煤化工工艺学第三章炼焦讲解
炼焦工艺流程解说
炼焦工艺流程解说炼焦是将煤转化为焦炭的工艺过程，主要用于冶金、化工等领域。
下面将详细解释炼焦的工艺流程。
炼焦的工艺流程可以分为原料预处理、装载炉料、炼焦过程和焦炭处理等几个阶段。
首先是原料预处理阶段，原料通常是选择性煤，煤种要求含碳高，灰分低，还要考虑煤与炭素反应的速度。
在此阶段，煤炭会被破碎成合适的粒度，通常是几毫米到几十毫米之间。
接下来是装载炉料阶段，经过预处理的煤炭会被装入炼焦炉中。
装入炼焦炉的煤炭需要进行层状装载，也就是将粗糙的煤料与细碎的煤料交替装入炉中，以便燃烧与反应均匀进行。
然后是炼焦过程阶段，炼焦过程主要通过加热炉料，使其脱除挥发分，达到固定碳的要求。
炼焦炉通常采用焦炉，其结构为矩形或圆形，内部有燃烧室和焦炭回收装置。
炉料在炉内进行干馏，通过加热使挥发性物质逸出，得到焦炭。
在开始炼焦过程时，炉内会先点火，在燃烧室燃烧一小部分炉料，形成火焰，将炉料之间的热量传递。
然后通过炉外给炉内喷加燃料，维持炉内的燃烧过程。
同时，炉内的高温燃烧会分解煤料中的挥发性物质，产生煤气、焦油和焦炭。
煤气是炼焦过程中除焦炭外的主要产物，其中含有可燃气体和一些杂质。
煤气会被引导到焦炉顶部的气管中，然后进一步处理，用于炼焦炉的燃烧或者作为其他化工生产的原料。
焦油是炼焦过程中除焦炭外的另一个主要产物，其中含有水、苯、酚等有机物质。
焦油会被冷凝成液体，然后通过分离和再加工，可以用于制取煤焦油、柴油等燃料，或作为化工原料。
焦炭是炼焦过程中得到的主要产品，也是电炉炼钢和冶金铸造中的重要原料。
焦炭会被释放出炉体，然后经过冷却、除尘等处理，得到成品焦炭。
最后是焦炭处理阶段，成品焦炭会被进行分类、包装等处理，以便于储存、运输和使用。
总的来说，炼焦工艺流程是将煤炭转化为焦炭的过程，主要包括原料预处理、装载炉料、炼焦过程和焦炭处理等几个阶段。
通过这些工艺步骤，可以有效地将煤炭转化为有用的能源和原材料，满足不同领域的需求。
煤化工工艺学-3-炼焦
三、炼焦工艺流程及设备
煤化工工艺学
Coal Chemical engineering technics
§3-2 煤的成焦过程
煤大分子结构模型
——煤结构单元示意图
煤分子是由多个结构相似的 “基本结构单元”通过桥键连 接而成的大分子。包括规则部
分(基本结构单元的核或芳香
核)和不规则部分(烷基侧链、 官能团、桥键)
3.2.2、煤的黏结和半焦收缩
煤热解时能形成胶质体，胶质体对于煤的黏结成焦很重 要。不能形成胶质体的煤，没有黏结性
名词：胶质体：煤干馏在350～480℃时， 煤粒表面上出现含有气泡的液相膜，此时 液相膜开始有些软化，许多煤粒的液相膜汇合在 一起，形成气、液、固三相一体的粘稠混合物。
⑴．黏结性： 黏结性： 干馏时黏结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融 焦炭的能力（经过胶质体生成块状半焦的能力）。 黏结性与结焦性关系 黏结性好是结焦性好的前提及必要条件。（结焦性好 的煤其黏结性一定好）
为了保证焦炭质量，又利于生产操作，配煤应遵循以 下原则： （1）保证焦炭质量符合要求； （ 2 ）焦炉生产中，注意不要产生过大的膨胀压力，在 结焦末期要有足够的收缩度，避免推焦困难和损坏炉体； （ 3 ）充分利用本地区的煤炭资源，做到运输合理，尽 量缩短煤源平均距离，降低生产成本； （ 4 ）在尽可能的情况下，适当多配一些高挥发分的煤， 以增加化学产品的产率；
煤化工工艺学
Coal Chemical engineering technics
§3-3 配煤和焦炭质量
3.3.1、配煤的目的和意义
1.
2.
3.
