炼焦工艺及成焦过程分析毕业论文.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：炼焦工艺及成焦过程分析 姓 名： 编 号： 2011年4月15日 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 专业 煤炭深加工与利用 任 务 下 达 日 期 2011 年 02 月 24 日设计（论文）开始日期 2011 年 02 月 27 日设计（论文）完成日期 2011 年 04 月 15 日设计（论文）题目： 炼焦工艺及成焦过程分析 A·编制设计 以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到950左右，经高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺。B·设计专题（毕业论文） 炼焦工艺及成焦过程分析 指 导 教 师 （老师） 系（部）主 任 （主任） 2011年04月15日 摘 要 炼焦生产，基本原料是炼焦煤。将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭.这种煤热解过程通常称为煤的干馏。将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后，在炼焦炉内进行高温干馏，可以得到焦炭和荒煤气。将荒煤气进行加工处理，可以得到多种化工产品和焦炉煤气。 为保证焦炭质量，选择炼焦用煤的最基本要求是挥发分、粘结性和结焦性；绝大部分炼焦用煤必须经过洗选，以保证尽可能低的灰分、硫分和磷含量。选择炼焦作煤时，还必须注意煤在炼焦过程中的膨胀压力。用低挥发分煤炼焦，由于其胶质体粘度大，容易产生实高膨胀压力，会对焦炉砌体造成损害，需要通过配煤炼焦来解决。产品和用途:煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油煤气和化学产品3类。关键词：炼焦 焦炭 配煤 ABSTRACTCoke production, the basic raw material is coking coal. The coking coal in a sealed oven heated to high temperatures in isolation from the air moisture and adsorbed gases released, followed by decomposition of gas and tar, and the rest as the main body of the coke carbon. This coal pyrolysis process is commonly called dry distillation of coal. After washing all kinds of coking coal with a certain proportion after the high temperature pyrolysis furnace coke, coke and raw gas can be obtained. The raw gas to the processing, can be a variety of chemical products and coke oven gas. To ensure the quality of coke, coking coal choose the most basic requirement is volatile, bond and coking property; most of the coking coal washing must be to ensure the lowest possible ash, sulfur and phosphorus content. Select for coal coking, it is also important to note in the coking coal in the process of expansion pressure. Coking coal with low volatile, due to