炼焦工艺及成焦过程分析 毕业论文.doc

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1、1 毕 业 设 计（论文） （说 明 书） 题 目：炼焦工艺及成焦过程分析 姓 名： 编 号： 2011 年 4 月 15 日 2 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 姓名 专业 煤炭深加工与利用 任 务 下 达 日 期 2011 年 02 月 24 日 设计（论文）开始日期 2011 年 02 月 27 日 设计（论文）完成日期 2011 年 04 月 15 日 设计（论文）题目： 炼焦工艺及成焦过程分析 A编制设计 以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到 950左右，经高温 干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺。 B设计专题（毕业论文） 炼焦工艺及成焦过程分

2、析 指 导 教 师 （老师） 系（部）主 任 （主任） 2011 年 04 月 15 日 摘 要 炼焦生产，基本原料是炼焦煤。将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和 吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭.这种煤热解过程通常称为 煤的干馏。 将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后，在炼焦炉内进行高温干馏，可以得到焦炭 和荒煤气。将荒煤气进行加工处理，可以得到多种化工产品和焦炉煤气。 为保证焦炭质量，选择炼焦用煤的最基本要求是挥发分、粘结性和结焦性；绝大部分炼 焦用煤必须经过洗选，以保证尽可能低的灰分、硫分和磷含量。选择炼焦作煤时，还必须注 意煤在炼焦过程中的膨胀压力

3、。用低挥发分煤炼焦，由于其胶质体粘度大，容易产生实高膨 胀压力，会对焦炉砌体造成损害，需要通过配煤炼焦来解决。 产品和用途:煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油煤气和化学产品 3 类。 关键词：炼焦 焦炭 配煤 2 ABSTRACT Coke production, the basic raw material is coking coal. The coking coal in a sealed oven heated to high temperatures in isolation from the air moisture and adsorbed gases released, follo

4、wed by decomposition of gas and tar, and the rest as the main body of the coke carbon. This coal pyrolysis process is commonly called dry distillation of coal. After washing all kinds of coking coal with a certain proportion after the high temperature pyrolysis furnace coke, coke and raw gas can be

5、obtained. The raw gas to the processing, can be a variety of chemical products and coke oven gas. To ensure the quality of coke, coking coal choose the most basic requirement is volatile, bond and coking property; most of the coking coal washing must be to ensure the lowest possible ash, sulfur and

6、phosphorus content. Select for coal coking, it is also important to note in the coking coal in the process of expansion pressure. Coking coal with low volatile, due to its gelatinous body viscosity, easy to produce real high inflation pressures, would cause damage to masonry oven, coking coal blendi

7、ng need to resolve. Products and uses: The coking coal products after the coke, coal tar gas and chemical products in Class 3. Keywords : Coking Coke Blending 1 目录 1 1 绪论绪论 3 3 1.1 炼焦工艺简述 3 1.2 炼焦原理 3 1.3 炼焦方法 4 1.4 机械化炼焦炉及其主要附属设备 5 1.5 炼焦用煤的选择 6 1.6 焦化生产的工艺流程 6 2 2 文献综述文献综述 7 7 2.1 炼焦工艺发展简史 7 2.2 炼

8、焦的产品 7 2.3 结焦机理 8 2.4 焦炭处理 9 3 3 炼焦煤料的预处理技术炼焦煤料的预处理技术 1010 3.1 炼焦煤 .10 3.2 焦炭基础知识 .11 3.3 焦炭的质量指标 .12 3.4 炼焦配煤 .13 4 4 炼焦炉炼焦炉 1616 4.1 焦炉构造 .16 4.2 焦炉类型 .16 4.3 砌炉和烘炉 .17 4.4 护炉 .17 5 5 炼焦炉的机械设备炼焦炉的机械设备 2020 5.1 机械化炼焦炉 .20 5.2 操作机械设备 .20 6 6 炼焦炉的生产操作炼焦炉的生产操作 2323 6.1 焦炉的生产操作 .23 6.2 装煤与推焦操作 .23 6.3

9、对装煤和推焦的要求 .25 6.4 特殊操作 .26 6.5 熄焦与筛焦操作 .28 7 7 结焦过程分析结焦过程分析 3030 7.1 炼焦原理 .30 7.2 炼焦用煤的选择 .31 7.3 化学产品的回收13.31 2 7.4 炼焦化学产品的组成 .32 7.5 焦炭的物理机械性质 .33 8 8 结论及建议结论及建议 3535 8.1 结论 .35 8.2 建议 .36 致致 谢谢3737 参考文献参考文献3838 3 1 绪论 1.1 炼焦工艺简述炼焦工艺简述 将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后，在炼焦炉内进行高温干馏，可以得到焦炭 和荒煤气。将荒煤气进行加工处理，可以得到多种化

