炼焦工艺及技术指标ppt(1)

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• 我国现行冶金焦质量标准规定 粒度<25mm焦炭占总量的百分 数为焦末含量,粒度>40mm称 为大块焦,25~40mm为中块焦, >25mm为大中块焦。
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焦炭的强度
• 目前评价焦炭强度的方法是采用各种转鼓 试验来测定焦炭的强度。
• 抗碎强度用M40表示
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• 成熟的焦炭,肉眼可以观察到裂纹和 气孔,这就是焦炭的表观性质。裂纹 分为纵裂纹和横裂纹两种。焦炭的裂 纹和气孔性质影响焦炭的块度、强度 和化学反应性能。
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焦炭的工业分析
• 焦炭的工业分析包括水分、 灰分、挥发分和固定碳的测 定,其测定方法与煤的工业 分析基本相同。
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2020/11/21
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焦炭定义
• 焦炭是由黏结性煤在隔绝空气的 条件下加热至1000℃左右干馏所 得到的多孔性固体块状物,此过 程称为煤的高温干馏,所得到的 最终产物为焦炭、煤气和煤焦油 等,一般焦炭为主要目的产物。
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挥发分Vdaf和固定碳FCd
• 焦炭的残余挥发分是焦炭成熟度 的标志,成熟良好的焦炭挥发分 为0.9%~1.0%左右。当焦炭的挥 发分大于1.2%时,则表明炼焦 不成熟。成熟度不足的焦炭耐磨 性差,影响其强度,过熟的焦炭 其块度将受到影响。
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炭化室内膨胀压力
• 炭化室内的膨胀压力的产生是因为 成层结焦,两个大体上平行于两侧 炉墙面的塑性层从两侧向炭化室中 心移动,在炭化室内煤料的上层和 下层同样也形成塑性层,围绕中心 煤料形成的塑性层如同一个膜袋, 膜袋内的煤热解产生气体,产生膨 胀压力。
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配合煤的煤化度指标
• 煤化度指标是用来控制焦炭强度和块度的 重要配煤参数。表征煤化度的指标可用挥 发分Vdaf等指标。煤化度过低,焦炭的平 均粒度小,抗碎强度低,而且焦炭的气孔 率高,各向异性程度低,焦炭质量不好。 煤化度过高时,虽然焦炭的各向异性程度 可以提高,但是,由于煤料的黏结性变差, 成焦过程中熔融不好,焦炭的耐磨强度降 低,
般控制在0.4%~0.6%,多数 大企业控制在0.5%以下。
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焦炭的物理机械性质
• 焦炭在高炉炼铁过程中的作 用要求焦炭具有适当的块度 和较高的强度,焦炭块度大 小与均匀性受焦炭强度的影 响,因此,焦炭的强度是焦 炭质量的重要指标。
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焦炭的筛分组成与平均粒度
焦炭质量指标
• 我国目前焦化企业的冶金焦质量为: • 水分(Mad)大多数厂控制在6%
以下; • 灰分(Ad)在11%~15%之间; • 挥发分(Vdaf)控制在
0.9%~1.6%之间。
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焦炭的元素分析组成
• 包括 C、H、O、N、S、P。 • 我国目前焦化企业硫分St一
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焦炭化学反应性与测定方法
• 焦炭与CO2或水蒸气反应速度称为焦炭的化学反应性,可 以用反应后气体中CO和CO2的百分浓度来表示,也可以 用在一定反应条件下,反应一段时间后所消耗的焦炭量占 参加反应的焦炭量的百分率来表示。

• G0------参加反应的焦炭试样质量,kg • G1------反应后残存焦炭质量,kg •
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• 炼焦原理与配煤炼焦
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炼焦炉
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焦炉炭化室内的结焦过程
• 焦炉的炭化室是带一定锥度的窄长空间, 煤料在炭化室内受两侧炉墙传递的热量加 热,结焦过程从炭化室的两侧炉墙向炭化 室中心逐渐推移,该过程具有以下三个特 点:
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• 炼焦温度与焖炉时间:炼焦温度是指结焦 末期炭化室焦饼中心温度。焖炉是指煤料 到达炼焦温度后,延长焦炭在炭化室内的 停留时间,使焦炭继续受高温作用。提高 炼焦最终温度或延长焖炉时间,可以提高 煤的干馏程度,使焦炭的结构更加致密, 碳结构中氢含量减少,焦炭的耐磨强度和 反应后强度均得到相应提高,但抗碎强度 稍有下降。
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炼焦炉生产操作
• 炼焦炉的生产操作包括焦炉 的出炉操作和焦炉的加热管 理,前者包括焦炉的装煤、 出焦和熄焦操作,后者则是 对焦炉正常加热进行调温、 调压等管理操作。
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(一)焦炉的出炉操作
• 出炉操作是保证焦炉稳产、高产、优 质、长寿的关键环节,同时出炉操作 过程中还应加强对烟尘排放的控制。
焦炉发展方向
• 增大炭化室的尺寸,实现焦炉的大型化,有以下 优点:
– 单位产量的基建投资省。 – 劳动生产率提高,炭化室6m的焦炉比炭化室高4.3m的
焦炉生产率提高30%。 – 装炉堆密度增加,有利于改善焦炭质量,扩大炼焦煤
源。 – 减少焦炉的出炉次数,大大减少了炼焦生产对大气的
污染。 – 减少焦炉的维修和维护费用。 – 提高焦炉的热工效率。
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配合煤的灰分和硫分
• 成焦过程中,煤料中的矿物质以 灰分形式全部转入焦炭,而煤料 中的硫分一部分残留在焦炭中, 另一部分转化为气态硫化物进入 煤气。根据焦炭灰分和硫分的要 求,计算出配合煤的灰分和硫分, 配合煤料的灰分应小于9%(干 基)。
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• 侧向供热,成层结焦; • 结交过程中,各层炉料的供热性能随温度
的变化而变化; • 炭化室内物料产生膨胀压力。
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成层结焦与温度变化
• 因为焦炉炭化室的侧向供热, 且炉料导热系数低,温度梯 度较大。靠近炉层附近的煤 先结成焦炭,而后焦炭层逐 渐向炭化室中心推移,这就 是所谓的“成层结焦。
水分Mt
刚出炉的焦炭不含水分,湿法 熄焦时,焦炭的水分可高达6% 以上,而采用干法熄焦,焦炭 不含水分,因吸附大气中的水 汽使其含水约1%~1.5%。作为 冶金焦使用,水分含量的波动 会影响高炉的操作。
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灰分 Ad
• 灰分使焦炭的强度降低。焦炭灰分 每升高1%,高炉熔剂消耗量约增加 4%,炉渣量约增加3%,每吨生铁 消耗焦炭量增加1.7%~2.0%,生铁 产量降低约2.2%~3.0%。因此,降 低炼焦煤的灰分对提高焦炭的质量 具有重要意义。
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• 干法熄焦: 高温焦炭携带 的热量占炼焦耗热量的40Βιβλιοθήκη Baidu 左右,在湿法熄焦过程中, 这部分热量不仅损失,而且 消耗大量的熄焦水,熄焦过 程还对大气产生污染。
• 煤化度的合适范围为Vdaf=28%~32%。
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配合煤的黏结性指标
• 煤黏结性指标较多,有黏结指数G、最大胶 质层厚度Y、最大流动MF以及总膨胀度bt。
• 我国过去一直采用最大胶质层厚度Y作为黏 结性指标,其合适的范围是:Y=17~22mm。 1975年以后,提出了粘结指数G指标,推 荐采用该指标指导配煤,G=58~72。
焦炭作用
• 焦炭主要用于高炉炼铁生产 以及铸造、造气、电石生产 和有色金属冶炼等生产领域。 全世界每年用于高炉生产的 焦炭约占焦炭总产量的85% 以上。
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土焦厂
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焦炭性质
• 包括焦炭的外观与孔结构、焦炭的化 学组成、焦炭的物理机械性质和焦炭 的化学反应性质。
• 耐磨强度用M10表示
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焦炭热强度
• 为了能够评价焦炭在高温作 用及受化学作用之后的焦炭 强度,世界各国还发展了焦 炭的高温机械强度和反应后 强度的测定方法。
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我国冶金焦炭质量标准
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焦炭的化学反应性能
• 尽管不同用途的焦炭在使用过程所 发挥的作用不完全相同,但是在使 用过程中都存在焦炭与O2、CO2 或水蒸气之间的化学反应,焦炭在 与这些气体之间反应过程中所表现 出的化学反应性能的大小,对焦炭 的应用有重要的影响。对于冶金焦 或铸造焦,反应性越低越好。