its gelatinous body viscosity, easy to produce real high inflation pressures, would cause damage to masonry oven, coking coal blending need to resolve. Products and uses: The coking coal products after the coke, coal tar gas and chemical products in Class 3.Keywords : Coking Coke Blending目录1绪论31.1炼焦工艺简述31.2炼焦原理31.3炼焦方法41.4机械化炼焦炉及其主要附属设备51.5炼焦用煤的选择61.6焦化生产的工艺流程62文献综述72.1 炼焦工艺发展简史72.2炼焦的产品72.3结焦机理82.4焦炭处理93炼焦煤料的预处理技术103.1炼焦煤103.2焦炭基础知识113.3焦炭的质量指标123.4炼焦配煤134炼焦炉164.1焦炉构造164.2焦炉类型164.3砌炉和烘炉174.4护炉175炼焦炉的机械设备205.1机械化炼焦炉205.2操作机械设备206炼焦炉的生产操作236.1焦炉的生产操作236.2装煤与推焦操作236.3对装煤和推焦的要求256.4特殊操作266.5熄焦与筛焦操作287结焦过程分析307.1炼焦原理307.2炼焦用煤的选择317.3化学产品的回收13317.4炼焦化学产品的组成327.5焦炭的物理机械性质338结论及建议358.1结论358.2建议36致 谢37参考文献381绪论1.1炼焦工艺简述将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后，在炼焦炉内进行高温干馏，可以得到焦炭和荒煤气。将荒煤气进行加工处理，可以得到多种化工产品和焦炉煤气。焦炭是炼铁的燃料和还原剂，它能将氧化铁(铁矿)还原为生铁。焦炉煤气发热值高，是钢铁厂及民用的优质燃料，又因其含氢量多，也是生产合成氨的原料。 焦炭主要用于高炉冶炼，其次供铸造，气化，有色金属生产和制电石，它们对焦炭有着不同的要求，其中高炉炼铁对其用焦(冶金焦)的质量要求是相当高的。 冶金焦在高炉冶练过程中起着热源、还原剂、支承物三大作用。高炉炼铁过程发生一系列复杂的物理，化学变化。最主要是铁矿石(氧化铁)转化为金属铁。高炉状况的顺行，焦比，冶炼强度的高低，生铁含硫、磷、硅成分的多少等等，冶金焦都起着很重要的作用，冶金焦是高炉生产不可缺少的主要原料之一。要生产优质冶金焦，必须合理地选择和准备炼焦用煤，正确地掌握炼焦操作炼焦原理及工艺流程。11.2炼焦原理 1.2.1炼焦生产基本原料是炼焦煤。将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭。这种煤热解过程通常称为煤的干馏。煤的干馏分为低温干馏，中温干馏和高温干馏三种。它们的主要区别在于干馏的最终温度不同，低温干馏在500-600，中温干馏在700-800，高温干馏在900-1000。目前的炼焦炉绝大多数属于高温炼焦炉，主要生产冶金焦，炼焦煤气和炼焦化学产品。这种高温炼焦过程，就是高温干馏。1.2.2炼焦煤的热解过程 炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭，它具有下列特性：当被加热到400左右，就开始形成熔融的胶质体，并不断地自身裂解产生出油气，这类油气经过冷凝，冷却及回收工艺，得到各种化工产品和净化的焦炉煤气。当温度不断升高，油气不断放出，胶质体进一步分解，部分气体析出，而胶质体逐渐固化成半焦，同时产生出一些小气泡，成为固定的疏孔。温度再升高，半焦继续收缩，放出一些油气，最后生成焦炭。21.3炼焦方法 1.3.1机械化焦炉生产 煤料从炉顶部的装煤孔或机侧（捣固焦）装入炭化室，由两侧燃烧室传来的热量，将煤料在隔绝空气的条件下加热至高温。加热过程中，煤料熔融分解，所生成的气态产物由炭化室顶端部的上升管逸出，导入煤气净化处理系统，可得到化学产品及煤气；残留在炭化室内的固化成焦炭。煤料分解固化过程完成后，将炭化室两侧的炉门打开，用推焦机将焦炭推出，落入熄焦车（或干法熄焦装置）。赤热的焦炭可用水熄灭，或用惰性气体将余热导走，冷却后即得到可使用的焦炭。