10、工产品和焦炉煤气。焦炭是炼铁的燃料 和还原剂，它能将氧化铁(铁矿)还原为生铁。焦炉煤气发热值高，是钢铁厂及民用的优质燃 料，又因其含氢量多，也是生产合成氨的原料。 焦炭主要用于高炉冶炼，其次供铸造，气化，有色金属生产和制电石，它们对焦炭有着 不同的要求，其中高炉炼铁对其用焦(冶金焦)的质量要求是相当高的。 冶金焦在高炉冶练过程中起着热源、还原剂、支承物三大作用。高炉炼铁过程发生一系 列复杂的物理，化学变化。最主要是铁矿石(氧化铁)转化为金属铁。高炉状况的顺行，焦比， 冶炼强度的高低，生铁含硫、磷、硅成分的多少等等，冶金焦都起着很重要的作用，冶金焦 是高炉生产不可缺少的主要原料之一。要生产优质冶

11、金焦，必须合理地选择和准备炼焦用煤， 正确地掌握炼焦操作炼焦原理及工艺流程。1 1.2 炼焦原理炼焦原理 1.2.1 炼焦生产 基本原料是炼焦煤。将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体， 随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭。这种煤热解过程通常称为煤的干馏。 煤的干馏分为低温干馏，中温干馏和高温干馏三种。它们的主要区别在于干馏的最终温 度不同，低温干馏在 500-600，中温干馏在 700-800，高温干馏在 900-1000。 目前的炼焦炉绝大多数属于高温炼焦炉，主要生产冶金焦，炼焦煤气和炼焦化学产品。这种 高温炼焦过程，就是高温干馏。 1.2.2 炼焦煤的热解过

12、程 炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭，它具有下列特性：当被加热到 400左右， 就开始形成熔融的胶质体，并不断地自身裂解产生出油气，这类油气经过冷凝，冷却及回收 工艺，得到各种化工产品和净化的焦炉煤气。 4 当温度不断升高，油气不断放出，胶质体进一步分解，部分气体析出，而胶质体逐渐固 化成半焦，同时产生出一些小气泡，成为固定的疏孔。温度再升高，半焦继续收缩，放出一 些油气，最后生成焦炭。2 1.3 炼焦方法炼焦方法 1.3.1 机械化焦炉生产 煤料从炉顶部的装煤孔或机侧（捣固焦）装入炭化室，由两侧燃烧室传来的热量，将煤 料在隔绝空气的条件下加热至高温。加热过程中，煤料熔融分解，所生成的气

13、态产物由炭化 室顶端部的上升管逸出，导入煤气净化处理系统，可得到化学产品及煤气；残留在炭化室内 的固化成焦炭。煤料分解固化过程完成后，将炭化室两侧的炉门打开，用推焦机将焦炭推出， 落入熄焦车（或干法熄焦装置） 。赤热的焦炭可用水熄灭，或用惰性气体将余热导走，冷却 后即得到可使用的焦炭。机械化焦炉（顶装）目前国内采用炉型主要有 JN 型、 JNX 型、以 及 58 型、66 型、70 型，另外还有一种 3 号简易焦炉。 1.3.2 土法炼焦 炼焦煤（多为单种焦煤，配煤，焦肥煤）在普通粘土砖窑炉内（目前国内多用 75 型、 89 型、91 型、95 型、96 型、赵城连体炉）以土法炼焦工艺生产的可

14、燃固体产物。在炉窑内 不隔绝空气的条件下，借助窑炉边墙的点火孔人工点火，将堆放在窑内的炼焦煤点燃，靠炼 焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热（直接火加热部分） ；煤燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤 裂解产物形成的热气流，经窑室侧壁的导火道继续燃烧，并将部分热传入窑内（间接加热部 分） 。高温燃气流（800）则夹带着未燃尽的煤裂解物-化学产品排入大气。这个过程延续 811 天，焦炭成熟，从人工点火孔注水熄焦，冷炉，扒焦。 土法炼焦结焦周期长，成焦率低，煤耗高，焦炭灰分高（燃烧一部分煤造成的） 。炼焦 化学产品或被烧掉或随高温废气流排入大气，不仅不能综合利用炼焦煤，还对大气造成严重 污染。6 1.3.3 型

15、焦 型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤，再经炭化处理制成的，也有把型煤经氧化热处理 或型焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦。根据处理的工艺方式，可分为冷 压型焦和热压型焦。 5 1.3.4 其它工艺生产 其它工艺生产焦炭，主要有连续徊转窑，立式炉等炉型生产的焦炭。 1.4 机械化炼焦炉及其主要附属设备机械化炼焦炉及其主要附属设备 1.4.1 焦炉炉体 焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成的，分成一至四个相连接的部分：炉顶，炭化室（两侧 是燃烧室） ，斜道，蓄热室。炉顶区设有炭化室装煤孔，燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入 集气系统的上升管孔等。 炭化室是窄长的方型室，用以容纳煤料。煤料可由装煤孔

