炼焦工艺设计毕业论文

分类号 TQ522.1 单位代码 11395 密 级 学 号 0906210201 本科毕业论文题目 捣固焦炉炼焦工艺设计作 者 武金龙院 (系) 化学与化工学院专 业 化学工程与工艺指导教师 苏婷答辩日期 2013 年 05 月 26 日榆 林 学 院本科毕业论文诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰 写 过 的 研究 成 果 。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。论 文 作 者 签 名 : 年 月 日榆林学院本科毕业设计（论文）摘 要捣固炼焦工艺能减少优质炼焦煤配入量，增加高挥发、弱黏结性煤的配比，有效降低生产成本，提 高 焦 炭 产 量 和 质 量 ， 从 而 获 得 更 好 的 经 济 效 益 。本设计参照河北钢铁集团九江线材有限公司成熟的炼焦工艺，进行年产 110万吨冶金焦的捣固炼焦车间工艺设计。所采用配煤比为：气煤 40%、1/3 焦煤 25%、肥煤 10%、焦煤 10%和瘦煤 15%。重点对焦炉进行物料衡算和热量衡算，得出干煤年耗量 144.55 万吨，主要产品年产量：焦炭 110.16 万吨、焦油 5.48 万吨、粗苯 1.65 万吨、氨 0.33 万吨、净煤气 23.29 万吨；并得出吨入炉煤耗煤气量140.34m3，热工效率 76.12%。在炉型选择方面，本设计采用 HXDK5508F 型捣固焦炉，炭化室高 5.5m。计算得其有效容积 40.27m3，孔数 552，其技术特点为双联火道、焦炉煤气下喷、废气循环、复热式。同时，对焦炉的机械设备和附属设备进行简要介绍和选择，并对各主要工艺参数进行设定。最后，对所设计结果进行汇总，绘制出捣固炼焦工艺流程图。关键词：炼焦，捣固焦炉，工艺设计捣固焦炉炼焦工艺设计The technology design of tamping coking workshopABSTRACTTamping coking technology can reduce the consumption of high-grade coking coal, increase the consumption of high volatile, weakly caking coal, lower the cost and improve the quality of coke, to obtain better economic benefits.The topic of this technology-design is yearly 1.10 million tons cokes with tamping coking technology. And the design refers to the mature coking technology of the Hebei Iron and Steel Group Jiujiang Wire Co., Ltd. The coal blending ratio is: gas coal 40%, 1/3 coking coal 25%, fat coal 10%, coking coal 10% and lean coal 15%. The material balance computation and energy balance computation of coke oven is the main content. As a result, the annual consumption of dry coal was 1.4455 million tons, the annual output of main products: 1.1016 million tons of cokes, 54.8 kilotons of coal tar, 16.5 kilotons of crude benzene, 3.3 kilotons of ammonia and 232.9 kilotons of clean gas. Tons of coal into the coke oven will be consume coke oven gas 140.34m3, and the thermal efficiency is 76.12%.In the aspect of the selection of coke oven model, the design used the HXDK55-08F tamping coke oven. The carbonization chamber is 5.5m in height. According to the annual output, the number of the carbonization chamber was determined as 552, and its available capacity was 40.27m3. The technique of the twinflue, the coke gas spurts， and the waste gas circulation are applied in the coke oven. In addition, the design made a brief introduction and selection of the mechanics and accessory equipment, and set some main technology parameters. Finally, the