配煤： 配煤炼焦就是将两种或两种以上的单种煤，均匀地 按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产 出优质焦炭，并能合理利用煤炭资源，增加炼焦化 学产品 焦煤炼焦的缺点（单种煤炼焦） 焦煤储量不足 推焦困难，容易损坏炉墙 焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率低 合理配煤的优势 提高焦炭质量 扩大炼焦煤源，合理利用煤炭资源 增加炼焦化学产品产率等
3.炼焦
筛 焦
• • • • • • 60-80mm：铸造 ： 40-60mm：大型高炉 ： 25-40mm：高炉，耐火竖窑 ：高炉， 10-25mm：小高炉、发生炉 ：小高炉、 5-10mm：铁合金 ： 0-5mm：烧结 ：
13
冶金焦率
• 大于 大于25mm的焦炭产量 的焦炭产量
14
传统焦炭生产工艺
生产工艺
洗煤 配煤 干馏 熄焦
原料
气煤： 28%-37%， 50-65和Vdaf＞37%，GR.I＞35， 气煤：Vdaf＞28%-37%，GR.I＞50-65和Vdaf＞37%，GR.I＞35，变质程度低 的炼焦煤，加热时能产生大量胶质体，抗碎强度、耐磨强度差， 的炼焦煤，加热时能产生大量胶质体，抗碎强度、耐磨强度差，但产气率 和化学产品收率高 肥煤： 10%-37%， 85，强粘结性煤，加热时能产生大量胶质体， 肥煤：Vdaf＞10%-37%，GR.I＞85，强粘结性煤，加热时能产生大量胶质体， 耐磨强度好 焦煤： 20%-28%， 50-65和 0%-28%，GR.I＞65， 焦煤：Vdaf＞20%-28%，GR.I＞50-65和Vdaf＞10%-28%，GR.I＞65，中等及低 挥发份的中等及强粘结性煤，加热时能产生热稳定很高的胶质体， 挥发份的中等及强粘结性煤，加热时能产生热稳定很高的胶质体，抗碎强 耐磨强度好， 度、耐磨强度好，但推焦困难 瘦煤： 10%-20%， 20-65，低挥发份的中等及强粘结性煤， 瘦煤：Vdaf＞10%-20%，GR.I＞20-65，低挥发份的中等及强粘结性煤，加热 时能产生胶质体，抗碎强度较好， 时能产生胶质体，抗碎强度较好，耐磨强度稍差
喷吹燃料及其它代用燃料
由于焦煤资源的严重短缺， 由于焦煤资源的严重短缺，导致近年来焦炭价 格大幅上涨， 格大幅上涨，因此节焦是炼铁工作者的重要工 作。从风口喷吹燃料可以代替部分焦炭提供热 能和化学能。 能和化学能。 高炉喷吹所用燃料有固体（无烟煤与烟煤) 高炉喷吹所用燃料有固体（无烟煤与烟煤)、 液体〔重油、煤焦油) 气体( 液体〔重油、煤焦油)、气体(天然气和焦炉煤 等燃料。 气)等燃料。
炼焦学1-3章
（5）磷 焦炭中的磷主要以无机盐类形式存在。测 定方法（GB/T 216-1996,将试样灰化后，用氢氟酸-硫酸
量，即可得出焦样含磷。通常焦炭含磷约0.02%。 高炉炉料中的磷全部转入生铁，转炉炼钢不易除 磷，要求生铁含磷低于0.01%～0.015%。煤中含 磷几乎全部残留在焦炭中，高炉焦一般对含磷不 作特定要求。 （6）钾、钠：属碱金属，含量在0.05%-0.3%，在 高炉炼铁过程中，能催化溶碳反应。对焦炭的反 应性和反应后强度不利，原子吸收分光光度法测 定.
分解、脱除二氧化硅，然后加入钼酸铵和抗坏血酸，生成 磷钼蓝，进行比色 ）测定磷酸盐溶液中的磷酸根含
1.2
焦炭的用途
1.2.1高炉焦 1.2.1高炉焦 高炉焦是供高炉炼铁用的冶金焦。高炉焦的质量要求取决于焦炭在高炉 中的行为。 一、高炉冶炼过程与焦炭的作用 1.高炉结构 高炉系中空竖炉，自上 而下分炉喉、炉身、炉 腰、炉腹和炉缸。
（3）硫 焦炭中的硫包括：焦炭中的硫有无机硫化物 （FeS 、CaS等），熄焦过程中部分硫化物被氧化生成的 硫酸盐（FeSO4 CaSO4），炼焦过程中生成的气态硫化物 在析出途中与高温焦炭作用而进入焦炭的有机硫，这些硫 的 总 和 称 全 硫 。 工业 上 通 常用 重 量 法 测 定 。 其 成 分 为 0.7%～1.0%。高炉焦的硫约占整个高炉炉料中硫的80%～ 90%，炉料中的硫仅有5%～20%随高炉煤气逸出，其余的硫 靠炉渣排出。 （4）氧 焦炭中氧含量很少，常用减差法计算得到， O=100-C-H-N-St-M-A,% 其成分为焦炭质量0.4%～0.7%。
气化用焦，主要技术要求为：固定碳>80％，灰分<15％， 灰熔点>1250℃；挥发分<3.0％，粒度也有要求
孙鸿主编煤化工工艺学知识点
住煤化工工艺学煤化工：就是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学产品的过程。
新一代煤化工技术是指以煤气化为龙头，以一碳化工技术为基础，合成、制取各种化工产品和燃料油的煤炭洁净利用技术⑴⑵⑶⑷⑸第3章炼焦1）炼焦：是指煤在隔绝空气的条件下，加热到950～1050℃经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等阶段，最终制得焦炭，这一过程称为炼焦。
2）焦炭是一中质地坚硬，以碳为主要成分、含有裂纹和缺陷的不规则多孔体，呈银灰色。