16、或机侧（捣固炼焦）装入。 燃烧室在炭化室两侧，煤气在其内燃烧，燃烧产生的热量，经炭化室-燃烧室墙传入炭 化室，将煤料加热至高温炼成焦炭。 斜道是蓄热室，燃烧室火道间的气流通道。 蓄热室在炭化室及燃烧室下部，内填充有带孔的格子砖。当下降气流时，燃烧产生的高 温废气流将格子砖加热，交换成上升气流时，使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧 室。 一座焦炉由数十孔炭化室组成。 1.4.2 煤塔 设在焦炉两炉组之间，贮存已粉碎好的炼焦配煤。 1.4.3 操作机械 装煤车：顶装焦炉的装煤车设在炉顶，其作用是从煤塔取出一定重量的煤料，通过炭 化室顶部装煤孔卸入炭化室内。 推焦机：顶装焦炉的推焦机有几种作用

17、-炭化室装煤完毕后，煤落在室内成锥形，由 推焦机上的平煤杆将煤推平、打开、清扫与关闭机侧的炉门，将成熟的焦炭从炭化室的机侧 推到焦侧的熄焦车上。 装煤推焦车：装煤推焦车为捣固焦炉专用机械，其作用是将由捣固机捣成的煤饼推入 炭化室，打开与关闭机侧炉门，将成熟的焦炭推到熄焦车上。 拦焦车：拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上，并打开，清扫与关闭焦侧的炉门。 6 熄焦车（或干法熄焦装置）：接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水（或运到干法 熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽） ，将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦 台上冷却。 1.5 炼焦用煤的选择炼焦用煤的选择 焦炭的物理性能和它的化学成分，

18、主要取决于所用的煤种和炼焦方法。 1.5.1 洗煤（或精煤） 。从原料煤带到焦炭中的灰分，硫和磷等杂质，对于炼铁是极为有害 的。为了除去这些杂质，就需要对原煤进行洗选，洗选后所得净煤称为洗煤或精煤。9 1.5.2 配合煤。焦煤能够单独炼成很好的焦炭，有的煤种本身虽不能单独炼成焦炭，但能与 其它煤种配合炼成焦炭，这样，将不同煤种按适当比例配合，混匀后的煤料称为配合煤。 1.5.3 目前世界各国焦化厂几乎都用配合煤方法炼焦，即以焦煤配合其它煤种（一至五，六 种）进行炼焦。其原因是： 焦煤资源缺乏，用配合煤方法可以大量节约主焦煤。 焦煤的结焦性虽好，但有的主焦煤在炼焦时膨胀压力较大，损害炉体，有的含

19、杂质较 多，用配合煤的方法可以解决上述问题。 焦煤的价格较高，用配合煤炼焦可以降低焦炭成本。 究竟哪些煤种能单独炼焦，什么样的配合煤比例能炼成优质焦炭，都要通过试验确定。 1.6 焦化生产的工艺流程焦化生产的工艺流程 焦化生产的主要任务是生产优质的冶金焦供高炉冶炼使用，同时回收焦炉煤气及焦炉煤 气中的化工产品，焦化生产工艺流程有多种。 7 2 文献综述 2.1 炼焦工艺发展简史炼焦工艺发展简史 中国明代以前就已采用土窑炼焦，并用焦炭冶铁。到 20 世纪初，经过发展的土窑有圆 窑和长窑两种，前者适用于地下水位不高、煤结焦性较好的地区；后者因炉底高于地面，操 作受地下水的影响较小，结焦时间较短，适

20、用于多雨而煤结焦性略差的地区。土窑的特点是 结焦室和燃烧室不分开，炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供，因而成焦率 低，焦炭灰分高，结焦时间长(约 812 昼夜),化学产品不能回收利用，对大气污染严重。 后经改进，出现一种带固定拱顶的圆窑，称为蜂窝式炼焦炉。每孔炉的装煤量 57 吨，结 焦时间 4872 小时。焦炭在炉内熄火，最初用人工出焦，后来改为机械化出焦。 19 世纪中叶出现了倒焰式炼焦炉。倒焰炉的炭化室和燃烧室用砖墙分开，但上部相通， 使炭化室发生的煤气转入燃烧室，并从燃烧室上部引入空气，使煤气燃烧，火焰由上“倒焰” 而下，经炉底烟道排入烟囱。这种炼焦炉不回收化学产品，加热用

