煤炭深加工与利用毕业设计论文.doc

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1、中北大学成人教育学院2011届毕业论文中北大学毕业论文提高焦炭质量途径专 业： 煤炭深加工与利用 指导教师： 2013 年7 月摘 要焦炭在高炉炼铁中是不可缺少的炉料，对高炉炼铁技术进步的影响率在30%以上，在高炉炼铁精料技术中占有重要的地位。所以为了使焦炭的灰分、硫分、挥发分、机械强度、耐磨强度等达到质量标准，炼焦的用煤质量、炼焦采用的技术、炼焦过程机械操作以及各个参数的控制、熄焦使用方法这几个方面对焦炭质量的影响是十分重要的。本文重点介绍炼焦用煤的选用、炼焦过程须注意的问题以及熄焦的方法。目前炼焦用煤主要包括气煤、肥煤、焦煤、瘦煤等。炼焦机械主要有装煤车、推焦车、拦焦车、熄焦车。熄焦使用的

2、方法主要有湿法熄焦和干法熄焦。关键词：焦炭，灰分，炼焦机械，熄焦目 录1 引言12 原料煤的选用及预处理22.1 原料煤的选用22.2 原料煤的预处理22.2.1 配煤炼焦22.2.2 炼焦煤的质量指标22.2.3 扩大炼焦配煤的途径32.2.4 关于扩大配煤炼焦途径方法的解释33 室式结焦43.1 炭化室内结焦过程43.2 成层结焦过程和炼焦温度43.3 工艺条件对炼焦过程的影响43.3.1加热速度43.3.2煤料细度53.3.3堆密度53.3.4填加物53.2 室式结焦过程中煤的硫分、灰分与焦炭硫分、灰分的关系54 炼焦的机械设备64.1. 筑炉材料64.2 护炉设备64.3 煤气设备64

3、.3.1 荒煤气导出设备。64.3.2 加热煤气设备74.3.3 废气导出及其设备74.3.4 焦炉机械75 熄焦技术和加强焦炉管理95.1 湿法熄焦95.2 干法熄焦95.2.1 干法熄焦的意义：95.2.2 干法熄焦系统：95.2.3 干法熄焦的特点：105.2.4 干法熄焦的工艺流程：105.2.5 干熄焦的安全特点105.2.6 干熄焦经济效益分析115.3 加强焦炉管理115.3.1 改善方法115.3.2 炼焦过程注意事项125.3.3 目前的现状12结束语13参考文献14致 谢15中北大学成人教育学院2011届毕业论文1 引言煤化工的发展始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤

4、化学工业体系。在工业革命的驱动下，炼铁用焦炭需求量大增，炼焦化学工业应运而生。进入20世纪，许多有机化学品多以煤为原料生产，煤化学工业成为化学工业的重要组成部分。焦化工业是发展最成熟，最具代表性的煤化工产业，也是冶金工业高炉炼铁、机械工业铸造最主要的辅助产业。焦炭作为高炉炉料的重要组成部分，对高炉冶炼有决定性作用。特别是在高炉喷煤后，入炉焦比降低，焦炭在高炉内劣化加强，使焦炭性能优劣的影响就更加突出。所以必须正确采用炼焦过程中所使用的各项技术及控制各个参数指标。以保证高炉冶炼的正常进行。2 原料煤的选用及预处理2.1 原料煤的选用炼焦煤：按照煤炭用途进行划分，作为生产原料，用来生产焦炭，进而用

5、于钢铁行业的煤炭种类。除了炼焦煤之外，还分为动力燃料用的动力煤，化工行业原料用的无烟煤，钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤。炼焦煤主要包括：贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、气煤、气肥煤七种。2.2 原料煤的预处理早期炼焦只使用单种煤，随着炼焦工业的发展，炼焦煤储量明显不足。随着高炉大型化，对冶金焦质量提出了更高要求，单种煤炼焦的矛盾也日益突出，如膨胀压力大，焦饼收缩量小，容易损坏炉墙，并造成推焦困难等。针对此种现象，结合中国煤源丰富，煤种齐全，但炼焦煤储量较少的现状，走配煤之路势在必行。所以单种煤炼焦已不可能，必须采用多种煤配合炼焦。2.2.1 配煤炼焦 配煤炼焦就是将两种或两种以上的单种煤，均

