干熄焦烧损率的综合分析

王志永

摘 要：在干熄焦焦炭烧损的理论分析前提条件下，通过实际数据统计，研究分析了最大氮气量条件下、最大空气量条件下、最大干熄焦锅炉入口温度三种条件下的综合效益，结果表明最佳干熄焦操作方法是，保证干熄焦烧损最低的前提下，增加干熄焦锅炉入口温度。

关键词：干熄焦 烧损率 综合分析

中图分类号：TQ52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0053-02

近年来，随着干熄焦技术在国内的大力推广，干熄焦装置的数量也越来越多，截止2010年底，全国已有干熄焦装置100余套，处理能力9000多万t，干熄焦焦炭已成为冶金焦炭中的主流。随着焦炭干熄化程度进一步增长，焦炭烧损率的问题已成为焦化行业不容忽视的问题。鞍山焦耐院及新日联设计的干熄焦装置焦炭烧损率的设计值为0.9%左右，而大多数国内焦化厂的焦炭烧损率远远高于这个值。按照2010年底的全国干熄处理能力来算，2%的焦炭烧损就是180多万t，严重浪费了能源，并且随着更多干熄焦装置的投入运营，焦炭烧损的量将会更多，控制干熄焦焦炭烧损已成为刻不容缓的问题。该文依据干熄焦生产工艺，在安全控制范围内，综合分析了干熄焦焦炭烧损。

1 干熄焦焦炭烧损的理论分析

1.1 干熄焦焦炭烧损的必然性

干熄焦循环气体系统具有独特的危险性，为保证操作人员的人身安全和干熄焦装置的运行安全，就要保证循环系统的严密和控制易燃易爆气体成分的含量（循环气体成分见表1）。

干熄焦生产工艺中控制一氧化碳和氢气等可燃气体成分的方法有两种，一种是充氮法，一种是导入空气燃烧法。充氮法是干熄炉的循环气体入口导入氮气，稀释循环气体中的易燃易爆气体，同时放散掉相应量的循环气体；导入空气燃烧法是在连续升温后的循环气体流经环形烟道时，导入适量的空气，用空气中的氧气燃烧掉部分易燃易爆气体，同时放散掉相应量的循环气体。在实际生产过程中，为保证干熄焦锅炉入口温度在880～960 ℃，从而保证干熄焦生产系统的最大经济效益，通常充氮法和导入空气燃烧法同时使用。

上述工艺要求表明，在正常的干熄焦生产过程中，焦炭的烧损是必然的，干熄焦设计说明里讲明一般情况焦炭烧损率为0.9%。焦炭的烧损带来的后果是降低干熄焦炭产量，但是烧损焦炭产生的热量会增加蒸汽的产量，在经济效益方面，这是互相矛盾的。所以在工艺方面找到空气导入量及氮气量的最佳比例及最佳值，对提高干熄焦运行经济效益及提高企业利润至关重要。依据2012年公司生产统计数据，我公司的干熄焦烧损率达到了1.8%，在保证最大经济效益的基础上，合理有效干熄焦烧损率是一亟待解决的问题。

1.2 研究方案

干熄焦系统生产过程，炽热焦炭、气体循环系统之间的能量交换和化学反应很是复杂。针对降低干熄焦烧损，保证最大干熄经济效益的研究方案有以下几步：

（1）干熄焦烧损的理论分析；

（2）不同条件下干熄焦烧损率的测算及最优干熄焦烧损的探讨。

1.3 干熄焦系统焦炭烧损的化学反应及分析

在干熄焦生产过程中，循环气体主要由氮气、二氧化碳、一氧化碳、氧气、氢气和水蒸气等构成，当循环气体经过干熄炉内冷却段的红热焦炭时，其中的非惰性气体成分将进行相应的化学反应，并根据反应性质产生和释放热量，干熄焦系统内可能发生的化学反应如表2所示。

就反应类型分类，干熄焦生产过程中存在均相反应和非均相反应两种反应。非均相反应由于相变，会导致循环气体总量的变化，均相反应由于没有发生相变，气体循环总量不会发生变化，但气体组分含量会发生调整变化。