21、煤气量不能调节，结焦末 期煤气产量小，供热不足。 中国明代以前就已采用土窑炼焦，并用焦炭冶铁。到 20 世纪初，经过发展的土窑有圆 窑和长窑两种，前者适用于地下水位不高、煤结焦性较好的地区；后者因炉底高于地面，操 作受地下水的影响较小，结焦时间较短，适用于多雨而煤结焦性略差的地区。土窑的特点是 结焦室和燃烧室不分开，炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供，因而成焦率 低，焦炭灰分高，结焦时间长(约 812 昼夜),化学产品不能回收利用，对大气污染严重。 后经改进，出现一种带固定拱顶的圆窑，称为蜂窝式炼焦炉。每孔炉的装煤量 57 吨，结 焦时间 4872 小时。焦炭在炉内熄火，最初用人工

22、出焦，后来改为机械化出焦。7 2.2 炼焦的产品炼焦的产品 2.2.1 焦炭 炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭 90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色金 属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作 8 烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。 2.2.2 煤焦油 焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的 3%4%，其组成极为复杂，多数情况下是由 煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。 2.2.3 煤气和化学产品 氨的回收率约占装炉煤的 0.2%0.4%,常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形试作为最终产 品。粗苯回收率约占煤的 1%左右。

23、其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及 硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热 值煤气，发热量为 17500kj/m3左右，每吨煤约产炼焦煤气 300400 m3，其质量约占装炉煤 的 16%20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学 合成用的氢气和代替天然气的甲烷。1 2.3 结焦机理结焦机理 煤的有机质基本结构单元，是以芳香族稠环为主体，周围连接侧链杂环和官能团的大分 子。煤在结焦过程中受热到 350480，大分子剧烈分解，断裂后的侧链继续裂解,其中分 子量小的呈气态,分子量适中的呈液态,分子量大的和不熔

24、组分呈固态,相互渗透的三相物组 成胶质体。煤的粘结性强弱，取决于胶质体的数量以及流动性和热稳定性。当温度继续升高 到 450550时,液相产物进一步分解，其一部分又呈气态析出,剩余部分逐渐变稠，与分 散的固相颗粒融成一体,最后缩聚并固化，形成半焦。在这过程中，气态产物通过胶质体逸 出，产生膨胀压力，使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气孔。 当温度进一步升高到 7001000时,半焦主要析出气体，碳网继续缩聚，体积变小，焦质 变硬，形成多孔的焦炭。这时，热解产物已无液相出现。由于半焦的收缩，各点的温度和升 温速度不同，使收缩量和收缩速度不均，产生焦炭裂纹。 2.4 焦炭处理

25、焦炭处理 从炼焦炉出炉的高温焦炭,需经熄焦、凉焦、筛焦、贮焦等一系列处理。为满足炼铁的 要求，有的还需进行整粒。 2.4.1 熄焦 9 有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。前者是用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。 后者是用 180左右的惰性气体逆流穿过红焦层进行热交换，焦炭被冷却到约 200，惰性 气体则升温到 800左右，并送入余热锅炉，生产蒸汽。每吨焦发生蒸汽量约 400500 公 斤，干法熄焦可消除湿法熄焦对环境的污染，提高焦炭质量，同时回收大量热能，但基建投 资大，设备复杂，维修费用高。 2.4.2 凉焦 将湿法熄焦后的焦炭，卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。焦炭在凉焦台上的停留时间一 般

26、要 30 分钟左右，以蒸发水分，并对少数未熄灭的红焦补行熄焦。 2.4.3 筛焦 根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。中国钢铁联合企业的焦化厂，一般将焦 炭筛分成四级，即粒度大于 40 毫米为大块焦，4025 毫米为中块焦，2510 毫米为小块焦， 小于 10 毫米为粉焦。通常大、中块焦供冶金用，小块焦供化工部门用，粉焦用作烧结厂燃 料。 2.4.4 贮焦 将筛分处理后的各级焦炭，分别贮存在贮焦槽内，然后装车外运，或由胶带输送机直接 送给用户。 2.4.5 整粒 将大于 80(或 75)毫米级的焦炭预先筛出，经切焦机破碎后再过筛，得到粒度 8025(或 7525)毫米级焦炭用于炼铁。这样

27、可以提高焦炭粒度的均匀性，并避免大块焦 炭沿固有的裂纹在高炉内碎裂，从而提高焦炭的机械强度，有利于炼铁生产。10 10 3 炼焦煤料的预处理技术 3.1 炼焦煤炼焦煤 焦炭：一种固体燃料，质硬，多孔，发热量高。用煤高温干馏而成，多用于炼铁。 3.1.1 焦炭的种类 焦炭通常按用途分为冶金焦（包括高炉焦、铸造焦和铁合金焦等）、气化焦和电石用焦 等。由煤粉加压成形煤，在经炭化等后处理制成的新型焦炭称为型焦。 冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于 90%以上的冶金 焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。中国制定的冶金焦质量标准 （GB/T1996-94）就是高炉质量