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炼焦炉及生产过程
• 早期的炼焦炉石一种半开式的砖窑, 通过燃烧干馏煤气和部分煤将煤直 接加热而干馏成焦炭,用这种方式 炼焦,焦炭产率低、灰分高、成熟 度不均匀。1906年开始,现代焦 炉的设计用单独横蓄热室对燃烧的 空气或低热值煤气进行预热。
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• 配合煤料的Y值或G值可直接测定,也可按 加和性进行计算。
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配合煤的膨胀压力
• 膨胀压力的大小没有理论 计算的方法,配合煤的膨 胀压力不具有加和性,只 能用实验的方法加以测定。
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备煤炼焦工艺条件
• 煤料细度:炼焦配煤的细度 是指煤料粉碎后小于3mm 的煤料质量占总质量的百分 比。常规炼焦条件下要求细 度在80%左右。捣固炼焦细 度一般大于85%。
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焦炭反应后强度
• 焦炭的高温转鼓试验受试验条 件制约。具体方法是将经CO2 反应后的焦炭先用氮气冷却, 然后全部装入特定的转鼓内进 行转鼓试验。焦炭的反应性与 煤的变质程度和煤的岩相组成 之间有着密切的关系。
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高炉用焦炭
• 高炉的作用是利用焦炭燃烧产 生的还原性气体CO,将铁矿石 还原冶炼得到生铁。
炼焦配煤与工艺条件
• 工业炼焦必须采用多种配煤合练焦, 将多种炼焦没按适宜的比例配合, 然后再装炉炼焦,故称为配煤炼焦。
• 炼焦配煤的意义:取长补短,符合 焦炉的生产要求,生产出满足质量 要求的优质焦炭,兵副产炼焦化学 产品,实现煤炭资源的合理利用。
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配煤的一般原则
– 符合本区域内煤炭资源的组成,有利于 扩大炼焦煤源,同时缩短平均运距,避 免造成运力浪费。煤源的数量可靠、质 量稳定。
– 配煤质量应与煤料的预处理工艺及炼焦 条件相适应,使焦炭的质量达到规定的 指标,在保证焦炭的质量的前提下,尽 量多配用高挥发分煤,以充分利用煤炭 资源并有利于增产化学产品。
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炼焦配煤的质量要求
• 配煤的质量要求主要包括配 煤的灰分、硫分、煤化程度 和黏结性指标等,其中煤化 程度和黏结性指标被称为炼 焦的配煤参数。
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• 装炉煤堆密度和水分:提高装 炉煤的堆密度,有利于提高焦 炭的质量,同时提高焦炉的生 产能力。采用煤捣固、煤干燥 预热、配型煤等炼焦方法,都 可以在不同程度上提高转炉堆 密度和焦炭强度。
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• 炼焦速度:炼焦速度是指焦 炉炭化室的平均宽度与其对 应的结焦时间的比值。炼焦 速度对焦炭质量具有一定的 影响。
• 焦炭在高炉内发挥的作用可归 纳为三个方面:①高温热源作 用;②提供还原剂的作用;③ 疏松骨架作用。
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• 在高炉炉料中,焦炭约占高炉有效 容积的50%,因此焦炭在炉内的块 度、强度以及焦块在高炉下部的停 留时间,对高炉的透气性有直接的 影响。随着高炉冶炼技术的不断进 步,高炉向大型化放向发展并采用 喷吹技术,使得高炉用焦炭量减少, 导致焦炭所起的骨架作用显得重要。
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铸造焦
• 铸造焦用于冲天炉(也称化铁炉)作 燃料。焦炭的主要作用就是提供热量, 并对铁水进行渗透。因为冲天炉内不 易脱硫,故铸造焦要求含硫量低。铸 造焦在冲天炉内要经受下落的铁块的 冲击,并承受重力和摩擦力的作用, 因此对铸铁焦的强度要求更高,生产 工艺以捣固炼焦为主。
• 装煤操作:装煤操作是通过加热车从 焦炉的煤塔受煤,然后将煤加入炭化 室。
• 推煤:推煤是把成熟焦炭推出炭化室 的操作。
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熄焦
• 湿法熄焦: 早期建设的焦 化厂绝大多数采用该方法。 湿法熄焦操作是用熄焦水泵 将大量的冷却水通过熄焦塔 直接喷洒在焦炭上,使焦炭 的温度降至室温,一般全焦 水分不大于6%。
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