干熄焦循环系统的基本反应中，根据式C的参与状态，可区分为一次反应和二次反应两种，表中反应（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）由C直接反应，归类为一次反应，其中（4）反应需要在一定压力下才能实现，干熄焦生产过程中系统压力正压最高为5Kpa，因此干熄焦系统内没有C的加氢气化反应。（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）均为C的燃烧反应，反应产物包括CO2、CO、H2，构成了干熄焦循环气体主要组分。在一定条件下，CO2、CO、H2发生了（7）、（8）、（9）、（10）反应。因为需要催化剂催化作用，所以反应（10）在干熄焦系统内不会发生。由此可以看出，干熄焦系统内反应为复杂循环反应燃烧反应产物是其它反应的反应物，而其他反应产物又是燃烧反应的反应物。

由上述分析，C的消耗反应主要是在与O2、CO2、H2O之间发生的反应。而且一次反应与二次反应反复出现，并且反应之间有着一定的关联，所以干熄焦系统碳的烧损反应分析很复杂。但与循环气体中的水分、氧气、二氧化碳组分有着直接的关系。

2 关于干熄焦炭实际烧损的效益分析

2.1 干熄焦炭烧损研究方法

2.1.1 干熄焦炭烧损的计算方法的确定

该文依据实际统计数字，研究干熄焦的烧损。设干熄焦碳烧损率为S，则以下式子：其中M1为装入干熄焦炉焦炭重量（通过提升井重力传感器采数），M2为排出干熄焦炉焦炭重量（通过皮带秤累计采数），M3为干熄焦除尘灰重量（通过销售地磅采数）。

2.1.2 干熄焦炭烧损的研究方案

研究分析最大氮气量条件下、最大空气量条件下、最大干熄焦锅炉入口温度条件下的综合效益，在此基础上确定最佳的操作方法。

2.2 不同工况条件下的干熄焦烧损综合收益分析

在满足正常生产的条件下，分别在最大氮气量条件下（1）、最大空气量条件下（2）、最大干熄焦锅炉入口温度条件下（3）计算统计一周的干熄焦烧损率，结果如表3所示。

表3中的综合收益是三种不同条件下，处理每吨焦炭的综合收益。计算方法是按照发电量收益（每度电0.5元）减去氮气消耗量（每立方0.4元）消耗，再减去焦炭烧损（每吨1000元）消耗，最后与焦炭总量相比。

3 结语

通过分析三种不同条件下的综合收益，结合干熄焦生产实际，可以得出以下结论：

（1）焦炭烧损综合收益取决于电价、氮气消耗量、烧损焦炭（焦粉）价格水平。目前市场条件下，焦炭烧损具有一定综合收益。

（2）在当前市场条件下，导入最大氮气量的综合收益最低，干熄焦炉处理每吨焦通过烧损增加的收益为3.64元；保持干熄焦锅炉最大入口温度综合效益最高，干熄焦炉处理每吨焦通过烧损增加的收益为9.43元。

（3）在最大空气量条件下，焦炭烧损率最大，为2.5%，这种条件下，焦炭烧损的综合收益受价格因素影响最大。

（4）我公司干熄焦锅炉最大入口温度为960 ℃，温度超过960 ℃时，干熄焦锅炉炉管会发生蠕变影响使用寿命。正常生产条件下，要求温度在960 ℃以下，综合考虑上述条件，干熄焦正常烧损率应保持在1.2%～1.8%。所以最佳干熄焦操作方法是，保证干熄焦烧损最低的前提下，增加干熄焦锅炉入口温度。

参考文献

[1] 葛海标，蒋泽义，刘建伟.干熄焦系统优化操作与控制[J].燃料与化工，2010（4）.

[2] 罗时政，康春清，祝仰勇，等.干熄焦循环气体对焦炭烧损的影响分析[J].山东冶金，2010（1）.

