦炭進(jìn)入干熄爐，與焦炭發(fā)生不完全反應(yīng)生成CO等氣體。

　　2 循環(huán)氣體對(duì)焦炭燒損的影響

　　導(dǎo)入閥進(jìn)入干熄爐環(huán)形煙道內(nèi)的空氣與循環(huán)氣體混合，會(huì)首先與循環(huán)氣體內(nèi)的可燃?xì)怏wCO、H2發(fā)生反應(yīng)，其次才燒掉焦粉，最后為小塊焦。循環(huán)氣體中可燃?xì)怏w含量主要通過導(dǎo)入的空氣量來控制，當(dāng)導(dǎo)入空氣量過大時(shí)，可燃?xì)怏w被燒完后，多余的氧就會(huì)與焦炭反應(yīng)，焦炭燒損量就大；如果減小空氣導(dǎo)入量，氧就只與循環(huán)氣體中的可燃?xì)怏w反應(yīng)。由此可見，循環(huán)氣體中CO、H2、CO2、水蒸汽含量和導(dǎo)入空氣量是制約焦炭燒損的關(guān)鍵因素。

　　2.1 CO含量對(duì)焦炭燒損的影響

　　由2C+O2=2CO 及 2CO+ O2=2CO2反應(yīng)方程可知，反應(yīng)中消耗的C與循環(huán)氣體中殘余的CO成正比，即24：32，消耗32t O2會(huì)燒損24t焦炭。

　　在干熄爐生產(chǎn)過程中，導(dǎo)入空氣量過大，O2與循環(huán)氣體中CO接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CO2，而氣體中CO2又與熾熱焦炭發(fā)生碳熔反應(yīng)，生成CO導(dǎo)致焦炭的損耗。實(shí)際操作中很難做到循環(huán)氣體中O2含量為0，一般O2含量控制在0.2%以下，最大不超過1%；循環(huán)氣體中的CO含量應(yīng)小于6%，在實(shí)際操作中，CO含量在不超過此上限的前提下，要盡量提高其含量。

　　2.2 CO2含量對(duì)焦炭燒損的影響

　　在氣體循環(huán)過程中，由于空氣導(dǎo)入量增加，造成循環(huán)氣體中CO及 CO2含量逐漸升高。當(dāng)溫度高達(dá)900℃以上時(shí)，CO2就會(huì)與熾熱的焦炭反應(yīng)生成CO，造成焦炭的燒損。

　　2.3水汽對(duì)焦炭燒損的影響

　　當(dāng)干熄爐出現(xiàn)異常狀況時(shí)，例如水封槽腐蝕裂紋或鍋爐管爆裂等，水汽會(huì)隨循環(huán)氣體進(jìn)入干熄爐。水蒸汽與熾熱的焦炭發(fā)生水煤氣反應(yīng)，其反應(yīng)方程為C+H2O=CO+H2，從而造成焦炭的燒損。

　　以140t/h干熄焦為例，循環(huán)風(fēng)量約為18萬m3。O2在干熄爐入口處按1%，即每小時(shí)有約1800m3的O2進(jìn)入到干熄爐內(nèi)。假定導(dǎo)入的O2全部反應(yīng)，則一天碳的消耗量為46t。焦炭的灰分按13.0%計(jì)算， 1天的焦炭燒損量為53t。

　　3 降低干熄焦炭燒損率的技術(shù)途徑

　　近年來我國焦化企業(yè)十分關(guān)注干熄焦燒損率問題，總結(jié)了多項(xiàng)可有效降低焦炭燒損率的方法。

　　3.1 控制可燃?xì)怏w成分

　　空氣導(dǎo)入量是影響焦炭燒損的重要因素。三明鋼鐵焦化廠自主開發(fā)了燒損率可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)計(jì)算出干熄焦燒損率參數(shù)，將導(dǎo)入空氣量和可燃?xì)怏w成分控制在一個(gè)最優(yōu)的范圍之內(nèi)。適當(dāng)提高H2和CO含量控制范圍，可以起到降低燒損率的作用。通過直觀的數(shù)據(jù)顯示，解決了傳統(tǒng)方法調(diào)節(jié)滯后的問題。三明鋼鐵焦化廠把CO含量控制在4%-6%之間，將燒損率降低到了1.1%。

　　3.2預(yù)存段壓力的控制

　　裝焦時(shí)爐內(nèi)氣體正壓會(huì)引起放爆，而負(fù)壓時(shí)空氣大量吸入干熄爐內(nèi)，因此必須保持循環(huán)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性。干熄爐預(yù)存段壓力理論控制值為0Pa，但在實(shí)際生產(chǎn)中難以控制。通常將預(yù)存室壓力值控制在微正壓，既可提高鍋爐入口循環(huán)氣體溫度，降低干熄焦系統(tǒng)的熱損失，又提高了循環(huán)氣體可燃成分，降低焦炭燒損。