机械化焦炉（顶装）目前国内采用炉型主要有 JN型、 JNX型、以及58型、66型、70型，另外还有一种3号简易焦炉。1.3.2土法炼焦 炼焦煤（多为单种焦煤，配煤，焦肥煤）在普通粘土砖窑炉内（目前国内多用75型、89型、91型、95型、96型、赵城连体炉）以土法炼焦工艺生产的可燃固体产物。在炉窑内不隔绝空气的条件下，借助窑炉边墙的点火孔人工点火，将堆放在窑内的炼焦煤点燃，靠炼焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热（直接火加热部分）；煤燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤裂解产物形成的热气流，经窑室侧壁的导火道继续燃烧，并将部分热传入窑内（间接加热部分）。高温燃气流（800）则夹带着未燃尽的煤裂解物-化学产品排入大气。这个过程延续811天，焦炭成熟，从人工点火孔注水熄焦，冷炉，扒焦。 土法炼焦结焦周期长，成焦率低，煤耗高，焦炭灰分高（燃烧一部分煤造成的）。炼焦化学产品或被烧掉或随高温废气流排入大气，不仅不能综合利用炼焦煤，还对大气造成严重污染。61.3.3型焦 型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤，再经炭化处理制成的，也有把型煤经氧化热处理或型焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦。根据处理的工艺方式，可分为冷压型焦和热压型焦。1.3.4其它工艺生产 其它工艺生产焦炭，主要有连续徊转窑，立式炉等炉型生产的焦炭。1.4机械化炼焦炉及其主要附属设备 1.4.1焦炉炉体 焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成的，分成一至四个相连接的部分：炉顶，炭化室（两侧是燃烧室），斜道，蓄热室。炉顶区设有炭化室装煤孔，燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入集气系统的上升管孔等。炭化室是窄长的方型室，用以容纳煤料。煤料可由装煤孔或机侧（捣固炼焦）装入。燃烧室在炭化室两侧，煤气在其内燃烧，燃烧产生的热量，经炭化室-燃烧室墙传入炭化室，将煤料加热至高温炼成焦炭。斜道是蓄热室，燃烧室火道间的气流通道。蓄热室在炭化室及燃烧室下部，内填充有带孔的格子砖。当下降气流时，燃烧产生的高温废气流将格子砖加热，交换成上升气流时，使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧室。一座焦炉由数十孔炭化室组成。1.4.2煤塔 设在焦炉两炉组之间，贮存已粉碎好的炼焦配煤。1.4.3操作机械 装煤车：顶装焦炉的装煤车设在炉顶，其作用是从煤塔取出一定重量的煤料，通过炭化室顶部装煤孔卸入炭化室内。推焦机：顶装焦炉的推焦机有几种作用-炭化室装煤完毕后，煤落在室内成锥形，由推焦机上的平煤杆将煤推平、打开、清扫与关闭机侧的炉门，将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的熄焦车上。装煤推焦车：装煤推焦车为捣固焦炉专用机械，其作用是将由捣固机捣成的煤饼推入炭化室，打开与关闭机侧炉门，将成熟的焦炭推到熄焦车上。拦焦车：拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上，并打开，清扫与关闭焦侧的炉门。熄焦车（或干法熄焦装置）：接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水（或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽），将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦台上冷却。1.5炼焦用煤的选择 焦炭的物理性能和它的化学成分，主要取决于所用的煤种和炼焦方法。1.5.1洗煤（或精煤）。从原料煤带到焦炭中的灰分，硫和磷等杂质，对于炼铁是极为有害的。为了除去这些杂质，就需要对原煤进行洗选，洗选后所得净煤称为洗煤或精煤。91.5.2配合煤。