[3] 杨太宝，牛爱宁，李训智.150t/h干熄焦系统焦炭烧损率的控制[J].燃料与化工，2010（4）.endprint

摘 要：在干熄焦焦炭烧损的理论分析前提条件下，通过实际数据统计，研究分析了最大氮气量条件下、最大空气量条件下、最大干熄焦锅炉入口温度三种条件下的综合效益，结果表明最佳干熄焦操作方法是，保证干熄焦烧损最低的前提下，增加干熄焦锅炉入口温度。

关键词：干熄焦 烧损率 综合分析

中图分类号：TQ52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0053-02

近年来，随着干熄焦技术在国内的大力推广，干熄焦装置的数量也越来越多，截止2010年底，全国已有干熄焦装置100余套，处理能力9000多万t，干熄焦焦炭已成为冶金焦炭中的主流。随着焦炭干熄化程度进一步增长，焦炭烧损率的问题已成为焦化行业不容忽视的问题。鞍山焦耐院及新日联设计的干熄焦装置焦炭烧损率的设计值为0.9%左右，而大多数国内焦化厂的焦炭烧损率远远高于这个值。按照2010年底的全国干熄处理能力来算，2%的焦炭烧损就是180多万t，严重浪费了能源，并且随着更多干熄焦装置的投入运营，焦炭烧损的量将会更多，控制干熄焦焦炭烧损已成为刻不容缓的问题。该文依据干熄焦生产工艺，在安全控制范围内，综合分析了干熄焦焦炭烧损。

1 干熄焦焦炭烧损的理论分析

1.1 干熄焦焦炭烧损的必然性

干熄焦循环气体系统具有独特的危险性，为保证操作人员的人身安全和干熄焦装置的运行安全，就要保证循环系统的严密和控制易燃易爆气体成分的含量（循环气体成分见表1）。

干熄焦生产工艺中控制一氧化碳和氢气等可燃气体成分的方法有两种，一种是充氮法，一种是导入空气燃烧法。充氮法是干熄炉的循环气体入口导入氮气，稀释循环气体中的易燃易爆气体，同时放散掉相应量的循环气体；导入空气燃烧法是在连续升温后的循环气体流经环形烟道时，导入适量的空气，用空气中的氧气燃烧掉部分易燃易爆气体，同时放散掉相应量的循环气体。在实际生产过程中，为保证干熄焦锅炉入口温度在880～960 ℃，从而保证干熄焦生产系统的最大经济效益，通常充氮法和导入空气燃烧法同时使用。

上述工艺要求表明，在正常的干熄焦生产过程中，焦炭的烧损是必然的，干熄焦设计说明里讲明一般情况焦炭烧损率为0.9%。焦炭的烧损带来的后果是降低干熄焦炭产量，但是烧损焦炭产生的热量会增加蒸汽的产量，在经济效益方面，这是互相矛盾的。所以在工艺方面找到空气导入量及氮气量的最佳比例及最佳值，对提高干熄焦运行经济效益及提高企业利润至关重要。依据2012年公司生产统计数据，我公司的干熄焦烧损率达到了1.8%，在保证最大经济效益的基础上，合理有效干熄焦烧损率是一亟待解决的问题。

1.2 研究方案

干熄焦系统生产过程，炽热焦炭、气体循环系统之间的能量交换和化学反应很是复杂。针对降低干熄焦烧损，保证最大干熄经济效益的研究方案有以下几步：

（1）干熄焦烧损的理论分析；

（2）不同条件下干熄焦烧损率的测算及最优干熄焦烧损的探讨。

1.3 干熄焦系统焦炭烧损的化学反应及分析

在干熄焦生产过程中，循环气体主要由氮气、二氧化碳、一氧化碳、氧气、氢气和水蒸气等构成，当循环气体经过干熄炉内冷却段的红热焦炭时，其中的非惰性气体成分将进行相应的化学反应，并根据反应性质产生和释放热量，干熄焦系统内可能发生的化学反应如表2所示。

就反应类型分类，干熄焦生产过程中存在均相反应和非均相反应两种反应。非均相反应由于相变，会导致循环气体总量的变化，均相反应由于没有发生相变，气体循环总量不会发生变化，但气体组分含量会发生调整变化。