6、匀的按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产出优质焦炭，并能合理的利用煤炭资源，增加炼焦化学品。2.2.2 炼焦煤的质量指标配合煤的质量指标：主要是指配合煤的水分、灰分、挥发分、硫分、胶质层厚度、膨胀压力、黏结性、及细度等。不同的焦炭使用部门对其质量要求不同，则配合煤指标也有所不同。配合煤的水分一般控制在10%。配合煤的灰分一般不超过10%。配合煤的挥发分一般为26%28%。硫分控制在1.1%左右。黏结指数G=5872，胶质层最大厚度Y=1620mm，奥亚膨胀指数bt50%。膨胀压力的极限值应不大于10-15Pa。煤料细度：炼焦煤细度一般控制在80%左右，捣固炼焦细度一般大于85%。2.2

7、.3 扩大炼焦配煤的途径（1）为了利用大量高挥发分弱黏结性煤，常采用炉外干燥、预热、捣固的方法炼焦，对高挥发分弱黏结煤，可采用选择粉碎、改善配煤比的方法。（2）为了提高化学产品的产率，改善焦炭质量或制取特殊用焦，可以配入添加物炼焦。（3）为了利用高硫煤炼焦，可采用炼制缚硫焦等。 2.2.4 关于扩大配煤炼焦途径方法的解释捣固炼焦是将配合煤是将配合煤在入炉前在捣固机内捣实成体积略小于炭化室的煤饼后，从焦炭的机侧推入炭化室的炼焦方法。配入添加物炼焦分为添加改制黏结剂炼焦和添加瘦化剂炼焦。炉外干燥是指在装炉前预先干燥，使其水分降到6%以下，然后再装炉炼焦。预热煤炼焦是指在装炉前用气体载热体或固体在热

8、体将煤预先加热到150250后，再装入炼焦炉中炼焦。煤调湿技术是通过加热来降低并稳定、控制装炉煤的水分。配型煤炼焦是以弱黏结煤为原料加入一定量的有机黏结剂混捏，成型后制成型煤，按一定的比例和粉煤混装炼焦叫配型煤炼焦。3 室式结焦3.1 炭化室内结焦过程炭化室内煤料结焦过程中的基本特点：一是单向供热；二是结焦过程中传热性能随炉料的状态和温度而变化。3.2 成层结焦过程和炼焦温度由于单向供热，炭化室内煤料的结焦过程所需热能是从高温炉墙侧向炭化室中心逐渐转移的。煤的导热能力很差，所以在同一时间内距炉墙不同的距离的各层煤料的温度不同，炉料的状态也不同，所以在炉墙附近先结成焦炭后逐层按照焦炭层、半焦层、

9、塑性层、干煤层、湿煤层等逐渐向炭化室中心推移，这就是成层结焦。 炭化室中心面上炉料温度始终最低，因此结焦末期炭化室中心面温度可以作为焦饼成熟的标志，称为炼焦最终温度。在生产上以测量焦饼中心温度考察焦炭的成熟度。3.3 工艺条件对炼焦过程的影响对炼焦过程有影响的工艺条件如下：3.3.1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。但快速加热对半焦收缩时不利的，因为提高加热速度使收缩速度加快，相邻的链接强度加大，从而收缩应力大，产生的裂纹多，故合理的加热速度使黏结阶段快、收缩阶段慢。3.3.2煤料细度煤料细度不同的煤料，应该寻找各自最适合的细度才能

10、得到更好的焦炭3.3.3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，填充间隙所需要的液态物质减少，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，使相邻层的链接强度加强，且随着收缩应力的增加，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可以提高焦炭强度。3.3.4填加物 煤料黏结性不好时可以添加沥青等黏结剂，增加结焦过程中的液相产物以改善黏结性。当收缩性很大时，可以不使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。3.2 室式结焦过程中煤的硫分、灰分与焦炭硫分、灰分的关系（1）硫分 室式炼焦条件下，焦炭中硫