3）高炉炼铁用焦炭主要作用是供热料和还原剂。
4）烟煤是组成复杂的高分子有机物混合物。
它的基本结构单元是不同缩合程度的芳香核，其周边带有侧链，结构单元之间以交联键连接。
5.高温炼焦过程可以分为四个阶段：烟煤的干燥预热阶段、生成胶质体阶段、半焦收缩阶段和生成焦炭阶段。
6.煤热解过程中的化学反应是非常复杂的，总的来包括裂解和缩聚两类反应。
7.配煤就是将两种以上的单种煤料，按适当均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。
采用配煤炼焦，既可以保证焦炭质量符合要求，又可合理利用煤炭资源，同时增加炼焦化学产品产量。
8．从炼焦方法的进程看，炼焦炉大体分为成堆干馏、倒焰式焦炉、废热式焦炉、蓄热式焦炉和巨型反应器五个阶段。
9.蓄热式焦炉主要有炭化室、燃烧室、蓄热式和斜道区、炉顶区所组成。
10.炭化室是接受煤料，并对其隔绝空气进行干馏，生产焦炭的炉室。
11.整座焦炉靠推焦车的一侧称为机侧，另一侧称为焦侧。
12.现代焦炉按装煤方式的不同可分为顶装（散装）焦炉和侧装（捣固）焦炉之分。
13.炼焦炉的生产操作，包括装煤、推焦、熄焦和筛焦四道主要工序。
14.什么是干法熄焦？干法熄焦相对于湿法熄焦主要有哪些优点？答：干法熄焦就是冷惰性气体在干媳炉中与红焦直接换热，从而冷却焦炭。
热惰性气体经过废热锅炉产生水蒸气，供焦化厂使用，惰性气体降温后循环使用。
⑴高效回收红焦余热，大幅降低炼焦综合能耗；⑵明显改善焦炭质量，降低炼焦成本；⑶大大减少了环境污染。
炼焦工艺 【煤化学】
➢ 粒度均匀性
k w4080 100 % w80 w2540
2.耐磨强度和抗碎强度
焦炭 强度
抗碎 强度
耐磨 强度
焦炭抵抗承受冲击力破坏 的能力称焦炭的抗碎性或
抗碎强度。用M 25
焦炭抵抗表面承受的切向 摩擦力破坏的能力称耐磨
性或耐磨强度，用M10值表
示
耐磨强度和抗碎强度测定
➢（1）落下实验：５０kg大于50mm的焦炭从1.85m 高处向10mm厚的 钢板落下4次，筛分称重算出大于40mm焦炭的百分含量。
3.近年来我国焦炭出口放缓、进口增长：
4.结构调整成效显著，产业集中度有所提高：2010年，云南、山 西、陕西、贵州、山东、新疆、河北、北京首钢搬迁等淘汰关停 焦炭产能约2759.5万吨，2010年，我国重点统计焦化企业炼焦 工序能耗下降17.42kg标准煤/吨焦，水循环二次利用率达 96.06%，同比提高1.19个百分点，吨焦耗新水下降0.17m3/吨 焦
焦炭显气孔率测定仪
２气孔平均直径与孔径分布：压汞法 r=7500/p
压汞仪
３比表面积：气相吸附法、色谱法
型号：NOVA2000 生产厂家：美国康塔公司
自动比表面积测定仪
二、焦炭的物理力学性能
1、粒度均匀
焦碳的质量评价
（内在和外在）
• 筛分组成：评价焦碳块度是否均匀一致的指标。
• 筛分实验：用一套具有标准规格和规定孔径的多级 振动筛将焦炭筛分，得到25-40mm、40-80mm、 大于80mm三级块度的重量，算出各级焦炭的质 量百分率即焦炭的筛分组成wi。
➢（２）转鼓实验（直径1m、宽1m转鼓）
1）方法：取50kg大于40mm焦炭，按80、 60、40mm各级重量比取样装入，以 25r/min转4分钟，100转，取出以80、60、 40、25、10mm筛分称重，把大于10mm重新 入鼓，再转5min， 225转取出以80、60、 40、25、10mm筛分称重，把100转、225转 后大于40mm的百分数为抗碎强度指标，小 于10mm的百分数为耐磨强度指标.
炼焦工艺控制参数 ppt课件
炼焦工艺控制参数
4.1.2为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在配煤时应考虑以
下几项原则： 1)保证炼出的焦炭符合质量要求， 2)在焦炉生产过程中，炭化中期不应产生过大的膨胀压力，
而在炭化末期应有足够的收缩，以免损坏炉体和造成推焦困难， 3)充分利用本地区的煤炭资源，做到运输合理降低生产成
本， 4)在可能的条件下，多配一些高挥发分煤，以增加化学产
炼焦工艺控制参数
炼焦工艺控制参数
炼焦工艺控制参数
第四章
炼焦工艺控制参数
4.1配煤原理 4.2主要工艺流程 4.3自动配煤系统---核子秤 4.4备煤车间的主要控制参数
炼焦工艺控制参数
4.1.1配煤的好处：
（1）节约优质结焦煤，扩大炼焦煤源。 （2）充分利用各种单种煤的结焦特性，改善焦炭质量。 （3）在保证焦炭质量的前提下，增加炼焦化学产品的 产率和炼焦煤气的发生量。 （4）对延长焦炉的炉龄和对焦炉操作有好处。
炼焦工艺控制参数
4.3.2核子称在运煤皮带的位置图： 北
煤
6#
二
东
皮
7#
带
8#
9#
5# 4# 3# 2#
1#
煤一皮带
炼焦工艺控制参数
1、配煤准确率，由核子称自动生成。 2、粉碎细度，即入料粒度小于80mm，细度
达到3mm以下占80%。现阶段控制在73至 78之间。
炼焦工艺控制参数
第五章
炼焦工艺控制参数 5.1炼焦工艺流程简介
2. 还原剂。焦炭燃烧产生的C0及焦炭中的固定碳是铁矿石的还 原剂。
3. 料柱骨架。焦炭在料柱中占1/3～1/2的体积，尤其是在高炉下 部高温区只有焦炭是以固体状态存在，它对料柱起骨架作用， 高炉下部料柱的透气性完全由焦炭来维持。
