炼焦工艺知识点总结

炼焦工艺知识点总结
炼焦工艺
炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右（高温干馏），通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程。

冶金焦炭含碳量高,气孔率高,强度大（特别是高温强度），是高炉炼铁的重要燃料和还原剂，也是整个高炉料柱的支撑剂和疏松剂。

炼焦副产的焦炉煤气发热值高，是平炉和加热炉的优良气体燃料，在钢铁联合企业中是重要的能源组分。

炼焦化学产品是重要的化工原料。

因此炼焦生产是现代钢铁工业的一个重要环节。

简介
装炉煤经过高温干馏转化为焦炭、焦炉煤气和化学产品的工艺过程。

即煤炭焦化。

炼焦指主要从硬煤和褐煤中生产焦炭、煤气、干馏炭及煤焦油或沥青等副产品的炼焦炉的操作活动。

根据最终温度，有高温炼焦（900～1100℃）、中温炼焦（660～750℃）和低温炼焦（500～580℃）。

通常指高温炼焦。

现代炼焦生产在焦化厂炼焦车间进行。

炼焦车间一般由一座或几座焦炉及其辅助设施组成，焦炉的装煤、推焦、熄焦和筛焦组成了焦炉操作的全过程，每个炉组都配备有装煤
车、推焦车、拦焦机、熄焦车和电机车，一侧还应设有焦台和筛焦站。

近来开发的炼焦新工艺还有：配入部分型煤炼焦的配型煤工艺、用捣固法装煤的煤捣固工艺、煤预热工艺等。

（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）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
（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/Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300~400 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。

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8～12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5～7吨，结焦时间48～72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8～12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5～7吨，结焦时间48～72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。

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350～480℃，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 450～550℃时,液相产物进一步分解，其中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700～1000℃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。

炼焦煤料的制备简称备煤
是将煤矿运来的各种精煤（或低灰分原煤）制备成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。

一般包括：卸煤、贮存和混匀、配合、粉碎和混合，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。

严寒地区，还应有解冻库和破冻块设备。

炼制优质焦炭，必须对备煤操作给予足够的重视。

把煤混匀好,提高配煤的准确度，使煤质波动最小,保证焦炭的化学成分和物理机械性能的稳定，以稳定焦炭质量。

因此配煤设备必须准确地按给定值配煤；配煤槽要均匀连续下煤。

煤中杂物要除净，水分不能过高。

煤料的合理粉碎，可以有效地提高焦炭的机械强度。

必须根据具体情况对不同的煤料确定最适宜的粉碎粒度。

改进备煤流程，是扩大炼焦煤源和改善焦炭质量的途径。

目前，中国绝大多数焦化厂都采用先按规定比例配合的混合粉碎流程。

这种流程不能根据各种煤的硬度差异分别进行处理，因此只适用于粘结性较好、煤质较均匀的炼焦煤料。

较新的备煤流程有三种：
1、单独粉碎流程，是将各种煤先单独进行粉碎，然后按规定的比例配合，再进行混合；
2、分组粉碎流程，是先将硬度相近的各煤种，按比例配合成组，各组分别送往各自的粉碎机粉碎到要求的粒度,再进行
混合；
3、选择粉碎流程,是将粉碎到一定程度的煤过筛，将筛出的粗粒级组分进行再粉碎，这样可使粘结性差、惰性物含量高的粗粒级组分粉碎得较细，避免粘结性好的岩相组分过度粉碎。

已经制备好的煤料从煤塔放入装煤车,分别送至各个炭化室装炉。

干馏产生的煤气经集气系统,送往化学产品回收车间加工处理。

经过一个结焦周期（即从装炉到推焦所需的时间，一般为14～18小时，视炭化室宽度而定），用推焦机将炼制成熟的焦炭经拦焦机推入熄焦车；熄焦后，将焦炭卸入凉焦台；然后筛分、贮藏。

炼焦车间一般由两座炼焦炉组成一个炉组
两座炼焦炉布置在同一中心线上，中间设一个煤塔。

一个炉组配有相应的焦炉机械──装煤车、推焦机、拦焦机、熄焦车和电机车；还配备一套熄焦设施，包括熄焦塔、熄焦泵房、粉焦沉淀池及粉焦抓斗等，布置在炉组的端部。

熄焦塔中心与炉端炭化室中心的距离一般不小于40米。

如采用干法熄焦，则需设干熄焦站。

炼焦车间还装备有必要的管道和换向系统。

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。

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400～500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。

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。

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，40～25毫米为中块焦，25～10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。

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。

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80～25(或75～25)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。