干熄焦循环系统的基本反应中，根据式C的参与状态，可区分为一次反应和二次反应两种，表中反应（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）由C直接反应，归类为一次反应，其中（4）反应需要在一定压力下才能实现，干熄焦生产过程中系统压力正压最高为5Kpa，因此干熄焦系统内没有C的加氢气化反应。（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）均为C的燃烧反应，反应产物包括CO2、CO、H2，构成了干熄焦循环气体主要组分。在一定条件下，CO2、CO、H2发生了（7）、（8）、（9）、（10）反应。因为需要催化剂催化作用，所以反应（10）在干熄焦系统内不会发生。由此可以看出，干熄焦系统内反应为复杂循环反应燃烧反应产物是其它反应的反应物，而其他反应产物又是燃烧反应的反应物。

由上述分析，C的消耗反应主要是在与O2、CO2、H2O之间发生的反应。而且一次反应与二次反应反复出现，并且反应之间有着一定的关联，所以干熄焦系统碳的烧损反应分析很复杂。但与循环气体中的水分、氧气、二氧化碳组分有着直接的关系。

2 关于干熄焦炭实际烧损的效益分析

2.1 干熄焦炭烧损研究方法

2.1.1 干熄焦炭烧损的计算方法的确定

该文依据实际统计数字，研究干熄焦的烧损。设干熄焦碳烧损率为S，则以下式子：其中M1为装入干熄焦炉焦炭重量（通过提升井重力传感器采数），M2为排出干熄焦炉焦炭重量（通过皮带秤累计采数），M3为干熄焦除尘灰重量（通过销售地磅采数）。

2.1.2 干熄焦炭烧损的研究方案

研究分析最大氮气量条件下、最大空气量条件下、最大干熄焦锅炉入口温度条件下的综合效益，在此基础上确定最佳的操作方法。

2.2 不同工况条件下的干熄焦烧损综合收益分析

在满足正常生产的条件下，分别在最大氮气量条件下（1）、最大空气量条件下（2）、最大干熄焦锅炉入口温度条件下（3）计算统计一周的干熄焦烧损率，结果如表3所示。

表3中的综合收益是三种不同条件下，处理每吨焦炭的综合收益。计算方法是按照发电量收益（每度电0.5元）减去氮气消耗量（每立方0.4元）消耗，再减去焦炭烧损（每吨1000元）消耗，最后与焦炭总量相比。

3 结语

通过分析三种不同条件下的综合收益，结合干熄焦生产实际，可以得出以下结论：

（1）焦炭烧损综合收益取决于电价、氮气消耗量、烧损焦炭（焦粉）价格水平。目前市场条件下，焦炭烧损具有一定综合收益。

（2）在当前市场条件下，导入最大氮气量的综合收益最低，干熄焦炉处理每吨焦通过烧损增加的收益为3.64元；保持干熄焦锅炉最大入口温度综合效益最高，干熄焦炉处理每吨焦通过烧损增加的收益为9.43元。

（3）在最大空气量条件下，焦炭烧损率最大，为2.5%，这种条件下，焦炭烧损的综合收益受价格因素影响最大。

（4）我公司干熄焦锅炉最大入口温度为960 ℃，温度超过960 ℃时，干熄焦锅炉炉管会发生蠕变影响使用寿命。正常生产条件下，要求温度在960 ℃以下，综合考虑上述条件，干熄焦正常烧损率应保持在1.2%～1.8%。所以最佳干熄焦操作方法是，保证干熄焦烧损最低的前提下，增加干熄焦锅炉入口温度。

参考文献

[1] 葛海标，蒋泽义，刘建伟.干熄焦系统优化操作与控制[J].燃料与化工，2010（4）.

[2] 罗时政，康春清，祝仰勇，等.干熄焦循环气体对焦炭烧损的影响分析[J].山东冶金，2010（1）.