煤化工工艺学第三章 炼焦
3.2 焦炭及其性质
由烟煤、沥青或其他液体碳氢化合物为原料，在隔绝
空气条件下干馏得到的固体产物都可称为焦炭，且随 干馏温度的高低又有高温（950~1050℃)焦炭和低温 (500~700℃)焦炭之别，后者也称半焦。
根据原料煤的性质、干馏的条件等不同，可形成不同
规格和质量的高温焦炭，其中用于高炉炼铁的称高炉 焦，用于冲天炉熔铁的称铸造焦，用于铁合金生产的 称铁合金用焦，还有非铁金属冶炼用焦(以上统称冶金 焦)，以及气化用焦、电石用焦等。
3.1.1.3煤焦油 荒煤气经过冷却析出的煤焦油，分两步进行处理。首先用蒸
馏的方法，将沸点相近的组分集中在各种混合馏分中，然后再 对各混合馏分进一步精制得纯产品，焦油蒸馏所得的馏分如下。 （1）轻油馏分 可提取苯、甲苯、二甲苯、重苯等。 （2）酚油馏分 可提取酚、甲酚、二甲酚等。 （3）萘油馏分 生产萘、精萘、工业喹琳等。 （4）洗油馏分 主要用作苯类吸收剂。
当焦炭承受冲击力时，焦炭裂纹或缺陷处碎成小块，
焦炭抵抗这种破坏的能力称抗碎性或抗碎强度，用M40 （或M40）表示。
3.2.2、焦炭的化学组成 （1）水分 焦炭水分一般为2~6%。焦炭水分要稳定，否
则将引起高炉的炉温波动，并给焦炭转鼓指标带来误差。 （2）灰分 灰分是焦炭中的有害杂质，主要成分是高熔点 的SiO2和Al2O3。因此焦炭的灰分越低越好，焦炭灰分每增1 %，高炉焦比约提高2%，渣量约增加2.5%，高炉产量约下 降2.2%。 （3）挥发分 挥发分是焦炭成熟度的标志，它与原料煤的 煤化度和炼焦最终温度有关，一般成熟焦炭的挥发分为1% 左右；当挥发分>1.9%时，则为生焦。 （4）硫分 在冶炼过程中，焦炭中的硫转入生铁中，会大 大降低生铁的质量。一般硫分每增加0.1%，高炉熔剂和焦 炭的用量将分别增加2%，高炉的生产能力则降低2~2.5%。 （5）磷分 焦炭中的磷主要以无机盐形式存在，煤中所含 的磷几乎全部残留在焦炭中。高炉炉料中的磷全部转入生 铁中，因此焦炭的磷分一般<0.02%。
煤化工工艺学第三章课件-炼焦
关，也不取决于炼焦工艺条件，主要受熄焦方
式的影响。炼焦厂使用湿法熄焦和干法熄焦两
种方式，湿法熄焦方式时，焦炭的水分约为
2%～6%，因喷水、沥水条件及焦炭粒度不同
而波动。干法熄焦时，焦炭在贮存期间也会吸
附空气中水汽，使焦炭水分达1%～1.5%。干
焦炭比湿焦炭容易筛分。所以，要控制焦炭水
分适量，以免焦粉含量增高。另外焦炭水分要
焦炭反应性高会降低焦炭强度，气化反应的 发展会使焦炭内部气孔壁减薄，加速焦炭破 损。要求焦炭的化学反应性低些为好。
第三章 炼 焦
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1
1. 概述
煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃，可获得 焦炭、化学产品和煤气。此过程称高温干馏 或高温炼焦，一般简称炼焦。焦炭主要用于 高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化学 肥料或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种 类很多，主要有硫铵、吡啶碱、苯、甲苯、 二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。
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2.3 焦炭的力学性能
（1）焦炭的机械强度。用焦炭的抗碎强度和 耐磨强度两项指标说明焦炭的机械强度。焦 炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的
抗碎强度。M25（或M40）是焦炭的抗碎强度
指标。
焦炭抵抗摩擦力破坏的能力，称为焦炭的耐
磨强度。M10是焦炭的耐磨强度指标。
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焦炭的机械强度指标数值是用米库姆转鼓 试验得来的。
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3
由于炼焦化学产品焦油和氨找到了用途， 促使人们设计出燃烧室和炭化室完全隔开 的焦炉，即所谓副产品回收焦炉。
燃烧室出来的废气温度很高，此部分废热 没有回收，有的用来加热废热锅炉，这种 没有废热回收的焦炉，称作废热式焦炉。
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煤化工工艺学第三章课件-炼焦
热解反应过程中，煤中的大分子结构发生断裂，释放出挥发性物质，这些挥发性物 质在高温下进一步裂解和聚合，最终形成焦油和煤气。
热解反应的温度和压力对生成物的影响较大，温度越高、压力越大，生成物的产率 越高。
根据炼焦需求，选择适合的煤种和配比，以 提高焦炭的质量和产率。
采用先进的炼焦技术