焦煤能够单独炼成很好的焦炭，有的煤种本身虽不能单独炼成焦炭，但能与其它煤种配合炼成焦炭，这样，将不同煤种按适当比例配合，混匀后的煤料称为配合煤。1.5.3目前世界各国焦化厂几乎都用配合煤方法炼焦，即以焦煤配合其它煤种（一至五，六种）进行炼焦。其原因是：焦煤资源缺乏，用配合煤方法可以大量节约主焦煤。焦煤的结焦性虽好，但有的主焦煤在炼焦时膨胀压力较大，损害炉体，有的含杂质较多，用配合煤的方法可以解决上述问题。焦煤的价格较高，用配合煤炼焦可以降低焦炭成本。究竟哪些煤种能单独炼焦，什么样的配合煤比例能炼成优质焦炭，都要通过试验确定。1.6焦化生产的工艺流程 焦化生产的主要任务是生产优质的冶金焦供高炉冶炼使用，同时回收焦炉煤气及焦炉煤气中的化工产品，焦化生产工艺流程有多种。2文献综述2.1 炼焦工艺发展简史中国明代以前就已采用土窑炼焦，并用焦炭冶铁。到20世纪初，经过发展的土窑有圆窑和长窑两种，前者适用于地下水位不高、煤结焦性较好的地区；后者因炉底高于地面，操作受地下水的影响较小，结焦时间较短，适用于多雨而煤结焦性略差的地区。土窑的特点是结焦室和燃烧室不分开，炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供，因而成焦率低，焦炭灰分高，结焦时间长(约812昼夜),化学产品不能回收利用，对大气污染严重。后经改进，出现一种带固定拱顶的圆窑，称为蜂窝式炼焦炉。每孔炉的装煤量57吨，结焦时间4872小时。焦炭在炉内熄火，最初用人工出焦，后来改为机械化出焦。19世纪中叶出现了倒焰式炼焦炉。倒焰炉的炭化室和燃烧室用砖墙分开，但上部相通，使炭化室发生的煤气转入燃烧室，并从燃烧室上部引入空气，使煤气燃烧，火焰由上“倒焰”而下，经炉底烟道排入烟囱。这种炼焦炉不回收化学产品，加热用煤气量不能调节，结焦末期煤气产量小，供热不足。 中国明代以前就已采用土窑炼焦，并用焦炭冶铁。到20世纪初，经过发展的土窑有圆窑和长窑两种，前者适用于地下水位不高、煤结焦性较好的地区；后者因炉底高于地面，操作受地下水的影响较小，结焦时间较短，适用于多雨而煤结焦性略差的地区。土窑的特点是结焦室和燃烧室不分开，炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供，因而成焦率低，焦炭灰分高，结焦时间长(约812昼夜),化学产品不能回收利用，对大气污染严重。后经改进，出现一种带固定拱顶的圆窑，称为蜂窝式炼焦炉。每孔炉的装煤量57吨，结焦时间4872小时。焦炭在炉内熄火，最初用人工出焦，后来改为机械化出焦。72.2炼焦的产品2.2.1焦炭炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色金属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。 2.2.2煤焦油焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的3%4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。2.2.3煤气和化学产品氨的回收率约占装炉煤的0.2%0.4%,常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形试作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kj/m3左右，每吨煤约产炼焦煤气300400 m3，其质量约占装炉煤的16%20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。12.3结焦机理煤的有机质基本结构单元，是以芳香族稠环为主体，周围连接侧链杂环和官能团的大分子。煤在结焦过程中受热到350480，大分子剧烈分解，断裂后的侧链继续裂解,其中分子量小的呈气态,分子量适中的呈液态,分子量大的和不熔组分呈固态,相互渗透的三相物组成胶质体。煤的粘结性强弱，取决于胶质体的数量以及流动性和热稳定性。当温度继续升高到 450550时,液相产物进一步分解，其一部分又呈气态析出,剩余部分逐渐变稠，与分散的固相颗粒融成一体,最后缩聚并固化，形成半焦。在这过程中，气态产物通过胶质体逸出，产生膨胀压力，使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气孔。