[3] 杨太宝，牛爱宁，李训智.150t/h干熄焦系统焦炭烧损率的控制[J].燃料与化工，2010（4）.endprint

摘 要：在干熄焦焦炭烧损的理论分析前提条件下，通过实际数据统计，研究分析了最大氮气量条件下、最大空气量条件下、最大干熄焦锅炉入口温度三种条件下的综合效益，结果表明最佳干熄焦操作方法是，保证干熄焦烧损最低的前提下，增加干熄焦锅炉入口温度。

关键词：干熄焦 烧损率 综合分析

中图分类号：TQ52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0053-02

近年来，随着干熄焦技术在国内的大力推广，干熄焦装置的数量也越来越多，截止2010年底，全国已有干熄焦装置100余套，处理能力9000多万t，干熄焦焦炭已成为冶金焦炭中的主流。随着焦炭干熄化程度进一步增长，焦炭烧损率的问题已成为焦化行业不容忽视的问题。鞍山焦耐院及新日联设计的干熄焦装置焦炭烧损率的设计值为0.9%左右，而大多数国内焦化厂的焦炭烧损率远远高于这个值。按照2010年底的全国干熄处理能力来算，2%的焦炭烧损就是180多万t，严重浪费了能源，并且随着更多干熄焦装置的投入运营，焦炭烧损的量将会更多，控制干熄焦焦炭烧损已成为刻不容缓的问题。该文依据干熄焦生产工艺，在安全控制范围内，综合分析了干熄焦焦炭烧损。

1 干熄焦焦炭烧损的理论分析

1.1 干熄焦焦炭烧损的必然性

干熄焦循环气体系统具有独特的危险性，为保证操作人员的人身安全和干熄焦装置的运行安全，就要保证循环系统的严密和控制易燃易爆气体成分的含量（循环气体成分见表1）。

干熄焦生产工艺中控制一氧化碳和氢气等可燃气体成分的方法有两种，一种是充氮法，一种是导入空气燃烧法。充氮法是干熄炉的循环气体入口导入氮气，稀释循环气体中的易燃易爆气体，同时放散掉相应量的循环气体；导入空气燃烧法是在连续升温后的循环气体流经环形烟道时，导入适量的空气，用空气中的氧气燃烧掉部分易燃易爆气体，同时放散掉相应量的循环气体。在实际生产过程中，为保证干熄焦锅炉入口温度在880～960 ℃，从而保证干熄焦生产系统的最大经济效益，通常充氮法和导入空气燃烧法同时使用。

上述工艺要求表明，在正常的干熄焦生产过程中，焦炭的烧损是必然的，干熄焦设计说明里讲明一般情况焦炭烧损率为0.9%。焦炭的烧损带来的后果是降低干熄焦炭产量，但是烧损焦炭产生的热量会增加蒸汽的产量，在经济效益方面，这是互相矛盾的。所以在工艺方面找到空气导入量及氮气量的最佳比例及最佳值，对提高干熄焦运行经济效益及提高企业利润至关重要。依据2012年公司生产统计数据，我公司的干熄焦烧损率达到了1.8%，在保证最大经济效益的基础上，合理有效干熄焦烧损率是一亟待解决的问题。

1.2 研究方案

干熄焦系统生产过程，炽热焦炭、气体循环系统之间的能量交换和化学反应很是复杂。针对降低干熄焦烧损，保证最大干熄经济效益的研究方案有以下几步：

（1）干熄焦烧损的理论分析；

（2）不同条件下干熄焦烧损率的测算及最优干熄焦烧损的探讨。

1.3 干熄焦系统焦炭烧损的化学反应及分析

在干熄焦生产过程中，循环气体主要由氮气、二氧化碳、一氧化碳、氧气、氢气和水蒸气等构成，当循环气体经过干熄炉内冷却段的红热焦炭时，其中的非惰性气体成分将进行相应的化学反应，并根据反应性质产生和释放热量，干熄焦系统内可能发生的化学反应如表2所示。

就反应类型分类，干熄焦生产过程中存在均相反应和非均相反应两种反应。非均相反应由于相变，会导致循环气体总量的变化，均相反应由于没有发生相变，气体循环总量不会发生变化，但气体组分含量会发生调整变化。

