日本是现代室式焦炉炼焦先进技术应用最多、最完善的国家之一。日本现生产的焦炉全部实现了加热自动控制；新日铁大分厂、川崎公司干叶厂、住友公司鹿岛厂等已实现焦炉机械(四大车)完全自动化、现场无人操作；干熄焦基本普及；各炼焦厂普遍采用了煤调湿、煤预热、配型煤、选择粉碎等炼焦煤预处理技术。而由于日本现有焦炉老化，随着本世纪初焦炉退役高峰的到来，焦炭供应出现短缺形势。而且，现有炼焦工艺还面临许多有待解决的问题，比如如何提高煤炭资源的利用率，如何改善对环境的不良影响等。因此，针对节能和环保的要求，日本钢铁联盟于1994年携手日本煤炭利用中心共同启动了一项为期9年的SCOPE21（即21世纪高产无污染大型焦炉）工程，旨在面向21世纪对焦炉的生产率和环保性能进行革新。历经基础科研和比例试验，该工程已经进行了中试生产。
一、SCOPE21工程的总体情况
根据现有炼焦工艺的生产流程，SCOPE21工程将其工艺过程，划分为三大块，即煤炭快速加热，煤炭快速炭化和焦炭中温精炼，见图1所示。SCOPE21工程的目标在于实现每个工艺过程的功效最大化，并开发出一种高度协调的新型炼焦工艺。
图1 SCOPE21炼焦工艺示意图
1— 气动预加热器；2—热压块机；3—流化床干燥器；4—热气发生器；5—炼焦室；
6—煤炭精炼室；7—再生器；8—焦炉烟囱
SCOPE2l的特点是将煤干燥、煤预热、粉煤热压成型、管道化装煤、快速中温炭化、焦炭炉外高温处理、于熄焦等技术集于一个系统中。
二、SCOPE2l涉及的一些基本技术
(一) 有效利用煤炭资源
通过快速加热提高炼焦煤的焦化特性，并通过对细煤部分进行干燥和压块处理增加其堆密度，以改善焦炭的质量。如图2所示，通过上述方法，可以把劣质煤的利用率从过去传统工艺的20％提高到50％。
图2 SCOPE21劣质煤用量增加示意图
(二)高效炼焦技术
对入炉煤加以预热，采用热传导率高的炉砖，并降低焦炭的出炉温度也可以缩短炼 焦时间。图3是采用传统工艺和SCOPE21工艺炼焦时加热时间的对比示意图。
图3 SCOPE21与传统工艺炭化时间对比示意图
具体地说，煤炭预热工作温度为350℃～400℃，焦炉炭化室温度为800℃，干熄焦二次加热温度为1000℃。通过这种加热方法，与传统工艺相比，SCOPE21工艺能将生产率提高到3倍。
(三)节能技术
节能技术致力于降低炭化所需的热量，通过高温预热煤炭提高炭化过程的初始温度， 同时采用中温炭化降低焦炭的出炉温度。此外，该技术还回收利用炭化过程中所产生的荒煤气及烟囱中排放的废气的潜热。
(四)环保技术
改善环保水平可以通过采用密封结构传送煤炭、焦炭来实现，同时避免焦炉漏气，通 过提高焦炉加热系统的性能降低氮氧化物的排放量。
三、中试厂的建设
表10—1列出了中试厂的主要技术参数。煤炭预加热器的参数依据了比例试验的结果。炼焦炉的情况如下：炉室长度为8米，几乎是预期工业设备的长度的一半，其高度为7.5米，宽435／465毫米。由于焦炭精炼测试时采用的是现有干熄焦设备，所以没有安装焦炭精炼装置。中试厂于1999年开始建设，于2002年初竣工，中试持续至2003年。
表10—1 中试设备主要参数
主要设备
基 本 参 数
流化床
煤处理量：6干吨/小时，流化床尺寸：W 0.5m XL 7m XH 5.5m
气动预加热器
煤处理量：6干吨／小时(粗煤)， 2.4干吨/小时(细煤)
塔身尺寸： 中0.77m XH 25m
热压块机
型号：双滚筒型 模子：Massec型(18cc)
生产能力：2.4t／h
滚筒尺寸：ф1200mm X W87mm
热煤传送器
链式传送器
传送能力：8t／h，倾角：45°
单向流动传送器
管道尺寸：ф200A 管长：29m 能力：350t／h
焦炉
高度：7.5m，长度：8m，宽度：450mm
砖：高密度硅砖，热传导率：2.3kcal／mhk
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