design was made a summary of the results and drew a tamping coking process flow diagram.Key words: coking，tamping coke oven，technology design 榆林学院本科毕业设计（论文）目 录摘 要 .IABSTRACT .1 绪论 .11.1 我国焦化行业概况 .11.2 捣固炼焦原理 .21.3 捣固炼焦的国内外发展现状 .21.4 发展捣固炼焦的目的和意义 .32 炼焦工 艺设计计算 .52.1 设计方案的确定 .52.2 配煤方案的选择 .52.2.1 原料煤性质 .52.2.2 配煤方案选取 .62.2.2 焦炭质量预测 .72.3 炭化室物料衡算 .72.3.1 物料平衡入方 .72.3.2 物料平衡的出方 .82.3.3 物料平衡表 .112.4 焦炉热量衡算 .122.4.1 热量收入项的计算 .122.4.2 热量支出项的计算 .152.4.3 热量平衡表 .182.5 焦炉的热工效率 .193 炼焦设备的选型与计算 .203.1 焦炉炉型的选择 .203.2 炭化室尺寸的选择与计算 .223.3 燃烧室尺寸的确定 .243.4 蓄热室尺寸的确定 .243.5 焦炉的机械设备及附属设备 .253.5.1 焦炉机械 .253.5.2 煤气设备 .273.5.3 熄焦设备 .29捣固焦炉炼焦工艺设计4 设计结果汇总 .304.1 设计结果总览表 .304.2 工艺流程图 .325 结论 .33参考文献 .34致 谢 .35榆林学院本科毕业设计（论文）11 绪论煤在隔绝空气条件下，加热到 9501050，经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等阶段最终制得焦炭，这一过程叫做高温炼焦，简称炼焦 1。炼焦制得到的主要产品为焦炭，可供高炉冶炼、铸造、气化、生产电石等工业部门作为燃料或原料。此外，还有焦炉煤气和煤焦油两大副产品。焦炉煤气经净化可得氨、硫以及多种芳香烃和杂环化合物，供合成纤维、染料、医药等工业做原料；净化后的焦炉煤气热值高，既是重要的工业燃料，也可作为民用煤气。煤焦油经蒸馏可得轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等多种馏分，作为一系列有机合成工业的重要原料 2。因此，高温炼焦是对煤进行综合利用的重要方法之一，同时也是国民经济的重要组成部分。1.1 我国焦化行业概况我国煤炭资源丰富，但其中动力煤较多，优质炼焦煤占比较少。根据中国煤炭资源网统计，截止 2010 年，我国炼焦煤储量为 2803 亿吨，仅占全国煤炭资源总储量的 23%，其中又以低变质的气煤和 1/3 焦煤较多，优质炼焦煤种如肥煤、焦煤则较稀缺。具体来说，气煤和 1/3 焦煤储量为 1282 亿吨，占炼焦煤查明储量的 45.73%，焦煤的比例占 23.61%，瘦煤、贫瘦煤占 15.89%，肥煤、气肥煤占比最少，为 12.81%3。由以上数据可知，我国的炼焦煤资源中，具有强黏结性的肥煤、焦煤占比仅为 1/3 略多，黏结性较弱的高变质瘦煤、贫瘦煤的占比也较少，最多的则是变质程度较低的高挥发分气煤和 1/3 焦煤。我国是世界第一大焦炭生产国，据国家统计局快报数据显示，2010 年，全国的焦炭产量已达 3.88 亿吨，占到全球焦炭产量的 60%以上，处于绝对的世界领先地位；2011 年继续走高，全国焦炭产量总计 4.28 亿吨；至 2012 年，焦炭总产量更是达到了 4.43 亿吨 4,5。随着人民生活水平的不断提高，各行业更新改造速率的不断加快，钢铁需求量仍会有所增加，而焦炭产品的市场也必将大有作为，同时，焦炉煤气、煤焦油以及粗苯等焦化产品深加工市场广阔，新产品潜力巨大，预计 2013 年，我国全年焦炭产量将有可能突破 4.5 亿吨。面对如此大的市场需求，焦化工艺的设计便显得非常重要。而随着优质炼焦煤的大量消耗，在炼焦工业中，改进炼焦技术、扩大炼焦煤源无疑是目前急需解捣固焦炉炼焦工艺设计2决的重要技术之一。捣固炼焦工艺增大了入炉煤中高挥发、弱黏结性煤的配比，能够大量节约优质炼焦煤资源，其发展无疑对中国的炼焦工业和煤炭资源的合理利用起到了很好的推动作用。1.2 捣固炼焦原理捣固炼焦是利用捣固机械，将入炉散煤捣固成致密的煤饼，再由炭化室机侧装入，进行高温干馏的一种炼焦工艺 6,7。经过捣固的煤料堆密度大大增加，可由常规顶装散煤的 0.700.75t/m3，提高到 0.951.15t/m3，这样便使得煤料颗粒间距大为缩小，从而减少了结焦时为填充空隙所需的胶质体数量 8。即用一定的胶质体液相产物可更多地配入高挥发、弱黏结性煤。结焦过程中产生的气相产物因煤粒间隙的缩小而不易析出，使胶质体膨胀压力变大，导致变形的煤粒受压挤紧，结合力加强，因此也能改善焦炭的质量。1.3 捣固炼焦的国内外发展现状自 1882 年德国首次使用捣固炼焦以来，至今已有 130 余年的历史，但当时捣固装备过于落后，捣固炼焦的优势难以体现出来，因此并未引起人们的广泛关注，只有少数盛产高挥发、弱黏结性煤的国家一直在研究改进。直到 20 世纪 80年代，德国开发了自动连续薄层给料、多锤连续捣固的新型技术，才使捣固炼焦工艺在世界范围内获得了新生 9。捣固炼焦工艺优势显著，得到了许多国家的认可，而随着优质炼焦煤资源供应状况的日益恶化，更加快了其在全世界的推广速度。较早采用此工艺的有苏联、法国、波兰、捷克等国家，又以德国的萨尔堡捣固技术最为先进 10。印度由于高挥发、弱黏结性煤储量较多，捣固炼焦工艺发展很快，其国内的塔塔钢铁公司依靠捣固炼焦灵活的配煤方案大量