当温度进一步升高到7001000时,半焦主要析出气体，碳网继续缩聚，体积变小，焦质变硬，形成多孔的焦炭。这时，热解产物已无液相出现。由于半焦的收缩，各点的温度和升温速度不同，使收缩量和收缩速度不均，产生焦炭裂纹。2.4焦炭处理从炼焦炉出炉的高温焦炭,需经熄焦、凉焦、筛焦、贮焦等一系列处理。为满足炼铁的要求，有的还需进行整粒。2.4.1熄焦有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。前者是用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。后者是用180左右的惰性气体逆流穿过红焦层进行热交换，焦炭被冷却到约200，惰性气体则升温到800左右，并送入余热锅炉，生产蒸汽。每吨焦发生蒸汽量约400500公斤，干法熄焦可消除湿法熄焦对环境的污染，提高焦炭质量，同时回收大量热能，但基建投资大，设备复杂，维修费用高。 2.4.2凉焦 将湿法熄焦后的焦炭，卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。焦炭在凉焦台上的停留时间一般要30分钟左右，以蒸发水分，并对少数未熄灭的红焦补行熄焦。 2.4.3筛焦 根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。中国钢铁联合企业的焦化厂，一般将焦炭筛分成四级，即粒度大于40毫米为大块焦，4025毫米为中块焦，2510毫米为小块焦，小于10毫米为粉焦。通常大、中块焦供冶金用，小块焦供化工部门用，粉焦用作烧结厂燃料。 2.4.4贮焦 将筛分处理后的各级焦炭，分别贮存在贮焦槽内，然后装车外运，或由胶带输送机直接送给用户。 2.4.5整粒 将大于80(或75)毫米级的焦炭预先筛出，经切焦机破碎后再过筛，得到粒度8025(或7525)毫米级焦炭用于炼铁。这样可以提高焦炭粒度的均匀性，并避免大块焦炭沿固有的裂纹在高炉内碎裂，从而提高焦炭的机械强度，有利于炼铁生产。103炼焦煤料的预处理技术3.1炼焦煤焦炭：一种固体燃料，质硬，多孔，发热量高。用煤高温干馏而成，多用于炼铁。3.1.1焦炭的种类 焦炭通常按用途分为冶金焦（包括高炉焦、铸造焦和铁合金焦等）、气化焦和电石用焦等。由煤粉加压成形煤，在经炭化等后处理制成的新型焦炭称为型焦。 冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。中国制定的冶金焦质量标准（GB/T1996-94）就是高炉质量标准。11气化焦是专用于生产煤气的焦炭。主要用于固态排渣的固定床煤气发生炉内，作为气化原料，生产以CO和H2为可燃成分的煤气。气化过程的主要反应有： C+O2CO2+408177KJ CO2+C2CO-162142KJ C+H2OCO+H2-118628KJ C+2H2OCO2+2H2-75115KJ7因为产生CO和H2的过程均是吸热反应，需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供，因此气化焦也是气化过程的热源。气化焦要求灰分低、灰熔点高、块度适当和均匀。其一般要求如下：固定炭>80%；灰分1250摄氏度；挥发分<3.0%；粒度15-35mm和35mm两级。冶金焦虽可以用作气化焦，但由于受炼焦煤资源和价格等的限制，一般不用冶金焦制气。以高挥发分粘结煤为原料生产的气煤焦，块度小、强度低，不适用于高炉冶炼，但它的气化反应性好，可取代气化焦用于制气。 电石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热体用的焦炭。电石用焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200摄氏度）作用下，和石灰发生复杂的反应，生成熔融状态的炭化钙（电石）。其生成过程可用下列反应式表示： CaO+3CCaC2+CO-46.52KL 73.2焦炭基础知识3.2.1电石焦基础知识电石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热用的焦炭。