煤炭焦化

我国冶金焦炭质量标准
类别 I II III 抗碎强度 % ≥92.0 88.1～ 92.0 83.0～ 88.0 耐磨强度 % ≤7.0 ≤8.5 ≤10.5 灰分 % ≤12 ≤12.01～ 13.50 13.51～ 15.0 硫分 % ≤0.6 0.61～ 0.8 0.81～1.0 挥发分 % ≤1.9 ≤1.9 ≤1.9
第六章
煤炭焦化
概 述
1、粘结性煤在隔绝空气 的条件下加热至1000℃ 左右（高温干馏），得 到多孔性固体块状物— —焦炭。此过程称为煤 的焦化，所得到的最终 产物有焦炭、煤气和煤 焦油等， 2、炼焦化学产品：
名称
焦炭
焦炉煤气 焦油 粗笨 氨 硫磺
产率%
72-76
15-19 3.5-4.2 0.8-1.4 0.22-0.25 0.3-0.6
1—炭化室； 2—炉头； 3—隔墙； 4—立火道 炭化室的高度一般 4～6米，宽度450毫米 燃烧室的温度1300℃ 炭化室的温度1100℃
⑵蓄热室
1—主墙； 2—小烟道粘土衬 砖； 3—小烟道； 4—单墙； 5—篦子砖； 6—隔热砖。
⑶炉顶区
1—装煤孔 2—看火孔 3—烘炉孔 4—挡火砖
⑷斜道区：斜道是连接燃烧室立火道和蓄热 室的通道 。燃烧室的每个立火道都与两个 斜道和一个砖煤气道相连。 斜道区复杂，是焦炉使用砖型最多的区域。 ⑸焦炉基础和烟道
四、炼焦炉生产操作 1、装煤操作：
要求装满、装平、定量、均衡、减少烟尘排放。
2、焦炉的出炉操作： ⑴推焦： 焦炉的出炉应严格按推焦计划进行，保证整个 炉组各炭化室实现定时、准点出焦。
周转时间——某一孔炭化室相邻两次推焦或装煤的时间间隔。 推焦串序—— 一组焦炉各炭化室装煤、推焦的前后次序。
如： “5-2串序”、“9-2串序” 等。 解释： “m-n”: 其中m表示一组焦炉所有炭化室在出炉操作上被划分的 组数，也即相邻两次推焦炭化室相隔的炉孔数；n表示相邻两趟笺号对 应炭化室相隔的数。
炭冷却，被加热后的惰性气体经废热锅炉生产蒸 气回收热量，惰性气体降温后再循环使用。 干法熄焦除具有回收热量、改善熄焦的操作 环境外，还有利于提高焦炭强度、降低反应性以 及提高块度的均匀化。 缺点是设备及基建投资大。
槽式干法熄焦工艺流程
1-焦炉； 2-焦罐； 3-吸尘罩； 4-出焦装置； 5-循环风机； 6-废热锅炉； 7-旋风除尘器； 8-风机； 9-除尘器； 10-管式冷却器； 11-一次除尘器； 12-吊车
此外，还有块度要求、水分要求以及焦末含量等。
二、焦炭的元素组成
C、H、O、N、S、P
三、焦炭的物理机械性质
1、焦炭的强度 转鼓强度——
M 40 出鼓焦炭中大于 40mm 的质量 100% 入鼓焦炭质量
耐磨强度——
M 10 出鼓焦炭中小于 10mm 的质量 100% 入鼓焦炭质量
2、焦炭的粒度
d ＞40mm 大中块焦： d ＞25mm 中块焦： d =25～40mm 焦末： d ＜25mm
大块焦：
高炉焦的适宜粒度范围：25～80mm 铸造焦的适宜粒度范围：≥80mm
四、焦炭的化学反应性能
焦炭与CO2或水蒸气反应的反应速率称为焦炭的化学反 应性 ，可以用反应后气体中CO浓度和(CO+CO2)浓度之比
其他
0.3-0.5
3、焦炭的用途： 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 。 焦炭的质量对冶金工业（高炉生产）有 至关重要的影响。
第一节
焦炭的性质和用途
一、焦炭的质量要求
水分（Mad）大多数厂控制在6％以下；
灰分（Ad）在11％～15％之间，小企业的控制
值偏高；
挥发分（Vdaf）控制在1.2％之下，多数企业 控制在1.3％以下。 硫分（St) 1%以下。
计算，配合煤料灰分应≤9%； 配合煤料硫分应≤1%；
⑵配合煤的煤化程度：Rmax=1.2%～1.3%,
相当于
Vdaf=26%～28%;（我国 Vdaf=28%～32%）
⑶配合煤的粘结性指标：
G—粘结指数，Y—最大胶质层厚度， MF—基氏流动度， b—奥亚膨胀度；