11、分为煤中硫分80%90%提高炼焦最终温度可使煤中硫分转入焦炭的质量分数降低，从而使焦炭硫分有所降低。（2）灰分 降低煤中灰分有利于焦炭灰分降低，可使高炉、化铁炉降低能耗，提高产量。4 炼焦的机械设备炼焦炉的机械设备包括：筑炉材料、保护设备、煤气设备、焦炉机械。4.1. 筑炉材料现在的筑炉材料一般指的是耐火材料。凡是有能抵抗高温和高温下物理化学作用的材料统称为耐火材料。一般规定耐火材料的耐火度为1580以上。砌筑焦炉的材料还有隔热材料和普通材料。砌筑焦炉的耐火材料有：硅砖、黏土砖、高铝砖、耐热混凝土、耐火泥和隔热材料，除了以上材料外还有普通水泥、红砖和缸砖等，主要用于焦炉基础和抵抗墙、炉顶等部位

12、。4.2 护炉设备焦炉砌体外部应该安装的设备叫护炉设备。这些设备包括：炉柱、保护板、纵横拉条、弹簧、炉门框、抵抗墙及机侧、焦侧操作平台等。4.3 煤气设备焦炉煤气设备包括荒煤气导出设备和加热煤气供人设备两大类4.3.1 荒煤气导出设备。荒煤气导出设备包括上升管、桥管、水封阀、集气管、吸气弯管、焦油盒、吸气管以及相应的喷洒氨水系统。其作用是将焦炉荒煤气顺利导出，不致因炉门刀边附近煤气压力过高而引起冒烟冒火，但又要保持和控制炭化室在整个结焦过程中为正压；二是将出炉荒煤气适度冷却，不致因温度过高而引起设备变形、阻力升高和鼓风、冷凝的负荷增大，但又要保持焦油盒氨水良好的流动性。4.3.2 加热煤气设备

13、加热煤气设备的作用是向焦炉输送和调节加压煤气和空气。对于复热式焦炉，因可用两种煤气加热（贫煤气和富煤气），配两套加热煤气系统；而对于单热式煤气焦炉，只配备一套焦炉煤气加热系统。4.3.3 废气导出及其设备焦炉废气导出系统有交换开闭器，机侧、焦侧分烟道及总烟道翻板。交换开闭器是控制进入焦炉的空气、煤气及排出废弃的装置。交换设备是改变焦炉加热系统气体流动方向的动力设备和传动机构，包括交换机和传动拉条。4.3.4 焦炉机械炼焦生产中焦炉机械包括：顶装焦炉用的装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车。侧装焦炉用装煤推焦车代替装煤车和推焦车，增加了捣固机和消烟车，用以完成炼焦炉的装煤出焦任务。它们除了完成以上工作

14、还要完成：（1）装煤孔盖和炉门的开关，平煤孔盖的开闭。（2）炭化室装煤的平煤操作。（3）平煤时余煤的回收处理。（4）炉门、炉门框、上升管的清扫。（5）炉顶及机械、焦侧操作平台的清扫。（6）装备水平高的车辆还没有消烟除尘的环保设施。4.3.4.1 四大车的作用装煤车是在焦炉炉顶上由煤塔取煤并往炭化室装煤的焦炉机械。推焦车是完成启闭机侧炉门、推焦、平煤等操作。拦焦车是启闭焦侧炉门，将炭化室推出的焦饼通过倒焦槽导入熄焦车中，以完成出焦操作。熄焦车是用以接受炭化室推出的红焦，并送到熄焦塔通过水喷洒而将其喷灭，然后再把焦炭卸至凉焦台上4.3.4.2 四大车连锁目前四大车连锁的形式为有效连锁控制，载波电话

