日本焦炉新技术纵观

焦炭是高炉炼铁的热源，而且是不可或缺的铁矿石的还原剂。日本古代制铁法“风箱制铁”，以砂铁为原料，用木炭作还原剂，生产铁。但是，为了工业化生产铁需要大量的木材。因此，17世纪英国开始使用高强度热量大的煤。之后的1735年，英国率先开始使用焦炭硫铁。

　　1894年，日本在釜石首次成功地使用焦炭进行高炉炼铁，使用的是用北海道夕张煤制造的焦炭。但是，在当时用日本产的煤制造的焦炭质量差，高炉操作时常出现不顺的情况。

　　高炉操作和焦炭的关系密切。而且，生产焦炭的焦炉处于炼铁工序的上游，焦炉的耐久性和生产效率低下对后面生产工序的影响是重要的，仍在继续长期性地研究。

　　2 焦炉的结构

　　焦炉是用大量的耐火砖砌筑的长约150m的巨大构造物。炭化室和燃烧室交互配置，一座焦炉约有100孔。在下部炉体有回收余热的蓄热室。操作时，燃烧室的温度为1200-1350℃，蓄热室为900-1200℃。

　　炭化室和燃烧室使用的耐火砖是硅砖。在高温下，硅砖也可以发挥良好的耐压强度和热传导性。硅砖温度高容积稳定，温度低则急剧收缩，砖内产生龟裂。焦炉一旦点火后几十年的时间里一直保持高温连续运行状态。

　　焦炉有装煤的炭化室和燃烧煤气供热的燃烧室。为了将煤制成焦炭，将煤密闭在炭化室中，用来自燃烧室的热（约1200℃）间接加热，燃烧约20小时。将该反应过程称为“干馏”。在此期间，煤在400℃以下保持煤的状态，但在约350℃开始热分解，产生挥发分。400℃以上释放出大量的挥发分，煤软化熔融，产生分子重新排列。到500℃附近，由于缩聚作用熔融物固化，半焦组织形成。温度进一步上升，氢作为热分解气体释放，促进缩聚反应，约900℃完成结焦。在此期间，生成焦炉煤气（氢、甲烷等）和焦油等。蒸馏焦油获得轻油和沥青。打开炭化室两侧的炉盖向外面推出干馏的红焦。推出的焦炭采用CDQ进行熄焦，利用余热。

　　焦炉的寿命在40年左右。现在日本使用的焦炉基本是在高度经济增长期建设的，已经运行了近40年，*长的焦炉达到了46年。因此，今后焦炉将集中迎来更新期。

　　由于焦炉的老化，炉体损伤加快，热效率降低。结果，需要大量的能源，CO2排放量也增加。这样的话就需要新建焦炉，建设一座焦炉需要数百亿日元的费用，造价非常高。各钢铁公司为了减轻建设焦炉的负担，在进行各种研究。代表性的方法有两个，一个是新一代焦炉的研究；另一个是延长焦炉寿命的技术开发。