28、标准。11 气化焦是专用于生产煤气的焦炭。主要用于固态排渣的固定床煤气发生炉内，作为气化 原料，生产以 CO 和 H2为可燃成分的煤气。气化过程的主要反应有： C+O2CO2+408177KJ CO2+C2CO-162142KJ C+H2OCO+H2-118628KJ C+2H2OCO2+2H2-75115KJ7 因为产生 CO 和 H2的过程均是吸热反应，需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供，因此气 化焦也是气化过程的热源。气化焦要求灰分低、灰熔点高、块度适当和均匀。其一般要求如 下：固定炭80%；灰分 1250 摄氏度；挥发分80.076.072.0 M108.09.010.0 表 3-3 几

29、个国家冶金用焦炭与精煤灰分国标（Ad）5 国别中 国美国原苏联德国法国日本 焦炭灰分 （%） 12.013.515.07.010.08.0 精煤灰分 （%） 12.5 5.56.58.08.56.07.0 7.0 6.68.0 3.4 炼焦配煤炼焦配煤 3.4.1 炼焦配煤的煤种4 主要是焦煤，1/3 焦煤，气煤，肥煤，气肥煤 ，瘦煤 ，贫瘦煤。 褐煤 1 它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、 热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料， 也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有

30、机 肥料。 长焰煤 它的挥发分含量很高，没有或只有很小的粘结性，胶质层厚度不超过 5mm,易燃烧，燃 烧时有很长的火焰，故得名长焰煤。可作为气化和低温干馏的原料，也可作民用和动力燃料。 不粘煤 它水分大，没有粘结性，加热时基本上不产生胶质体，燃烧时发热量较小，含有一定 的次生腐殖酸。主要用作制造煤气和民用或动力燃料。 弱粘煤 水分大，粘结性较弱，挥发分较高，加热时能产生较少的胶质体，能单独结焦，但结成 的焦块小而易碎，粉焦率高。这种煤主要用作气化原料和动力燃料。 14 1/2 中粘煤 它具有中等粘结性和中高挥发分。可以作为配煤炼焦的原料，也可以作为气化用煤和动 力燃料。 气煤 挥发分高，胶质层

31、较厚，热稳定性差。能单独结焦，但炼出的焦炭细长易碎，收缩率大， 且纵裂纹多，抗碎和耐磨性较差。故只能用作配煤炼焦，还可用来炼油、制造煤气、生产氮 肥或作动力燃料。 气肥煤 它的挥发分和粘结性都很高，结焦性介于气煤和肥煤之间，单独炼焦时能产生大量的气 体和液体化学物质。最适合高温干馏制造煤气，更是配煤炼焦的好原料。 肥煤 具有很好的粘结性和中等及中高等挥发分，加热时能产生大量的胶质体，形成大于 25mm 的胶质层，结焦性最强。用这种煤来炼焦，可以炼出熔融性和耐磨性都很好的焦炭， 但这种焦炭横裂纹多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小块。由于粘结性强，因此，它是配煤 炼焦中的主要成分。 1/3 焦煤 它

32、是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤，具有很强的粘结性和中高等挥发分，单独用 来炼焦时，可以形成熔融性良好、强度较大的焦炭。因此，它是良好的配煤炼焦的基础煤。 焦煤 具有中低等挥发分和中高等粘结性，加热时可形成稳定性很好的胶质体，单独用来炼焦， 能形成结构致密、块度大、强度高、耐磨性好、裂纹少、不易破碎的焦炭。但因其膨胀压力 大，易造成推焦困难，损坏炉体，故一般都作为炼焦配煤使用。 瘦煤 11 具有较低挥发分和中等粘结性。单独炼焦时，能形成块度大、裂纹少、抗碎强度较好， 但耐磨性较差的焦炭。因此，用它加入配煤炼焦，可以增加焦炭的块度和强度。 贫瘦煤 12 挥发分低，粘结性较弱，结焦性较差。单独炼

33、焦时，生成的焦粉很多。但它能起到瘦化 剂的作用。故可作炼焦配煤使用，同时，也是民用和动力的好燃料。 15 贫煤 13 具有一定的挥发分，加热时不产生胶质体，没有粘结性或只有微弱的粘结性，燃烧火焰 短，炼焦时不结焦。主要用于动力和民用燃料。在缺乏瘦料的地区，也可充当配煤炼焦的瘦 化剂。 无烟煤 14 它是煤化程度最高的煤。挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强。通 常作民用和动力燃料。质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料，以及 制造电石、电极和炭素材料等。1 3.4.2 配煤的意义 有利于合理利用煤炭资源、降低焦炭成本。能够单独炼焦的肥煤、焦煤资源太少了，配煤 可以