15、通讯，射线连锁信号。此外焦炉机械还有各种信号装置，总之焦炉的机械发展趋势是逐步实现计算机自动控制，实现焦炉自动化，从而彻底改善焦炉的劳动条件，提高劳动生产率。只有四大车连锁控制在焦炉生产过程中与炼焦机械相互配合完成，才能使焦炉安全正常的生产。5 熄焦技术和加强焦炉管理熄焦的方法按照是否用水可以分为湿法熄焦和干法熄焦。5.1 湿法熄焦湿法熄焦就是熄焦车把焦炭拉到熄焦塔下用水喷洒降温熄焦的方法。湿法熄焦设施包括熄焦塔、喷洒装置、水泵、粉焦抓斗及粉焦沉淀池等。熄焦的基本过程为熄焦车开进熄焦塔，靠极限开关通过熄焦时间继电器自动开启水泵，经分配管上的小孔喷出通常控制熄焦时间为100S左右，熄焦过程中熄焦

16、车应该来回移动2-3次，以利喷洒均匀。熄焦后熄焦车应停留40-60秒，将车中多余水分沥出。熄焦后的焦炭卸至凉焦台停放30-40min，将其水分蒸发和冷却。一般湿法熄焦将产生的蒸汽全部排入大气，既损失显然，又将其所含的有害气体和夹杂的焦粉而污染环境。所以就引出干法熄焦。5.2 干法熄焦5.2.1 干法熄焦的意义：就是利用对焦炭惰性的气体吸收密闭系统中红焦的热量，携带热量的气体与废热锅炉交换产生蒸汽后，再循环回来对红焦进行冷却。5.2.2 干法熄焦系统：是由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车及焦罐台车、焦罐、一次除尘器、二次除尘器、干熄焦锅炉系统、循环风机、除尘地面站、水处理系统、自动控制

17、系统、发电系统等部分组成。5.2.3 干法熄焦的特点：干法熄焦避免了湿法熄焦时对红焦的巨冷作用，故有利于焦炭质量的提高，也可以适当提高配合煤中气煤或弱黏结煤的配比。具体特点如下：（1）改善焦炭质量。（2）回收红焦显热。（3）减少环境污染。（4）投资和能耗较高。5.2.4 干法熄焦的工艺流程：（1）焦炭：红焦拦焦车旋转焦罐焦罐台车提升机装入装置预存段冷却段平板闸门振动给料机旋转密封阀双岔溜槽皮带运输机焦炭外运。（2）循环气体：冷却段环形烟道一次除尘锅炉二次除尘循环风机给水预热器冷却段。（3）烟尘和粉尘：（装入装置、双岔溜槽、皮带运输机）（布袋除尘器、一次除尘器）链式刮板机斗式提升机焦粉仓加湿搅拌

18、器粉焦外运。（4）除盐水纯水槽除氧给水泵给水预热泵除氧器锅炉给水泵锅炉（减温减压泵、热力管网、汽轮发电机、蒸汽外放）。干熄炉内焦炭冷却机理：在干熄炉冷却段，焦炭向下流动，惰性气体向上流动，焦炭通过与循环气体进行热交换而冷却。5.2.5 干熄焦的安全特点干法熄焦系统具有高温、高压、高空、有毒、有害、噪声和粉尘等特点，在正常的生产过程中，如果控制不当，都有可能对人体或设备造成伤害。5.2.6 干熄焦经济效益分析对干熄焦经济效益影响最大的因素是建设投资和动力消耗，能源回收量也很重要。干熄焦建设的投资，如果按相同的产气能力折算，与动力锅炉房投资相比，大约为5倍，如果再计入开采动力煤的煤矿投资，则干熄焦