如捣固炼焦、配煤技术等，可以提高焦炭的 质量和产率。
控制炼焦温度和时间
通过优化加热制度，确保煤料在适当的温度 和时间内完成热解和缩聚反应。
加强环境保护
通过改进工艺和设备，降低炼焦过程中的污 染物排放，实现绿色生产。
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煤化工工艺学第三 章课件-炼焦
目 录
• 炼焦的基本概念 • 炼焦的工艺流程 • 炼焦的化学反应 • 炼焦的影响因素与优化方法
01
炼焦的基本概念
炼焦的定义
01
炼焦：指将煤在高温下经过热解 、熔融、固化、相变等物理和化 学变化过程，转化为焦炭和煤焦 油的过程。
02
炼焦是煤化工的重要环节，是高 炉冶炼的主要原料，也是钢铁、 化工、电石等行业的原料。
炼焦的原理
炼焦原理：煤ห้องสมุดไป่ตู้高温下经过热解反应，释放出挥发性物质， 生成焦炭和煤焦油。热解过程中，煤分子结构发生变化，产 生裂解和缩聚反应，形成不同组分的煤气和液体产物。
炼焦反应需要在高温、常压或加压条件下进行，通常在焦炉 内进行。炼焦过程中，煤的粘结性和结焦性是影响焦炭质量 的重要因素。
炼焦的重要性
结焦反应
结焦反应是炼焦过程中的另一重要化 学反应，它是指半焦在高温下进一步 加热，发生缩聚和芳构化反应，最终 形成焦炭的过程。
炼焦新工艺简介
（2）型煤的组成不同于装炉粉煤
型焦
一、概要 （1）目的和意义 从上述各种煤的预处理技术可知，在常 规焦炉内炼焦，它们都可适当地增加弱黏性煤或非黏结性 煤的用量，但配合煤的主体还是炼焦煤。（1）根据我国国 情，即炼焦煤储存量少，而弱黏结性煤储量较多，急需扩 大炼焦煤源，所以型焦被认为是广泛使用劣质煤炼焦的有 效措施。（2）型煤和型焦采用连续生产，设备是密闭的能 有效的控制环境污染。是探索各类煤利用新途径的重要方 面之一。
小第三章炼焦新工艺简介?配煤的预处理技术?型焦配煤的预处理技术一配煤掺油配煤掺油后煤粒吸附了碳氢化合物分子在表面形成了单分子层薄膜面形成了单分子层薄膜产生油润作用减小了煤表面水分造成的颗粒间的附着力使煤的流动性提高堆密度增大
炼焦新工艺简介
第三章
工艺一班：小
炼焦新工艺简介
• 配煤的预处理技术 • 型焦
二、冷压型焦 （1） 无黏结剂冷压型焦 主要用于将泥煤、褐煤等低变质 程度的煤制得成型燃料。由于成焦不需要添加任何添加剂， 这不仅节约原材料、简化工艺，而且可提高型焦的含碳量。 又成型压力高，使得设备、操作费用增加。因此改变成型压 力，研制有效的成型设备，取代目前应用较广泛的有粘结剂 冷压成型工艺，成为了发展冷压型焦的趋势。
2、显著提高焦炉的生产能力 结焦时间比湿煤炼焦大为缩短， 从1.85h降至12.5h。
3、降低热耗 由于干燥和预热所用的设备的传热效率比焦炉 大，故预热煤炼焦的总热能耗低于湿煤炼焦。
四、配型煤炼焦
1、方法原理 配型煤炼焦是将装炉煤的30%-40%，加湿到 11%-14%，加6%-7%的软沥青为粘结剂，然后用蒸汽加热到 100度，混合均匀，在成型机中压块成型，再与其余的粉煤混 合装炉炼焦。其优点有两种： （1）降低成本（2)提高焦炭质量 2、工艺流程 配型煤炼焦有以下两种工艺流程，分别为： （1）粉煤和型焦采用同样的配比
炼焦工艺第三章
第三章焦炉加热系统内的气体流动原理50、气体有什么特点？( 1 ）气体没有一定的形状，可以充满任何形状的容器。
( 2 ）气体能被压缩。
51、什么是气体定律？气体定律表明气体从一种状况（温度、压力、体积）变化到另一种状况时，气体的温度、压力和体积的相互关系。
气体定律表示如下：nR T V P T V P ==222111 式中P l 、V l 、T 1—表示在第一种状况下气体的压力、体积和绝对温度（绝对温度T 1=273 + t l , t l ，为摄氏温度，可用温度计测出）;P 2、V 2、T 2—表示在第二种状况下气体的压力、体积和绝对温度（T 2=273 + t 2 ) ;R — 气体常数；n ― 气体的克分子数。
上述气态方程式说明：在气体的压力固定不变时，气体的温度与气体的体积成正比，即气体的温度愈高，则同等的气体所占的体积就愈大,在温度固定不变时，气体的压力愈大，气体所占的体积就愈小。
52、什么是标准状态？在国际上，规定温度为。
℃ （即T 一273K ）、压力为0 . IMPa 这个状况为标准状态。
53、为什么在炼焦工艺中经常将处在工作状态下的气体换算为标准状态下的气体？在炼焦过程中,整个加热系统内的温度变化相当大,例如,在立火道内,废气的温度可达1300℃以上,而在小烟道出口,废气的温度降到350℃～400℃左右,到烟囱根部时则降到250℃左右了。
根据上述的气态方程可以看出，这样大的温度变化，必然使废气的体积也产生较大的变化。
我们在设计焦炉时，就得考虑这些变化的因素。
为了便于加热系统的调节和正确设计焦炉各部位的尺寸，就得把工作状态下的气体换算成标准状况下的气体。
54、标准状态下的气体体积V 0、密度ρ0、速度ω0、是怎样换算为工作状态下的气体体积V t 、密度ρt 、速度ωt 的？（1）体积：)2731(0t V V t +=（2）速度：)2731(0t t +=ωω（3）密度：)2731(0t t +=ρρ 55、流动着的气体具有哪几种机械能的形式？任何一种流动的气体，都包含着三种形式的机械能，即动能、位能、和静压能。