34、使用一些弱粘结性甚至不粘煤。 有利于得到用户需要的质量指标的焦炭，满足不同的用途。 有利于炼焦生产操作，避免推焦困难。 16 4 炼焦炉 4.1 焦炉构造焦炉构造 现代炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。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 2030 个立火道。来自蓄热室的经过预热的煤气（高热值 煤气不预热）和空气在立火道底部相遇燃烧，从侧面向炭化室提供热量。蓄热室位于焦炉的 下部，利用高温废气来预热加热用的煤气和空气。斜道区是连接蓄热室和燃烧室的斜通道。 炭化室、燃烧室以上的炉体

35、称炉顶，其厚度按炉体强度和降低炉顶表面温度的需要确定。炉 顶区有装煤孔和上升管孔通向炭化室，用以装入煤料和导出煤料干馏时产生的荒煤气。还设 有看火孔通向每个火道，供测温、检查火焰之用，根据检测结果，调节温度和压力。整座焦 炉砌筑在坚固平整的混凝土基础上，每个蓄热室通过废气盘与烟道连接，烟道设在基础内或 基础两侧，一端与烟囱连接。12 图 4-1 焦炉构造 4.2 焦炉类型焦炉类型 一个炭化室又称为一个炉孔，一座炼焦炉由数十个炉孔组成。按加热系统的结构不同， 17 现代炼焦炉有多种类型，大致可分为：双联火道式，上升气流火道和下降气流火道成对组 合，整个燃烧室由若干组双联火道组成；两分火道式，整个

36、燃烧室的半侧火道均走上升气 流,另半侧火道均走下降气流；上跨焰道式,整个燃烧室的各火道分为若干组，通过上跨焰 道与相邻燃烧室的火道组相联。炼焦炉的生产能力决定于炭化室的尺寸和结焦时间。 4.3 砌炉和烘炉砌炉和烘炉 炼焦炉主要部位由硅砖砌成，为使密封性好，要采用异形砖砌筑。通常一座大型炼焦炉 要使用 400 种以上的砖，甚至超过 1000 种。一座 36 孔容积为 35.4 米 3 的炼焦炉需用耐火 材料约 8400 吨。要按照严格质量标准施工，并应在烘炉时充分考虑硅砖的性质，以保证运 行良好并延长寿命。焦炉烘炉后，炭化室区域的膨胀近 200 毫米。烘炉的日膨胀率一般采取 不大于 0.035，

37、烘炉天数为 5060 天。因炼焦炉烘炉时有较大的膨胀，某些与炉体相联 接的设备和结构，要在烘炉末期炉体膨胀基本结束后，才最终进行联接、固定和密封。1 图 4-2 焦炉机械设备 4.4 护炉护炉 炼焦炉烘炉阶段由于硅砖的膨胀是非线性的，上下部位膨胀速度不一，有被拉成阶梯裂 纹的可能。正常生产过程中，由于炭化室的周期性装煤和出焦，炉温波动很大，砌体也会产 18 生一定程度的胀缩变化。再加各种机械设备对砌体的撞击，均可能导致砌体变形和开裂。因 此要利用可调节的弹簧势能，通过护炉设备连续不断地向砌体施加数量足够、分布合理的保 护性压力，使砌体从烘炉、开工到正常生产的整个过程中始终保持完整和严密，一直到

38、焦炉 停产,均应维持这种保护性压力,并定期检查、调整。护炉铁构件对焦炉施加的总负荷，按炉 高计算，每米为 1.52.0 吨。由于硅砖的残存膨胀和不可避免地产生的裂缝，将导致炉长 逐年膨胀，正常的年膨胀量应不大于 10 毫米,护炉设备管理较好的焦炉,投产二、三年后年 膨胀量可在 5 毫米以下。炉长的总膨胀量是炉体衰老的标志之一。 炼焦炉的一代炉龄 一般为 25 年左右，在操作、维护好的情况下可达 30 年以上。 4.5 焦炉安全操作规程焦炉安全操作规程 推焦车、拦焦车、熄焦车、装煤车，开车前必须发出音响信号；行车时严禁上、下车； 除行走外，各单元宜能按程序自动操作；司机室内，应铺设绝缘板。 推焦