电石用焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200）作用下，和石灰石发生复杂的发应，生成熔融状态的碳化钙（电石）。其生成过程可用下列发应式表示： CaO+3CCaC2+CO-46.52KJ 7电石用焦应具有灰份低、反应性高、电阻率大和粒度适中等特性，还要尽量除去粉末和降低水分。其化学成分和粒度一般应符合如下要求：固定碳大于84%，灰份小于14%，挥发份小于2%，硫份小于1。5%，磷分小于0.04%，水分小于1.0%，粒度根据生产电石的电弧炉容量而定： 电炉容量/KVA 粒度/mm 5000 3-12 5000-10000 3-15 10000-20000 3-18 20000 3-20 7粒度合格率要求在90%以上。 3.2.2铁合金焦基础知识铁合金焦是用于矿热炉冶炼铁合金的焦炭。铁合金焦在矿热炉中作为固态还原剂参与还原反应，反应主要在炉子中下部的高温区进行。以冶炼归铁合金为例，其反应式为SiO2（液）+2C（固）=Si（液）+2CO（气），随着反应的进行，焦炭中的固定碳不断消耗，主要以CO形式从炉顶逸出。焦炭灰份中的三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁和五氧化二磷等，部分或大部分被还原出来，进入合金中；未参加反应的部分进入炉渣。焦炭中的硫和硅生成硫化硅和二硫化硅后挥发掉。冶炼不同品种的铁合金，对焦炭质量的要求不一，生产硅铁合金时对焦炭质量要求最高，所以能满足硅铁合金生产的铁合金焦，一般也能满足其他铁合金生产的要求。 硅铁合金生产对焦炭的要求是：固定碳含量高，灰份低，灰中有害物质三氧化二铝和五氧化二磷等的含量要少，焦炭反应性好，焦炭电阻率特别是高温电阻率要大，挥发份要低，有适当的强度和食粮的块度，水分少而稳定。 中国冶标（YB/T034-92）规定了铁合金焦的技术要求，要求粒度为2-8mm，8-20mm，8-25mm。其他指标见表 型焦是由煤粉等原料加压成型煤，再经炭化等后处理制成的一种新型焦炭。型焦品种较多，按所用原料可分为褐煤型焦和无烟煤型焦等；按制备工艺可分为冷压型焦和热压型焦两类；按用途可分为高炉型焦和铸造型焦等。8 3.3焦炭的质量指标 焦炭的质量指标 焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在 4045%，铸造焦要求在3540%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40 值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。13如表3-1所示。转故试验完成后，用孔径为40mm和10mm的筛子筛分，大于40mm粒级的百分数为M40值，小于10mm粒级的百分数为M10值。我国冶金焦规定的强度指标见表3-2。 表3-1焦炭转鼓实验方法转鼓特性 焦炭试样 筛分 强度指标 5直径/长度（mm）转速（转/分）转数（转）重量（kg）粒度（mm）孔形筛孔(mm)耐磨强度（粒极mm/指标）抗碎强度（粒极mm/指标）1000251005060圆形4010M40表3-2我国冶金焦强度指标（%）5强度指标级冶金焦级冶金焦级冶金焦M40>80.0>76.0>72.0M10<8.0<9.0<10.0表3-3几个国家冶金用焦炭与精煤灰分国标（Ad）5国别中 国美国原苏联德国法国日本焦炭灰分（%）12.013.515.0<7.0<10.0<8.0精煤灰分（%）<12.55.56.58.08.56.07.0<7.06.68.03.4炼焦配煤3.4.1炼焦配煤的煤种4主要是焦煤，1/3焦煤，气煤，肥煤，气肥煤 ，瘦煤 ，贫瘦煤。褐煤它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。 长焰煤 它的挥发分含量很高，没有或只有很小的粘结性，胶质层厚度不超过5mm,易燃烧，燃烧时有很长的火焰，故得名长焰煤。可作为气化和低温干馏的原料，也可作民用和动力燃料。 不粘煤 它水分大，没有粘结性，加热时基本上不产生胶质体，燃烧时发热量较小，含有一定的次生腐殖酸。主要用作制造煤气和民用或动力燃料。 弱粘煤水分大，粘结性较弱，挥发分较高，加热时能产生较少的胶质体，能单独结焦，但结成的焦块小而易碎，粉焦率高。这种煤主要用作气化原料和动力燃料。 