炼焦名词解释
名词解释1、炼焦在隔绝空气的条件下，将煤加热到1000度左右（高温干馏），经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流程就叫做炼焦。
2、焦炭耐磨强度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。
3、干法熄焦干法熄焦是用循环惰性气体为热载体，由循环风机将冷的循环气体输入红焦冷却室冷却高温焦炭至250℃以下排出。
吸收焦炭热量后的循环热气导入废热锅炉回收热量，产生蒸汽。
循环气体冷却、除尘后，再经风机返回冷却室，如此循环冷却红焦。
4、外行气在胶质层外侧，由于胶质体固化和半焦热解产生大量气态产物，这些气态产物沿着焦饼裂纹及炉墙和焦饼之间的空隙，进入炉顶空间。
5、胶质体烟煤热分解过程中生成的可塑液相物，通常是受热变化后的煤粒、热解产物聚集在一起形成的气、液、固三相共存的混合物。
6、配煤炼焦用两种或以上的单煤进行参合、均匀，所得到的配合煤进行炼焦生产7、焦炉热效率焦炉除去废气带走热量外所放出的热量占供给总热量的百分数8、推焦串序；焦炉各个炭化室装煤（出焦）的顺序叫推焦串序。
9、结焦时间；指煤料在结焦过程中在炭化室内停留时间，即指由装煤时间至推焦时间的间隔。
10、空气过剩系数；可燃物得到充分燃烧，要求与氧气完全作用，燃烧产物中有CO2、H2O、H2、和O2，不再含有可燃成分，这样的燃烧叫完全燃烧，为保证燃料完全燃烧，实际供给的空气量必须多于理论空气量，两者之比叫空气过剩系数。
五、简答题1、焦炉煤气有何特点？高炉煤气有何特点？答:焦炉煤气主要成分是氢气和甲烷。
氢气占50~60%，甲烷占22~30%，其热值较高；高炉煤气主要可燃成分是CO,其含量为26~30%,热值较焦炉煤气的低2、焦炉炉体主要部分（炉顶区、炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室、烟囱等）的作用？答：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20～30个立火道。
煤化工工艺学课件3.3 配煤和焦炭质量
④水分（一般为2%～6%） 水分要稳定，否则引起炉温波动。 ⑤碱性成分（K2O、Na2O） 由于其催化和腐蚀作用，能严重降低焦炭强度。 ⑶机械强度 ①耐磨强度M10 a:耐磨强度（M10↓、耐磨性↑） 当焦炭外表面承受的摩擦力超过气孔壁强度时，就会产生表面薄 层分离的现象，形成碎末，焦炭抵抗这种破坏的能力称为耐磨强 度。 b:转鼓测定耐磨强度指标M10
⑷瘦煤 挥发分低，黏结性差 炼焦产品特点：焦炭块大，抗碎强度高，耐磨性差（易成焦粉）；化学产品产 率和煤气产率低。 ×⑸贫煤 没有黏结性，不结焦，不能单独炼焦；配煤中可起瘦化剂的作用。
3.配煤的工艺指标 ⑴配煤的工业分析 ①水分（一般＜10%，焦化厂8%~10%） 水分高的不利影响：焦炉升温慢，延长结焦时间，影响炉体寿命； 影响装炉煤堆密度ρ （图3-7随水分↑ρ ↓） 水分过低的不利影响：破碎和装煤时造成煤尘飞扬恶化操作条件， 使焦油中游离碳增加。
提料板
转鼓实验法度 当焦炭承受冲击力时，焦炭沿裂纹或者缺陷处碎成小块，焦炭抵抗 这种破坏的能力称为抗碎强度。 b:转鼓测定耐磨强度指标M40 粒度＞40mm的块焦质量m2占式样质量m总的分数来表示抗碎强度。<， 一般70%～80%> M40= (m2/m总) ×100% ⑷焦碳的反应性 ①反应性 大多数国家都用焦炭与 二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性。 是指与CO2的碳溶反应性
④硫分（配煤＜1.0%，一般焦炭＜1.0%~1.2%） 硫分害处（配煤中有80%左右转入焦炭） 冶炼中焦炭中硫分转入生铁中，使生铁呈热脆性，加速铁腐蚀。 ⑵黏结性和膨胀压力 ①黏结性 黏结性是结焦性的前提和必要条件。 （黏结性的指标：我国常用的是胶质层最大厚度Y和粘结指数G） ②膨胀压力（安全膨胀压力＜10~15KPa） 其是黏结性煤的炼焦特征，提高堆ρ 能增大膨胀压力。 ⑶粉碎度（＜3mm的占90%） 黏结性好的成分和易碎的不细碎，反之细碎。 （弱黏结性的应细碎；强黏结性的应粗碎；肥煤、焦煤易碎应粗 碎；气煤硬度大难碎应细碎）
3 炼焦
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煤 化 工 工 艺 学
3.3 配煤和焦炭质量
3.3.5.2 化学成分 高炉铸造用焦炭对化学成分的要求 （1）灰分：越低越好 （2）硫分：越低越好 （3）挥发分：<1%，熟焦；<1.5%，生焦 （4）水分： 2~6% （5）碱性成分：越低越好 焦炭热值：28.6~31.40MJ/kg 3.3.5.3 机械强度 高炉焦炭，抗碎强度，耐磨强度
温度分布
煤料距炉墙位置
升温速度 温度升高顺序 <100℃停留时间 顺序 1 1 0.2h 靠近 50~60m 2 2 0.6h 130~140m 3 3 4 4 8 炭化室中心2012-6-21 4