　　京唐鋼鐵干熄焦量身打造的斜煙道防偏流裝置（導(dǎo)流板），杜絕循環(huán)風(fēng)量氣流不穩(wěn)導(dǎo)致小粒徑焦炭從干熄爐中進(jìn)入一次除塵器，有效阻止了焦炭漂浮的現(xiàn)象，同時(shí)有利于循環(huán)氣體在干熄爐中的均勻分布。

　　3.3確保氣體循環(huán)系統(tǒng)的密封性

　　干熄爐出口至循環(huán)風(fēng)機(jī)入口的負(fù)壓段密封性欠佳，空氣就會(huì)被吸入，使循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的O2含量以及水汽含量上升。

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，為便于調(diào)節(jié)和保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，加強(qiáng)巡檢對(duì)負(fù)壓段氣密性檢查力度，確保不在鍋爐至循環(huán)風(fēng)機(jī)入口處吸入空氣，以防止空氣直接鼓入干熄爐燒損焦炭。環(huán)形風(fēng)道的內(nèi)環(huán)墻墻體密封性也十分重要。若出現(xiàn)裂縫，尤其是在180°和0°方向附近同時(shí)出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)入的空氣會(huì)沿著裂縫穿過預(yù)存段焦炭層，與紅焦反應(yīng)燃燒，造成焦炭燒損。

　　3.4 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)檢查

　　加強(qiáng)鍋爐表面發(fā)生穿孔、水封串漏、水蒸氣進(jìn)入循環(huán)氣體管道等的監(jiān)控，避免水汽進(jìn)入氣體循環(huán)系統(tǒng)。中控作業(yè)人員在操作時(shí)嚴(yán)格監(jiān)視循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)H2含量，對(duì)H2含量突然上升原因及時(shí)準(zhǔn)確的分析，并對(duì)氣體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)水事故及時(shí)處理。

　　4 干熄焦炭燒損率的研究探索

　　通常焦化企業(yè)計(jì)算干熄焦炭燒損采用粗放式的方法，即焦炭燒損率=（干熄爐焦炭裝入量－排焦量－焦粉產(chǎn)量）/干熄爐焦炭裝入量×100％。但此公式得出的燒損率只具有參考價(jià)值，要體現(xiàn)干熄焦裝置的整體綜合經(jīng)濟(jì)效益，必須使用更精確可靠的計(jì)算公式。

　　三明鋼鐵焦化廠為了尋找最佳氣料比做了大量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焦炭燒損率大致趨勢(shì)是隨著氣料比的增加而增大的線性關(guān)系。該廠根據(jù)實(shí)際工況得出結(jié)論：氣料比為13500m3/h時(shí)最佳，此時(shí)循環(huán)風(fēng)量13.5萬m3/h，排焦量100t/h左右，產(chǎn)汽率約為560kg/t，燒損率約為1.1%，為國內(nèi)行業(yè)最好的指標(biāo)。

　　濟(jì)鋼焦化做了焦炭在馬弗爐中通入循環(huán)氣體模擬燒損率的試驗(yàn)，按下式計(jì)算：

　　焦炭燒損率=100×（m-m1）/m

　　式中：m為焦炭試樣質(zhì)量；m1為反應(yīng)后殘余焦炭質(zhì)量。

　　燒損率的最小值為1.50%，最大值為2.13%，燒損率平均值為1.80%，與150t/h干熄焦的理論焦炭燒損率2.06%接近。

　　濟(jì)鋼研究認(rèn)為循環(huán)氣體中CO2對(duì)焦炭燒損影響較大，并研究了從干熄焦循環(huán)氣體中脫除CO2的方法。在干熄爐入口處取出一部分氣體，采用洗滌脫除工藝將CO2脫除。此外，還正在研究開發(fā)一種導(dǎo)入空氣量與循環(huán)氣體量相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)控制技術(shù)。

　　干熄焦系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，參數(shù)相互影響、相互制約。如影響CO2與C反應(yīng)速率的因素有反應(yīng)氣體的濃度、反應(yīng)溫度，以及在干熄爐內(nèi)的流動(dòng)速度等。即使調(diào)節(jié)一個(gè)工藝參數(shù)也會(huì)影響到其它數(shù)據(jù)，均與焦炭燒損有關(guān)。整個(gè)系統(tǒng)氣體循環(huán)流程、鍋爐系統(tǒng)流程乃至熱交換規(guī)律、CO2與C的可逆反應(yīng)機(jī)理，以及循環(huán)氣體量與排焦量的變化規(guī)律等，需要從理論上進(jìn)行系統(tǒng)研究，循環(huán)氣體對(duì)焦炭燒損的影響也需要重新認(rèn)識(shí)。

　　干熄焦工藝作為一個(gè)系統(tǒng)工程，集機(jī)械、電氣、自動(dòng)控制和鍋爐等技術(shù)于一身。我國是世界上干熄焦裝置最多的國家，干熄焦炭產(chǎn)量居世界第一，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可借鑒，必須走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合道路，開展技術(shù)攻關(guān)，集中攻破制約干熄焦炭燒損的瓶頸難題，加快研發(fā)和推廣應(yīng)用新技術(shù)，促進(jìn)我國干熄焦技術(shù)的健康發(fā)展。