过去： Y =17～22mm; 1975年后：G=58～72。
灰分影响
高炉炼铁生产中，焦炭灰分增高， 使得高炉的生产能力受到影响，同时 炼铁的能耗相应也增大。 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(焦比)增加1.7 ％～2.0％，生铁产量降低约2.2％～ 3.0％。 因此降低炼焦用精煤的灰分对提高 焦炭的质量具有重要意义
合理的推焦串序应符合以下要求：
①相邻炭化室的结焦时间应相差一半。这样推焦炭
化室两侧的炭化室正好处于结焦的中期膨胀阶段， 此时炉墙受两侧传来的膨胀压力支撑，可以平衡 推焦时对砌体产生的侧向推力，以保护炉墙。另 一方面，结焦时间错开一半可以平衡燃烧室向两 侧炭化室的供热量。
②尽量沿炉组全长均匀出炉，有利于集气管长向煤
66-4型焦炉为每个燃烧室有15个立火道， 分别为机侧7个，焦侧8个，立火道中心距 为438mm。
66型焦炉结构
2—小烟道； 3—蓄热室； 4—煤气管； 6—立火道； 8、9、10—烟 道；
2、Karl.Still 型焦炉
3、JN型焦炉 ⑴58型焦炉：属于双联火道、焦炉煤气下喷、废气循环、
复热式焦炉.
28个立火道，分成14组，形成双联火道结构； 炭化室平均宽度450毫米； 焦炉的炉组为2×42孔或2×65孔，对应焦炭产 量为60万吨/年和90万吨/年。
⑵ 80型焦炉
80型焦炉是80年代初鞍山焦耐院在原58型焦炉 的基础上改进设计的炉型 。
①炭化室平均宽度定为450 mm，加热水平高度由800mm改为 700mm。 ②为进一步拉长高炉煤气燃烧的火焰，把斜道区鼻梁砖的宽 度由20mm改为40mm，其夹角由20°21’改为平行。 ③为使加热更加均匀，斜道口开度相应比58型焦炉减小。 ④燃烧室加热水平高度以下的炉墙砖是采用厚为100mm的高 密度硅砖，其导热性能高。 ⑤蓄热室主墙厚度由原来的270mm增加到300mm，单墙由 230mm减为200mm，都采用沟舌带尾结构的异型砖砌筑，提 高了砖煤气道的严密性。
Q总 Q废 热 100% Q总
2、炼焦耗热量
⑴湿煤耗热量：1kg湿煤炼成焦炭所消耗的热量 ； ⑵干煤耗热量：1kg干煤炼焦所消耗的热量 ； ⑶相当耗热量 ：以湿煤中的1kg干煤为基准，计
气压力和炉组长向温度的均匀分布，并改善工人 的劳动强度。
③最充分地发挥焦炉机械的使用效率，减少机械的
行程次数。
⑵熄焦： ①湿法熄焦：方法简单，操作方便，建设投资少。
但是，该方法不仅浪费大量水资源和热能， 而且蒸汽中携带大量细粒焦粉，直接排放大气污 染环境，此外，焦炭产品水分难以控制。
②干法熄焦：利用惰性气体(主要是N2)将灼热的焦
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。
5、炼焦配煤工艺 受煤、储存、倒运、配合、粉碎、输送等
⑴受煤和储存：足够的贮煤场(10～15天），不 同煤种单独存放，分别取用； 但，存放时间不宜过长，防止煤的氧 化变质； ⑵配煤比例误差要求： 挥发分：不超过±0.7%， 灰 分：不超过±0.3%
3、焦炉的加热管理
对 温度、全炉和机、焦侧煤气流量、煤气支管压力、烟道吸力、
标准蓄热室顶部吸力、风门开度等进行调节 JN60-82 型焦炉加热制度实例 （炭化室宽450mm，结焦时间19.8h） 标准温 度 ℃ 热值 预热
kJ/m 3 温度 ℃ 机
焦炉煤气 加热
煤 气 流 焦 量 m3/ h
6816
煤 气 压 力 Pa
5500
风门开度 mm
机 焦
烟道吸力 Pa
总 机
烟道温 度 ℃
焦 机 焦
16206
45
1230
1290
100×250 100×350
120×250 120×350
350
247
273
240
250
五、焦炉的热工评定
1、焦炉热工效率与热效率
热工
Q有 Q总 (Q废 Q散 ) 100% 100% Q总 Q总
第三节
炼焦炉及生产过程
一、炼焦炉结构 1、主体结构—主要由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区和炉顶区组成