39、车、拦焦车和熄焦车之间，应有通话、信号联系和联锁。3 推焦车、装煤车和熄焦车，应设压缩空气压力超限时空压机自动停转的联锁。司机室内， 应设风压表及风压极限声、光信号。 推焦车推焦、平煤、取门、捣固时，拦焦车取门时以及装煤车落下套筒时，均应设有停 车联锁。 推焦车和拦焦车宜设机械化清扫炉门、炉框以及清理炉头尾焦的设备。 推焦车应 设机侧工人休息室。 应沿推焦车全长设能盖住与机侧操作台之间间隙的舌板，舌板和操作台之间不得有明显 台阶。 推焦杆应设行程极限信号、极限开关和尾端活牙或机械档。带翘尾的推焦杆，其翘尾角 度应大于 90，且小于 96。 平煤杆和推焦杆应设手动装置，且应有手动时自动断电的联锁

40、。 推焦中途因故中断推焦时，熄焦车和拦焦车司机未经推焦组长许可，不得把车开离接焦 位置。 煤箱活动壁和前门未关好时，禁止捣固机进行捣固。 拦焦车和焦炉焦侧炉柱上应分别设安全挡和导轨。 19 导焦栅宜能与拦焦车车体自由脱开，并位于拦焦车靠熄焦塔的一侧。 熄焦车司机 室应设有指示车门关严的信号装置。 寒冷地区的熄焦车轨道应有防冻措施。 装煤车与炉顶机、焦两侧建筑物的距离，不得小于 800mm。 交换传动装置必须按先关煤气，后交换空气、废气，最后开煤气的顺序动作。交换机应 设有手动装置。 20 5 炼焦炉的机械设备 5.1 机械化炼焦炉机械化炼焦炉 5.1.1 焦炉炉体 焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成

41、的，分成一至四个相连接的部分：炉顶，炭化室（两侧 是燃烧室)，斜道，蓄热室。12 炉顶区设有炭化室装煤孔，燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入集气系统的上升管孔等。 炭化室是窄长的方型室，用以容纳煤料。煤料可由装煤孔或机侧（捣固炼焦）装入。 燃烧室在炭化室两侧，煤气在其内燃烧，燃烧产生的热量，经炭化室燃烧室墙传入 炭化室，将煤料加热至高温炼成焦炭。 蓄热室在炭化室及燃烧室下部,内填充有带孔的格子砖。当下降气流时，燃烧产生的高 温废气流将格子砖加热，交换成上升气流时，使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧 室。一座焦炉由数十孔炭化室组成。 5.2 操作机械设备操作机械设备 5.2.1 装煤车： 图

42、5-1 装煤车 顶装焦炉的装煤车设在炉顶，其作用是从煤塔取出一定重量的煤料，通过炭化室顶部装 21 煤孔卸入炭化室内。 5.2.2：推焦车 图 5-2 推焦 车及安装3 顶装焦炉的推焦机有几种作用：炭化室装煤完毕后，煤落在室内成锥形,由推焦机上的 平煤杆将煤推平；打开，清扫与关闭机侧的炉门；将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的 熄焦车上。3 5.2.3 装煤推焦车： 装煤推焦车为捣固焦炉专用机械，其作用是将由捣固机捣成的煤饼推入炭化室,打开与 关闭机侧炉门,将成熟的焦炭推到熄焦车上. 5.2.4 拦焦车： 拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上,并打开,清扫与关闭焦侧的炉门。 拦焦车图见下页图-

43、6 5.2.5 熄焦车(或干法熄焦装置)： 接受推出的赤热焦炭,运到熄焦塔内喷水(或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发 22 电或补充管网的蒸汽),将赤热焦炭熄灭,然后卸在凉焦台上冷却。 熄焦车图见下页图-7 图 5-3 拦焦车 23 图 5-4 熄焦车 6 炼焦炉的生产操作 6.1 焦炉的生产操作焦炉的生产操作 即焦炉的三班生产。它包括装煤、推焦、熄焦和筛焦四道主要工序。 备煤车间按工艺要求把配合好的煤用皮带输送到贮煤塔，然后用装煤车将配合煤装入焦 炉推焦后的炭化室，按规定时间、一定温度条件下进行 加热干馏，成熟后的焦炭有计划地从炉内推出，经过熄焦冷却后过筛分级，不同规格的 焦炭产品，分

44、别送往用户。从炉内发生的荒煤气，经过 循环氨水一次冷却后，送往回收车间。焦炉的三班生产，各工序的操作必须密切配合， 严格执行技术操作规程、做到均衡、稳定和安全生产，才能保证焦炉稳产、高产、优质、低 耗，和长寿。1 6.2 装煤与推焦操作装煤与推焦操作 6.2.1 装煤与推焦操作工艺流程 推焦前计划炉号和时间提前 20-30min 打开上升管盖，同时关闭水封翻板。打上升管时 要注意防止爆鸣振坏炉体。观察上升管火焰，无色或浅蓝色火焰表示焦饼成熟良好、若呈深 褐色火苗表示焦炭成熟不够，或有局部生焦。正常生产时，打开上升管数不应超过三炉，打 开上升管过早会破坏焦炉压力制度，烧掉炉墙石墨，造成窜漏，损坏