1/2中粘煤 它具有中等粘结性和中高挥发分。可以作为配煤炼焦的原料，也可以作为气化用煤和动力燃料。 气煤 挥发分高，胶质层较厚，热稳定性差。能单独结焦，但炼出的焦炭细长易碎，收缩率大，且纵裂纹多，抗碎和耐磨性较差。故只能用作配煤炼焦，还可用来炼油、制造煤气、生产氮肥或作动力燃料。 气肥煤 它的挥发分和粘结性都很高，结焦性介于气煤和肥煤之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学物质。最适合高温干馏制造煤气，更是配煤炼焦的好原料。 肥煤 具有很好的粘结性和中等及中高等挥发分，加热时能产生大量的胶质体，形成大于25mm的胶质层，结焦性最强。用这种煤来炼焦，可以炼出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但这种焦炭横裂纹多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小块。由于粘结性强，因此，它是配煤炼焦中的主要成分。 1/3焦煤 它是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤，具有很强的粘结性和中高等挥发分，单独用来炼焦时，可以形成熔融性良好、强度较大的焦炭。因此，它是良好的配煤炼焦的基础煤。 焦煤 具有中低等挥发分和中高等粘结性，加热时可形成稳定性很好的胶质体，单独用来炼焦，能形成结构致密、块度大、强度高、耐磨性好、裂纹少、不易破碎的焦炭。但因其膨胀压力大，易造成推焦困难，损坏炉体，故一般都作为炼焦配煤使用。 瘦煤具有较低挥发分和中等粘结性。单独炼焦时，能形成块度大、裂纹少、抗碎强度较好，但耐磨性较差的焦炭。因此，用它加入配煤炼焦，可以增加焦炭的块度和强度。贫瘦煤 挥发分低，粘结性较弱，结焦性较差。单独炼焦时，生成的焦粉很多。但它能起到瘦化剂的作用。故可作炼焦配煤使用，同时，也是民用和动力的好燃料。 贫煤 具有一定的挥发分，加热时不产生胶质体，没有粘结性或只有微弱的粘结性，燃烧火焰短，炼焦时不结焦。主要用于动力和民用燃料。在缺乏瘦料的地区，也可充当配煤炼焦的瘦化剂。 无烟煤 它是煤化程度最高的煤。挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强。通常作民用和动力燃料。质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料，以及制造电石、电极和炭素材料等。13.4.2配煤的意义有利于合理利用煤炭资源、降低焦炭成本。能够单独炼焦的肥煤、焦煤资源太少了，配煤可以使用一些弱粘结性甚至不粘煤。有利于得到用户需要的质量指标的焦炭，满足不同的用途。有利于炼焦生产操作，避免推焦困难。4炼焦炉4.1焦炉构造 现代炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室中煤料在隔绝空气条件下受热变成焦炭。一座焦炉有几十个炭化室和燃烧室相间配置，用耐火材料(硅砖)隔开。每个燃烧室有2030个立火道。来自蓄热室的经过预热的煤气（高热值煤气不预热）和空气在立火道底部相遇燃烧，从侧面向炭化室提供热量。蓄热室位于焦炉的下部，利用高温废气来预热加热用的煤气和空气。斜道区是连接蓄热室和燃烧室的斜通道。炭化室、燃烧室以上的炉体称炉顶，其厚度按炉体强度和降低炉顶表面温度的需要确定。炉顶区有装煤孔和上升管孔通向炭化室，用以装入煤料和导出煤料干馏时产生的荒煤气。还设有看火孔通向每个火道，供测温、检查火焰之用，根据检测结果，调节温度和压力。整座焦炉砌筑在坚固平整的混凝土基础上，每个蓄热室通过废气盘与烟道连接，烟道设在基础内或基础两侧，一端与烟囱连接。12图4-1 焦炉构造4.2焦炉类型一个炭化室又称为一个炉孔，一座炼焦炉由数十个炉孔组成。按加热系统的结构不同，现代炼焦炉有多种类型，大致可分为：双联火道式，上升气流火道和下降气流火道成对组合，整个燃烧室由若干组双联火道组成；两分火道式，整个燃烧室的半侧火道均走上升气流,另半侧火道均走下降气流；上跨焰道式,整个燃烧室的各火道分为若干组，通过上跨焰道与相邻燃烧室的火道组相联。炼焦炉的生产能力决定于炭化室的尺寸和结焦时间。4.3砌炉和烘炉炼焦炉主要部位由硅砖砌成，为使密封性好，要采用异形砖砌筑。通常一座大型炼焦炉要使用 400种以上的砖，甚至超过1000种。