摘要：本文通过理论计算并结合实践，探讨焦炭烧损率与干熄焦蒸汽产量的关系，指出了最合理的烧损率及其控制手段，这对焦化厂干熄焦系统有较好的推广价值。

    1  问题的提出
    武钢焦化公司目前拥有两套与2×55孔6m焦炉配套的140t/h干熄焦装置，均引进日本新日铁技术并由国内科研单位转化设计，分别于2003年12月和2005年11月投产，设计回收焦粉20900t/a；焦炭烧损量10556t/a。
结合数年来的统计数据看，焦粉产率及焦炭烧损率均大于设计值。因此，探讨焦炭烧损与蒸汽发生量的关系，在保证干熄焦蒸汽产量的前提下有效控制焦炭烧损率将成为干熄焦系统急待解决的问题。
    2  焦炭烧损率的研究
    2.1焦炭烧损率的理论计算
   （1）干熄炉的热平衡计算。从热平衡角度来看，干熄焦热量收入项目主要包括红焦带入干熄炉的热量、焦炭挥发分燃烧产生的热量及焦炭烧损产生的热量。
    ① 红焦装入量为2890t/d，红焦温度约为1050℃，在干熄炉系统充分吸收红焦显热，且没有空气导入的情况下，根据能量守恒原理d在理论上红焦显热有下列关系：
        Q1＝4.1868×1000×0.36908×1050×2890＝4.69×109kJ
    ② 装入红焦挥发分1.31％，排出冷焦挥发分0.85％，则挥发分显热为：
        Q2＝4.1868×1000×（1.31％－0.85％）×8000×2890＝4.45×108kJ
    ③ 焦炭燃烧产生的热量为33850kJ/kg，设烧损率为x，则焦炭烧损产生的热量为：
        Q3＝33850×2890×1000x＝9.7826×1010x kJ
    ④ 干熄炉系统传热效率为定值83％，则循环气体从干熄炉带入锅炉的总热量为：
       Q4＝（Q1＋Q2＋Q3）×83％＝(4.69×109＋4.45×108＋9.7826×1010x)×83％＝（4.262×109＋8.1196×1010x）kJ
   （2）锅炉的热平衡计算
    ① 已知参数：450℃过热蒸汽焓3323kJ/kg,105℃锅炉给水焓436kJ/kg，256℃炉水焓1135kJ/kg，锅炉排污率2％，设定蒸汽产量为yt/d，则生产蒸汽所消耗的热量为：
       Q5＝（3323－436）×1000×y+(1135-436)×1000×2％×y＝2.901×106y kJ
    ② 余热锅炉的散热系数qe取1.2％，则余热锅炉散失于周围大气中的热量为：
       Q6＝Q5×qe＝2.887×106y×1.2％＝3.481×104y kJ
    ③ 根据能量守恒定理得出：Q4＝Q5＋Q6
    即：4.262×109＋8.1196×1010x＝2.901×106y＋3.481×104y kJ
    整理得：y＝276.57x＋1451.71                              （1）
    由上式可得出，干熄焦余热锅炉的蒸汽产量与焦炭烧损率成一次线性关系，140t/h处理能力的干熄焦蒸发量一般在70t/h左右，则日蒸汽产量为1680t，代入上式可求得烧损率为0.825%，即烧损率控制在0.825%时，既可保证蒸汽产量，又可避免因焦炭的过量烧损而降低了焦炭产量。

    2.2 实际运行情况
    焦炭烧损率可通过以下公式计算：
    焦炭烧损率＝（干熄炉焦炭装入量－排焦量－焦粉产量）/干熄炉焦炭装入量×100%
   其中，干熄炉焦炭装入量和焦粉产量（包括干熄焦本体除尘及环境地面除尘焦粉产量）都可获得较为精确的数据
干熄焦余热锅炉所产蒸汽通过孔板流量计计量，焦粉产量通过地磅计量，统计结果表明，干熄焦系统焦粉产量与蒸汽产量呈线性关系，如图1所示。
    当干熄焦的余热锅炉产蒸汽量为1680吨时，由式（1）得，焦炭烧损率为0.825%。而由实际统计结果得出的图1来看，此时焦粉产率为2.06%。因此，可以通过焦粉产率来控制焦炭烧损率。如果焦粉产率异常升高，则系统焦炭烧损率必有异常上升，这时应该从可燃性气体成分控制的真实性及系统的密封性方面查找原因。

     2.3焦炭烧损的原因和控制方法
    （1）可燃气体成分的控制。经由空气导入阀向干熄炉环形烟道内导入空气，首先被烧掉的是循环气体中的可燃气体如CO、H2、CH4，其次是焦粉，最后为小粒径焦炭。因此，可以通过控制可燃气体含量来控制焦炭（焦粉）的烧损率。当导入空气量大时，可燃气体含量低，焦粉的烧损量就大，自然烧损率就高，反之亦然。因此，适当提高H2和CO含量的控制范围可以起到降低烧损率的作用。
   （2）气体循环系统的密封性。若干熄焦气体循环系统的正压段（即循环风机出口至干熄炉入口）泄漏，容易造成预存段压力较正常值低，同时损失循环气体，造成N2的浪费。若负压段（干熄炉出口至循环风机入口）泄漏，循环系统内就因漏进空气而造成预存段压力较正常值高，同时吸入大量空气使循环系统内O2含量上升，造成焦炭烧损，因此，气体循环系统良好的气密性是干熄焦生产顺行、经济效益显著的必要条件。
   （3）预存段压力的控制。为防止装焦开启炉盖时炉内气体冒出或外界空气大量吸入干熄炉内烧损焦炭，同时为保持循环系统压力的稳定性，干熄炉预存段压力的理想控制值为0Pa。但在实际生产中该值是相当难以控制的，为便于调节和保证系统的安全运行，生产中将压力值控制在±50Pa的范围内。
    当生产中设定值为正压时，部分滞积在干熄炉炉顶空间的可燃气体通过炉顶放散燃烧后排入大气中，造成了热能的浪费。一般情况下，为充分利用这部分热能，提高干熄焦的热效率，将干熄炉预存段压力在规定范围内设定为负压，打开炉顶放散阀，吸入少量空气，在干熄炉的顶锥段将滞积在炉顶空间的可燃气体燃烧，释放出的燃烧热传递给循环气体，既可提高锅炉入口的循环气体温度，也降低了干熄焦系统的热损失，并且还可以起到稳定预存段压力的作用，给预存段压力调节阀的调节留下了余地。
    3  烧损率与锅炉入口温度及蒸汽发生量的关系
    3.1锅炉入口温度与蒸汽发生量的理论计算
   （1）当锅炉入口温度为900℃时,循环气体各组分含量及各组分平均比热容见表1和表2。

                  表1    900℃循环气体中各组分的含量