19、产气折算投资只是动力产汽投资的1.25倍，并不太大。对于干熄焦的经济效益，一般可用投资偿还期来表示。关于干熄焦的投资偿还期，前苏联估算为3-5年，日本估算为4-5年，德国估算约为6年，中国估算5-6年，相差都不不大。5.3 加强焦炉管理动走行控制不完善，大车的自动走行控制不完善， 系统的可靠性不高，难以保证系统长期稳定运行， 系统的可靠性不高，难以保证系统长期稳定运行;，没有管理自动化部分;，没有管理自动化部分。5.3.1 改善方法（1）实现四大车的炉号自动识别、自动行车控制， 实现四大车的炉号自动识别、自动行车控制;(2)四大车的操作运行实时监控，推焦电流自动记录和无线传输;(3)自动判断最

20、大推焦电流;自动判断最大推焦电流;(4)自动生成推焦计划并自动进行生产调度; 自动生成操作日志和生产操作报表，自动生成操作日志和生产操作报表;(5)实现熄焦车的无人化操作。5.3.2 炼焦过程注意事项生产调度计划与报表生产计划的编排。生产计划：四大车生产计划的跳变：推焦车的计划跳变、拦焦车的计划跳变、装煤车的计划跳变、熄焦车的计划跳变。都要事先做好可能发生情况的应急措施。将可能出现的故障和危害分为等级，每个等级都有相应的故障处理和应急措施，系统自动检修故障，并自动切换到故障应急处理模式。实现自动化。5.3.3 目前的现状我国是焦化生产大国，全国大小焦炉有上千多座，但焦炉 我国是焦化生产大国，全

21、国大小焦炉有上千多座， 生产操作自动化水平低，四大车的操作基本上人工操作； 人工操作劳动强度大，操作失误较多， 人工操作劳动强度大，操作失误较多，设备故障率高； 生产的操作管理：人工为主，生产操作数据靠人工收集；生产的操作管理；人工为主，生产操作数据靠人工收集。国内外的研究现状国内有不少企业和科研单位做了一些研究工作: 国内有不少企业和科研单位做了一些研究工作：主要工作是信号的连锁、炉号识别，但大车的自动化。总结提高焦炭质量是高炉冶炼的核心点。提高焦炭质量的要点是：选择好炼焦用煤，根据煤种不同采用合理的炼焦配煤方法，在炼焦时，从装煤到出焦按照严格的操作规程操作，采用适合的熄焦方法以及适时改善炼

22、焦条件。才可以炼制出优质的冶金焦，才可以冶炼出优质量的钢铁。参考文献1 姚昭章，炼焦学， 冶金工业出版社，20032 炼焦化学论文选，中国冶金学会炼焦化学专业委员会3 河北化工，河北化工杂志社，20074 山西冶金，山西杂志社，20035 煤化工，煤化工杂志社，2002致 谢这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学和一直关心支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！ 感谢我的指导老师，没有您的悉心指导就没有这篇论文的顺利完成。 感谢身边所有的朋友与同学，谢谢你们三年来的关照与宽容，与你们一起走过的缤纷时代，将会是我一

23、生最珍贵的回忆。致 谢我首先感谢电子科技大学软件学院给我们新疆班的学生提供的这次攻读硕士学位的难得的机会，衷心感谢指导老师罗克露教授，能够成为罗老师的学生真的是我最大的荣幸，她严谨的治学态度，认真的工作作风，正直的为人方式都无不让我对她充满了深深的敬意。没有罗老师的帮助和指点，我的论文不可能完成，在罗老师的指引下我才对自己的论文有了越来越清晰的思路，也才能顺利地完成这次答辩。其次要感谢电子科技大学给我们上课的老师们，他们到新疆来给我们新疆班上课，这些老师渊博的学识，严谨的治学态度，勤奋的工作作风，科学的研究方法使我受益匪浅，他们在平时的学习中给予我很多帮助和启发。谨在此向他们表示衷心的感谢。这三年时间的学习对我有许多启发，对我的专业提高也有很大的帮助。谢谢财经大学计算机科学与工程学院副院长郭文强教授，他对我的学习和科研工作给予了很大的帮助和支持，在我的科研工作和论文撰写中，他们都给我提出了宝贵的意见和建议，在此表示深深的谢意还有许多要感谢的人，要感谢的话。就让我把感谢放在心里，用以后的点滴进步来报答吧。15