45、炉体。打开上升管过早 会破坏焦炉压力制度，避免因石墨聚集而堵塞，清扫时要避免烧伤，清扫后要活动水封翻板， 避免翻板堵塞将氨水流入炭化室内，同时还要检查管氨水喷洒情况,发现堵塞及时处理. 推焦前 10min 打开出炉号的全部炉盖，检查炉口是否有堵的现象，如有堵眼应打通，以 免推焦困难。应从炉口观察焦饼收缩情况，与炉墙应有 2030mm 的收缩缝表示成熟良好。清 扫炉石墨积存过多而影响装煤。 推焦前 5min 内摘下机、焦侧炉门，迅速清扫炉门、炉框、磨板和小炉门上和焦油的石 24 墨等脏物，注意不要损坏炉门刀边，以免因刀边密封不严而造成冒烟冒火，烧坏护炉铁件污 染环境，损坏炉体。炭化室摘开炉门的敞

46、开时间不应超过 7min，热修补时间不宜超过 10min，以免炉头砖因受冷空侵蚀时间过长而剥蚀过快。摘门过早焦炭燃烧而增加灰分。摘 门后故不能推焦在 10min 心上时，应将炉门重新对上。 推焦前四大车应做好一切准备工作，推焦车、拦焦车、熄焦车应在同一炭化室推焦位置 上，熄焦车确认导焦槽对好后方可向推焦车发出推焦信号，推焦车确实得到熄焦车信号后才 能开始推焦。 推焦时间准时推焦，允许误差在正负 5min 之内。推焦时，推焦杆中心线对准炭化室中 心，推焦杆头的下面与炉头焦饼应紧贴并缓慢启动，此时焦炭首先被压缩，推焦阻力达最大 值，电流表批示的电流为推焦量最大电流，称为推焦电流。焦饼移动后，阻力降

47、低，推焦杆 前进速度可较快，终了时又放慢。在整个推焦过程中应注意电流的变化，发现电流过大及时 判断原因，采取措施。当得到停止推焦信号时，必须立即停止推焦杆前进。熄焦车应接焦均 匀，密切注意和拦焦车动态，发现问题及时制止推焦。 推焦后必须准确记录推焦时间，推焦最大电流和出炉号的一切不正常现象（如墙面温度 过高或过低、损坏部位及装煤情况等） 。推焦杆退回原位后，若炭化室底部遗留较多焦炭， 必须用推焦杆再推一次。炉门要对正、落严，横铁要落靠，并栓好安全钩或安全针，保证炉 门严密，防止炉门脱落。 6.2.2 装煤 装煤前机、焦侧炉门应对好，炉盖应全部打开，煤车从煤塔按漏嘴排列顺序依次取好煤 经过磅开到

48、欲装煤号上风侧。装煤时将煤车开到装煤号上面将煤斗与装煤孔对正，推焦车作 好平煤准备后，方可下命装煤。 装煤时，首先交闸套落严，按规定顺序打开煤斗闸板，炉盖工应迅速关闭上升管盖，同 时打开水封翻板和高压氨水（或高压蒸汽） ，待炭化室自然装满不下煤时，发出平煤信号， 推焦车立即开始平煤，平煤杆不宜过早伸入炉内，以免烧弯平煤杆和妨碍下煤。当各煤斗均 已达到最低料位线时，分别关好闸板和提起闸套，煤车开离装煤孔，返回煤塔过磅，然后从 煤塔为下一炉取煤。在整个装煤过程中，炉盖工应密切配合煤车装好煤，看好闸门套筒并协 调煤斗均匀下煤。 当所有装煤孔无堵塞，炉顶空间已平通时，炉顶指挥通知推焦司机停止平煤，将平煤杆 25 退出炭化室，落下小炉门并压紧。 在平煤杆退出前，炉盖工立即将装煤孔剩余煤料扫入炉内，然后盖好炉盖并封严，消灭 冒烟。确知机侧小炉门已压好，及时关闭上升管喷射的高压氨水（或高压蒸汽） 。忘关或关 不严高压氨水（或高压蒸汽）将使炉内产生很大的负压，吸入空气，影响焦炭、化产品产量、 损坏炉体，采用双集气管的焦炉能将另一侧喷洒的氨水抽入炉内。 平煤时从炭化室内带出的余煤，应收集在推焦车的煤斗内，用提升机送到煤塔旁专用的 煤斗里，然后放入装煤车的上部并计量，再装入炭化室内。带出的余煤不准装入炭化室底部。 6 6.3 对装煤和推焦的要求对装煤和推焦的要求 装煤操作是保证