煤的黏结和成焦机理

室式结焦过程
3、堆密度
增加装炉煤的堆密度，使煤粒间隙减小，膨胀 压力增大，填充间隙所需的液态物质减少，在胶质 体数量和性质一定时，可以改善煤的黏结性。 但堆密度的增大，收缩应力的增加，使焦炭的裂 纹增加。 因此，只有当黏结性差的气煤配用量较大时，采用 增加堆密度的方法来提高焦炭的强度。
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2．煤料细度
煤料粉碎度和焦炭强度呈如下关系： 同一种煤的粉碎度增加，焦炭强度增加，当煤粉碎度 达到某极限值后，继续增加时焦炭强度反而降低。 不同的煤种，和其焦炭强度的极大值对应的粉碎 度取决于煤的黏结性，黏结性愈好的煤，与其焦炭强 度极大值对应的煤粉碎度愈高。 但对配合煤而言一般情况为增加弱黏结煤的用量， 则应对强黏结煤粗粉碎以保持其黏结性，弱黏结煤 细粉碎以利于分散。
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2．胶质体的性质 温度间隔、透气性、流动性、膨胀性概念及 对粘结性的影响。
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二、煤的黏结过程
要形成黏结好的半焦，必须具备以下条件： （1）有足够数量的液相，能使分解的煤粒表面润 湿并充满颗粒间的空隙；（2）胶质体的温度间隔 足够大；（3）胶质体的流动性好；（4）胶质体有 一定的黏度，能产生一定的膨胀压力，将软化的煤 粒压紧；（5）液相分解缩聚所形成的固相产物和 未分解为液相的固体颗粒，本身应具有足够的强度； （6）黏结性不同的煤粒在空间要均匀分布。
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第一节 煤的黏结和成焦机理
具有黏结性的煤，在高温热解时，从粉煤分解 开始，经过胶质状态到生成半焦的过程称为煤 的黏结过程。煤的黏结性取决于胶质体的生成 和胶质体的性质(?)
从粉煤开始分解到最后形成焦块的整个过程称 为结焦过程。煤的结焦过程大体可分为黏结过 程和半焦收缩两个阶段。
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煤料水分愈多，结焦时间愈长，炼焦耗热量愈大。
因为：水的汽化潜热大而煤的导温系数小；
水汽汇集 膨胀压力，最大膨胀压力，影响膨胀压力的因素？
煤种、加热速度、堆比重、添加瘦化剂或高挥发性气煤
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三、工艺条件对结焦过程的影响
1、加热速度 提高加热速度使煤料的胶质体温度范围加宽，流动 性增加，从而改善煤料的黏结性，使焦块致密。？
一、胶质体的生成及性质
1．胶质体液相的来源
(1)煤分子结构单元之间各种桥键的断裂形成自
由基碎片，其中分子量不太大的、含氢较多的生成
液态产物。 (2)脂肪化合物的分解，其中分子量较
大的那部分形成液态产物。(3)基本结构单元周围
的脂肪族侧链和各官能团脱落，其中小部分可形成 液体。(4)残留煤（未分解的煤）在胶质体液相中 部分溶解。
4．填加物
煤料黏结性不好时，可以加入沥青等黏结剂，
增加结焦过程中的液相以改善黏结性。但这种黏
结剂应要求在煤料胶质体阶段有较好的热稳定性， 故最好采用高沸点沥青。 当煤料收缩性很大时，可在不使煤黏结性降 低很多的情况下，加入经细粉碎的无烟煤粉、焦
粉等瘦化剂以减少收缩内应力，从而提高焦炭块
度。
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2．外界条件的影响
（1）热解最终温度的影响 随着热解最终温度的升高，焦油和焦炭的产率下降，
煤气产率增加，但煤气中氢含量增加，而烃类减少；
焦油中的沥青和芳烃增加，酚类和脂肪烃含量降低。 焦炉的生产实践表明，700～800℃之间最适宜生产贵 重的芳烃、苯、甲苯和二甲苯，此时产率最高。
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解水产率高，但由于没有黏结性（或很小），不能结
成块状焦炭； 中等变质程度的烟煤，热解时煤气、焦油产率高而热 解水少，黏结性强，能形成强度高的焦炭； 煤化程度高的煤（贫煤以上），煤气量少，基本没有
焦油，由于没有黏结性，故生成大量焦粉。
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（2）岩相组成的影响
不同煤岩成分其热解产物及产率不同: 煤气产率:稳定组为最高，丝质组最低，镜质组居 中； 焦油产率:稳定组为最高，丝质组最低，镜质组焦 油产率居中； 焦炭产量:丝质组最高，镜质组居中，稳定组最低。
利用快速加热，可以提高弱黏结性的气煤、弱黏 煤甚至长焰煤的黏结性，这就扩大了炼焦煤源。 但快速加热对半焦收缩是不利的，收缩应力大， 产生的裂纹多。 故合理的加热速度应是黏结阶段快，收缩阶段慢。
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现代焦炉炭化室内的结焦过程无法调节各阶段的 加热，且实际上湿煤、干煤、胶质体由于导热性 能差，加热速度慢，半焦和焦炭反而加热快，这 是现代炭化室的根本缺点。
四、煤料硫分、灰分与焦炭硫分、灰分的关 系
1．硫的动态与焦炭硫分 煤中的硫约有60%～70%转入焦炭中。
2．焦炭灰分
煤中灰分全部转入焦炭，
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第四节 炼焦过程的化学产品
一、影响化学产品的因素
1．原料煤的影响
（1）煤化程度
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对加热产物及产率的影响表现为：
煤化程度低的煤（如褐煤）百度文库解时，煤气、焦油和热
（2）炉顶空间温度和容积的影响
从化学产品的产率和质量来说，炉顶空间温度以 750℃左右为宜，但生产上为使焦饼中心温度达到 950～1050℃，炉顶空间温度总是大于750℃，只能力 求降低，不能完全满足。 炉顶空间温度超过900℃，焦油中含游离碳、萘、 蒽、沥青增加，密度增大，含酚减少。 在平煤操作良好，荒煤气导出顺利的条件下，炉 顶空间容积应尽可能小，以减少荒煤气在此停留时间， 使二次热解适当。
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（3）升温速度的影响
随着加热速度的增加，气体开始析出的温度和气体 析出最大速度的温度迅速提高。 提高加热速度（缩短结焦时间），使煤气和焦 油产率增加，焦炭产率减少,煤气中增加烯烃、苯、 乙炔。如在800℃以上热解，焦油中芳烃增加，萘 含量增加，酸性油中苯酚较多，杂酚较少。 热解时的压力增加，可以阻止热解产物挥发和抑 制低分子气体的生成，不利于化学产品的回收。
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三、煤的成焦机理
形成半焦后，温度继续升高，半焦进一步分解： 1、析出分子量最小的气态产物而不生成焦油。
2、产生许多游离基，游离基发生缩聚反应，随着 温度的升高，缩聚反应不断加强，使芳香碳网不断 增大，碳网间的排列也越来越规则化。
当温度达到1000℃时，形成具有一定机械强度和 一定块度的银灰色并具有金属光泽的焦炭。
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半焦外型的变化产生裂纹？ 半焦热缩聚必然引起体积收缩，而焦块的刚性阻止 其收缩，半焦内便产生了内应力。随着温度的升高， 其内应力不断增加，当内应力大于半焦本身的强度 时，使半焦破裂形成裂纹。
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第三节 炭化室内的结焦过程
炭化室内煤料结焦过程的基本特点有: 单向供热、成层结焦
结焦过程中传热性能随炉料的状态和温度而变化。