1-焦炉；2-蓄热室； 3-烟道；4-装煤车； 5-推焦车；6-导焦车； 7-熄焦车；8-熄焦塔； 9-焦台；10-集气管； 11-吸气管；12-储煤室； 13-煤料输送
焦
炉
⑴炭化室和燃绕室
可以充分利用各种煤的特点，取长补短，生产出满足质量 要求的优质焦炭；②增产炼焦化学产品；③节省优质炼焦 煤种，合理利用煤炭资源。
2、配煤的原则：
⑴充分利用本地的炼焦煤资源，但要保证煤源数量可靠、 质量稳定； ⑵配煤质量应与煤料预处理工艺及炼焦条件相适应。
3、配煤的质量要求（由焦炭质量要求和炼焦条件共同确定） ⑴配合煤的灰分和硫分：按一级冶金焦的灰分≤12%来
JN60-87焦炉
1—空气蓄热室；2—废气蓄热室；3—贫煤气蓄热室；4—立火道； 5—贫煤气管；6—富煤气管；7—空气入口；8—废气出口； 9—烟道；10—炭化室
三、焦炉发展方向 1、大型化——增大炭化室尺寸，提高生产能力，改 善焦炭质量，减少建设投资； 2、自动化——采用下喷下调式结构，便于实现用计 算机对加热系统进行流量调节控制； 3、低污染——完善焦炉的加热燃烧系统、炉门密封、 以及加煤、出焦方式等。
的百分率来表示CRI。
1、块焦反应率CRI：在一定反应条件下，反应 一定时间后所消耗的焦炭量占参加反应的焦炭量 的百分率。
G0 G1 CRI 100% G0
G0——参加反应的焦炭质量，kg；G1——反应后残存焦炭质量，k度CSR
G2 CSR 100% G1
例如2×25孔的焦炉，采用5-2串序的排列是：
1号笺：1、6、11、16、21、26、31、36、41、46；
3号笺：3、8、13、18、23、28、33、38、43、48；
5号笺：5、10、15、20、25、30、35、40、45、50；
2号笺：2、7、12、17、22、27、32、37、42、47； 4号笺：4、9、14、19、24、29、34、39、44、49
二、焦炉炉型介绍
代表焦炉发展水平的现代焦炉炉型有奥托 （Otto）式焦炉、卡尔.斯梯尔（Karl.Still）型焦 炉、克虏伯-考伯斯（Krupp-Koppers）型焦炉等。 日本新日铁式焦炉、前苏联П BP型焦炉和我国的 JN型焦炉。 有关焦炉的基本参数见表6-3
二、焦炉炉型介绍 1、66型焦炉： 是1966年鞍山焦耐院为10万t/a焦化厂设 计的炉型。由2座25孔焦炉组成。
G1、G2——分别为装入鼓的焦炭质量和试验后
粒度大于某规定值的焦炭质量,kg
焦炭的反应性受焦炭自身的粒度大小、气孔率、 比表面积、反应温度等因素影响。
第二节
炼焦原理与配煤
一、焦炉炭化室内的结焦过程 1、侧向供热，成层结焦
2、炭化室内物料产生膨胀压力
炼焦生产中对膨胀压力要进行合理的控制。
二、炼焦配煤 1、配煤炼焦的意义：①多种煤按适宜比例配合装炉炼焦，
硫分影响
（生铁中的硫含量＞0.07%即为废品）
由于高炉炉料带入炉内的硫有11% 来自矿石，3.5%来自石灰石，82.5%来 自焦炭，所以，冶金焦St＜1%；大、中 型高炉使用的冶金焦St＜0.4%～0.6%，P ＜0.02%～0.03%
挥发分影响
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。
焦炉干熄焦装置
干熄焦总成
3、焦炉的加热管理
按规定的焦炉结焦时间、炭化室装煤 量、装煤水分、加热煤气的性质和温度以 及焦炉炉体和加热设备的状况等实际情况， 测量并调节焦炉加热系统各控制点的温度、 压力等，实现全炉所有炭化室在规定的结 焦时间内均匀成焦，焦炉均衡生产并达到 稳产、优质、低耗、长寿的目的。
⑷配合煤的膨胀压力：适当的膨胀压力对煤料施加压紧作
用，促进了煤粒间的胶结，使焦炭结构致密。
4、备煤炼焦工艺条件
⑴煤料细度：≤3mm的占80%； ⑵装炉煤的堆积密度和水分：提高堆积密度，减少水分； ⑶炼焦速度：焦炉炭化室宽度与结焦时间的比值，焦炉宽度 多采用450mm； ⑷炼焦温度与焖炉时间：提高炼焦最终温度或延长焖炉时间，