一座36孔容积为35.4米3的炼焦炉需用耐火材料约8400吨。要按照严格质量标准施工，并应在烘炉时充分考虑硅砖的性质，以保证运行良好并延长寿命。焦炉烘炉后，炭化室区域的膨胀近200毫米。烘炉的日膨胀率一般采取不大于0.035，烘炉天数为5060天。因炼焦炉烘炉时有较大的膨胀，某些与炉体相联接的设备和结构，要在烘炉末期炉体膨胀基本结束后，才最终进行联接、固定和密封。1图4-2 焦炉机械设备4.4护炉炼焦炉烘炉阶段由于硅砖的膨胀是非线性的，上下部位膨胀速度不一，有被拉成阶梯裂纹的可能。正常生产过程中，由于炭化室的周期性装煤和出焦，炉温波动很大，砌体也会产生一定程度的胀缩变化。再加各种机械设备对砌体的撞击，均可能导致砌体变形和开裂。因此要利用可调节的弹簧势能，通过护炉设备连续不断地向砌体施加数量足够、分布合理的保护性压力，使砌体从烘炉、开工到正常生产的整个过程中始终保持完整和严密，一直到焦炉停产,均应维持这种保护性压力,并定期检查、调整。护炉铁构件对焦炉施加的总负荷，按炉高计算，每米为1.52.0吨。由于硅砖的残存膨胀和不可避免地产生的裂缝，将导致炉长逐年膨胀，正常的年膨胀量应不大于10毫米,护炉设备管理较好的焦炉,投产二、三年后年膨胀量可在 5毫米以下。炉长的总膨胀量是炉体衰老的标志之一。 炼焦炉的一代炉龄一般为25年左右，在操作、维护好的情况下可达30年以上。4.5焦炉安全操作规程推焦车、拦焦车、熄焦车、装煤车，开车前必须发出音响信号；行车时严禁上、下车；除行走外，各单元宜能按程序自动操作；司机室内，应铺设绝缘板。 推焦车、拦焦车和熄焦车之间，应有通话、信号联系和联锁。3推焦车、装煤车和熄焦车，应设压缩空气压力超限时空压机自动停转的联锁。司机室内，应设风压表及风压极限声、光信号。推焦车推焦、平煤、取门、捣固时，拦焦车取门时以及装煤车落下套筒时，均应设有停车联锁。推焦车和拦焦车宜设机械化清扫炉门、炉框以及清理炉头尾焦的设备。 推焦车应设机侧工人休息室。应沿推焦车全长设能盖住与机侧操作台之间间隙的舌板，舌板和操作台之间不得有明显台阶。推焦杆应设行程极限信号、极限开关和尾端活牙或机械档。带翘尾的推焦杆，其翘尾角度应大于90°，且小于96°。平煤杆和推焦杆应设手动装置，且应有手动时自动断电的联锁。推焦中途因故中断推焦时，熄焦车和拦焦车司机未经推焦组长许可，不得把车开离接焦位置。煤箱活动壁和前门未关好时，禁止捣固机进行捣固。拦焦车和焦炉焦侧炉柱上应分别设安全挡和导轨。导焦栅宜能与拦焦车车体自由脱开，并位于拦焦车靠熄焦塔的一侧。 熄焦车司机室应设有指示车门关严的信号装置。寒冷地区的熄焦车轨道应有防冻措施。装煤车与炉顶机、焦两侧建筑物的距离，不得小于800mm。交换传动装置必须按先关煤气，后交换空气、废气，最后开煤气的顺序动作。交换机应设有手动装置。5炼焦炉的机械设备5.1机械化炼焦炉5.1.1焦炉炉体 焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成的，分成一至四个相连接的部分：炉顶，炭化室（两侧是燃烧室)，斜道，蓄热室。12炉顶区设有炭化室装煤孔，燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入集气系统的上升管孔等。 炭化室是窄长的方型室，用以容纳煤料。煤料可由装煤孔或机侧（捣固炼焦）装入。 燃烧室在炭化室两侧，煤气在其内燃烧，燃烧产生的热量，经炭化室燃烧室墙传入炭化室，将煤料加热至高温炼成焦炭。 蓄热室在炭化室及燃烧室下部,内填充有带孔的格子砖。当下降气流时，燃烧产生的高温废气流将格子砖加热，交换成上升气流时，使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧室。一座焦炉由数十孔炭化室组成。 5.2操作机械设备 5.2.1装煤车： 图5-1装煤车顶装焦炉的装煤车设在炉顶，其作用是从煤塔取出一定重量的煤料，通过炭化室顶部装煤孔卸入炭化室内。 5.2.2：推焦车图5-2 推焦车及安装3顶装焦炉的推焦机有几种作用：炭化室装煤完毕后，煤落在室内成锥形,由推焦机上的平煤杆将煤推平；打开，清扫与关闭机侧的炉门；将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的熄焦车上。35.2.3装煤推