干熄焦循环系统的基本反应中，根据式C的参与状态，可区分为一次反应和二次反应两种，表中反应（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）由C直接反应，归类为一次反应，其中（4）反应需要在一定压力下才能实现，干熄焦生产过程中系统压力正压最高为5Kpa，因此干熄焦系统内没有C的加氢气化反应。（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）均为C的燃烧反应，反应产物包括CO2、CO、H2，构成了干熄焦循环气体主要组分。在一定条件下，CO2、CO、H2发生了（7）、（8）、（9）、（10）反应。因为需要催化剂催化作用，所以反应（10）在干熄焦系统内不会发生。由此可以看出，干熄焦系统内反应为复杂循环反应燃烧反应产物是其它反应的反应物，而其他反应产物又是燃烧反应的反应物。

由上述分析，C的消耗反应主要是在与O2、CO2、H2O之间发生的反应。而且一次反应与二次反应反复出现，并且反应之间有着一定的关联，所以干熄焦系统碳的烧损反应分析很复杂。但与循环气体中的水分、氧气、二氧化碳组分有着直接的关系。

2 关于干熄焦炭实际烧损的效益分析

2.1 干熄焦炭烧损研究方法

2.1.1 干熄焦炭烧损的计算方法的确定

该文依据实际统计数字，研究干熄焦的烧损。设干熄焦碳烧损率为S，则以下式子：其中M1为装入干熄焦炉焦炭重量（通过提升井重力传感器采数），M2为排出干熄焦炉焦炭重量（通过皮带秤累计采数），M3为干熄焦除尘灰重量（通过销售地磅采数）。

2.1.2 干熄焦炭烧损的研究方案

研究分析最大氮气量条件下、最大空气量条件下、最大干熄焦锅炉入口温度条件下的综合效益，在此基础上确定最佳的操作方法。

2.2 不同工况条件下的干熄焦烧损综合收益分析

在满足正常生产的条件下，分别在最大氮气量条件下（1）、最大空气量条件下（2）、最大干熄焦锅炉入口温度条件下（3）计算统计一周的干熄焦烧损率，结果如表3所示。

表3中的综合收益是三种不同条件下，处理每吨焦炭的综合收益。计算方法是按照发电量收益（每度电0.5元）减去氮气消耗量（每立方0.4元）消耗，再减去焦炭烧损（每吨1000元）消耗，最后与焦炭总量相比。

3 结语

通过分析三种不同条件下的综合收益，结合干熄焦生产实际，可以得出以下结论：

（1）焦炭烧损综合收益取决于电价、氮气消耗量、烧损焦炭（焦粉）价格水平。目前市场条件下，焦炭烧损具有一定综合收益。

（2）在当前市场条件下，导入最大氮气量的综合收益最低，干熄焦炉处理每吨焦通过烧损增加的收益为3.64元；保持干熄焦锅炉最大入口温度综合效益最高，干熄焦炉处理每吨焦通过烧损增加的收益为9.43元。

（3）在最大空气量条件下，焦炭烧损率最大，为2.5%，这种条件下，焦炭烧损的综合收益受价格因素影响最大。

（4）我公司干熄焦锅炉最大入口温度为960 ℃，温度超过960 ℃时，干熄焦锅炉炉管会发生蠕变影响使用寿命。正常生产条件下，要求温度在960 ℃以下，综合考虑上述条件，干熄焦正常烧损率应保持在1.2%～1.8%。所以最佳干熄焦操作方法是，保证干熄焦烧损最低的前提下，增加干熄焦锅炉入口温度。

参考文献

[1] 葛海标，蒋泽义，刘建伟.干熄焦系统优化操作与控制[J].燃料与化工，2010（4）.

[2] 罗时政，康春清，祝仰勇，等.干熄焦循环气体对焦炭烧损的影响分析[J].山东冶金，2010（1）.

[3] 杨太宝，牛爱宁，李训智.150t/h干熄焦系统焦炭烧损率的控制[J].燃料与化工，2010（4）.endprint