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煤 化 工 工 艺 学
3.2 煤的成焦过程
3.2.4 炭化室内成焦特征 成焦过程： 湿煤→干煤→胶质体→半焦→焦炭 炭化室内同一时间不同部位煤料温度分布
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煤 化 工 工 艺 学
3.2 煤的成焦过程
3.2.5 气体要出途径 胶质层：由两侧移向中心 内部：里行气 水蒸汽，煤一次热解产物 10% 上行进入炉顶空间 外部：外行气 煤一、二次热解产物 90% 沿焦饼裂纹及炉墙与焦饼间空隙进 入炉顶空间
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煤 化 工 炼焦产品产率影响因素： 工 原料煤：挥发分↑ 艺 学 芳烃最适宜生成温度 焦油、粗苯产率↑
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煤 化 工 工 艺 学
3.7 型焦
3.7.1 冷压型焦 3.7.1.1 无黏结剂冷压型焦 原料：褐煤 用途：民用、工业燃料 成型压力：100~200MPa 劳赫曼褐煤生产型焦法： 原料：软褐煤 处理：粉碎、干燥、压型、高温炭化 产品：褐煤型焦 用途：小高炉、有色冶炼、化工部门
煤化工工艺学课件3.5 炼焦新技术
原理： 型煤密度比散装煤密度大得多，有利于提高煤料的膨 胀压力和粘结性。
⑵效果 优点是： 在相同焦炭质量的情况下，可多用弱粘煤， 以降低成本。在相同的配煤条件下可使焦炭的M40提高1～2%。
2.捣固煤炼焦 ⑴方法原理 方法： 利用高挥发份弱粘结性或中等粘结性煤为炼焦煤的主要配煤组分， 将配合煤在入炉前在捣固机内捣实成略小于炭化室的煤饼后，从 焦炉机侧推入炭化室内的炼焦方法 原理： 因为通过对煤粉的捣固，使炼焦煤堆密度增加，有利于提高煤料的 膨胀压力和粘结性。
⑵效果 ①优点： 原料范围宽： 可配入高挥发分弱黏结性煤（主要增加气煤用量）有效减少主焦煤配比， 降低生产成本。 提高焦炭强度： 增大焦炭强度、提高焦炭产量和质量。
回收热量，改善焦炭质量，提高环保水平。
⑶槽式法干法熄焦流程 主要设备有干熄焦冷却室、循环风机、废热锅炉、焦 罐车、装料吊车等。
7.干法熄焦和煤预热联合 利用干法熄焦的热量进行煤预热，兼收煤预热和干法熄焦之利。
例如：捣固炼焦在保证焦炭质量相同的条件下，可增加约 20％的气煤用量或者在相同配煤的条件下，焦炭质量 可以得到提高，M40在90以上。
③缺点：捣固机庞大，操作复杂，投资高，炭化室有效利用率低，结焦时间长。
3.成型煤 ⑴原理和方法 方法: 全部煤料用黏结剂或无黏结剂压成型，或者部分配煤压成型。（此 配煤中配有弱黏结和不黏结性组分）
§ 3、炼焦
§3．5炼焦新技术
§3．5炼焦新技术
炼焦新技术的发展方向：
优化资源利用，扩大弱粘煤的使用率。 改善焦炭质量，以适应高炉大型化的要求。 节约回收能源； 改善环保条件，有利于建设环境友好型社会。 提高自动化水平； 提高产能，以提高劳动生产力。
炼焦工艺流程解说
炼焦工艺流程解说
《炼焦工艺流程解说》
炼焦是指通过高温热解炼煤，使其生成焦炭和其他有用的副产品的工艺过程。
炼焦工艺涉及多个步骤和设备，在整个流程中需要精确控制温度、时间和气氛等参数，以确保最终产品的质量和产量。
首先，原料煤经过破碎和筛分后，进入焦炉装料车。
焦炉是进行炼焦的主要设备，通常采用立式圆筒形状，内部分为焦化室和煤气冷却室。
煤在焦炉内经过高温热解，生成焦炭和煤气，焦炭会自流式排出，而煤气则通过冷却后收集处理。
在炼焦过程中，控制温度和气氛对产物质量至关重要。
通常使用高温（1300-1400℃）和缺氧气氛热解煤，在适当的条件下生成高质量的焦炭。
此外，还需要保证炉内气体流动的均匀性和热量的传递效率，以提高生产效率和减少能源消耗。
焦炉内的煤气冷却后，会生成焦油和粗苯等有用产品，这些产品可以用于化工生产或其他工业用途。
同时，炼焦过程中产生的废气还需要进行处理，以达到环保和安全要求。
总之，炼焦工艺流程是一个复杂的过程，需要精密的工艺控制和设备支持。
通过合理的操作和管理，可以实现高效、环保的焦炭生产，为我国能源工业做出贡献。
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3.2.2、焦炭的化学组成 （1）水分 焦炭水分一般为2~6%。焦炭水分要稳定，否
则将引起高炉的炉温波动，并给焦炭转鼓指标带来误差。
（2）灰分 灰分是焦炭中的有害杂质，主要成分是高熔点 的%，SiO高2和炉A焦l2比O3约。提因高此2焦%炭，的渣灰量分约越增低加越2.5好%，，焦高炭炉灰产分量每约增下1 降2.2%。
（3）挥发分 挥发分是焦炭成熟度的标志，它与原料煤的 煤化度和炼焦最终温度有关，一般成熟焦炭的挥发分为1% 左右；当挥发分>1.9%时，则为生焦。
（4）硫分 在冶炼过程中，焦炭中的硫转入生铁中，会大 大降低生铁的质量。一般硫分每增加0.1%，高炉熔剂和焦 炭的用量将分别增加2%，高炉的生产能力则降低2~2.5%。
近年来，炼焦工艺正向着大型化、智能化方向发展， “大容积焦炉”、“捣固炼焦”、“干熄焦”、“型煤炼焦”、 “煤调湿”、“配煤专家系统”等新技术得到了快速的发 展与应用。
3.2 焦炭及其性质
由烟煤、沥青或其他液体碳氢化合物为原料，在隔绝 空气条件下干馏得到的固体产物都可称为焦炭，且随 干馏温度的高低又有高温（950~1050℃)焦炭和低温 (500~700℃)焦炭之别，后者也称半焦。
根据筛分组成和筛孔的平均直径，来计算焦炭的平均粒度 dD。
dD =∑γi di 式中 γi —各粒度级的质量分数，%； 的平di均——尺各寸粒计度算级，的mm平；均粒度，由该级焦炭上下两层筛孔
3.2. 1. 3机械强度—耐磨强度和抗碎强度
焦炭强度用耐磨强度和抗碎强度两个指标来表示，中 国采用米贡转鼓法测定：取>60mm的焦炭样品50kg， 转鼓直径1m，长度1m，每分钟25转，转动4min。当 焦炭外表面承受的摩擦力超过气孔壁强度时，就会产 生表面薄层分离现象，形成碎末，焦炭抵抗这种破坏 的能力称耐磨性或耐磨强度，用M10表示。
的不规则多孔体，呈银灰色。用肉眼观察焦炭可看到纵横 裂纹，沿纵横裂纹分开即为焦块；焦块含有微裂纹，沿微 裂纹分开，即为焦体。焦体由气孔和气孔壁组成，气孔壁 即为焦质，其主要成分是碳和矿物质。
焦炭的裂纹多少直接影响其粒度和抗碎强度；焦块微裂纹 的多少和焦体的孔泡结构则与焦炭的耐磨强度和高温反应 性能密切相关。孔结构可用气孔率表示。
（5）磷分 焦炭中的磷主要以无机盐形式存在，煤中所含 的磷几乎全部残留在焦炭中。高炉炉料中的磷全部转入生 铁中，因此焦炭的磷分一般<0.02%。
3.2.3焦炭的反应性和反应后强度
3.2.3.1焦炭的反应性（CRI） 焦炭与CO2、O2和H2O蒸气等进行化学反应的性质，称为焦
3.1.1.1焦炭 焦炭90%以上用于冶金工业的高炉炼铁，其余的用于机
械工业、铸造、电石生产原料、气化及有色金属冶炼等。 因此，炼焦是伴随着钢铁工业发展起来的。
3.1.1.2焦炉煤气 煤在焦炉中加热，由于煤分子的热解，析出大量的气态物质，
即为焦炉煤气。焦炉煤气的热值高，是冶金工业重要的燃料。 经过净化后，可作为工业燃料和民用煤气。从焦炉煤气中提取 的物质主要有:氨（产率为0.25%～0.4%），可生产硫铵和无水氨 等；粗苯(产率为0.8%～1.1%)和酚类产品，粗苯经过精制可得苯、 甲苯、二甲苯，还有古马隆一茚树脂等；硫化物(产率为0. 2%～ 1.5%)，可生产硫黄、吡啶等。
根据原料煤的性质、干馏的条件等不同，可形成不同 规格和质量的高温焦炭，其中用于高炉炼铁的称高炉 焦，用于冲天炉熔铁的称铸造焦，用于铁合金生产的 称铁合金用焦，还有非铁金属冶炼用焦(以上统称冶金 焦)，以及气化用焦、电石用焦等。
3.2.1焦炭的物理性质 焦炭是一种质地坚硬，以碳为主要成分、含有裂纹和缺陷
3.2.1.1真密度、视密度和气孔率 焦炭的真密度是单位体积焦质的质量，通常为1.8～1.95
t/m3，其值大小与原料煤的性质和炼焦工艺有关。 焦炭的视密度是单位体积焦块的质量，通常为0.8～1.08
t/m3，它与焦炭的气孔率和真密度有关。 焦炭的气孔率是指气孔体积占总体积的分数，它们的关系
为： 气孔率=（1—视密度/真密度）×100%
3.2. 1. 2粒度
因焦炭的外形不规则，尺寸不均一，只能用统计的方法来 表示其粒度，即用筛分实验获得的筛分组成计算其平均粒 度。一般用一套具有标准规格和规定孔径的多级振动筛， 将一定量的焦炭试样筛分，然后分别称量各级筛上焦炭和 最小筛孔的筛下焦炭质量，算出各级焦炭的质量分数，简 称焦炭的筛分组成。
我国自己开办的第一座焦化厂．是1914年开始修建的 石家庄焦化厂。至今我国焦化工业已伴随钢铁工业发
展成煤化工领域中较大的部门，达到了较高水平。现 在中国是世界第一大焦炭生产国和出口国，从1993年 起，中国焦炭产量居世界第一位；2010年焦炭产量 3.87亿吨，占世界焦炭产量的61%；我国焦炭出口量 一直占据世界焦炭市场的半壁江山。
3.1.1.3煤焦油 荒煤气经过冷却析出的煤焦油，分两步进行处理。首先用蒸
馏的方法，将沸点相近的组分集中在各种混合馏分中，然后再 对各混合馏分进一步精制得纯产品，焦油蒸馏所得的馏分如下。
（1）轻油馏分 可提取苯、甲苯、二甲苯、重苯等。 （2）酚油馏分 可提取酚、甲酚、二甲酚等。 （3）萘油馏分 生产萘、精萘、工业喹琳等。 （4）洗油馏分 主要用作苯类吸收剂。
运城学院 应用化学系
3.1 概述
煤在隔绝空气的条件下，加热到9500C～10500C经过干燥、 热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段，最终制Байду номын сангаас焦炭， 这一过程称高温炼焦或高温干馏，简称炼焦。
3.1.1炼焦产品 炼焦的主要产品是焦炭(约占78 % ,质量分数，以下同)，
另外还有焦炉煤气(占15%～18%)和煤焦油(2.5%～4.5%)， 这两种副产品中含有大量的化工原料，可广泛用于医药、 染料、化肥、合成纤维、橡胶等生产部门。回收这些化工 原料，不仅能实现煤的综合利用，而且也可减轻环境污染。