文档炼焦原理

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.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.一,炼焦原理及工艺流程(一)炼焦原理1,炼焦原理炼焦生产,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.2,炼焦煤的热解过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.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.(二)炼焦方法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.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8～11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.3,型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.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.(三)机械化炼焦炉及其主要附属设备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.2,煤塔设在焦炉两炉组之间,贮存已粉碎好的炼焦配煤.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: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.冶金焦抗碎强度(M25)(%)逐日(月)[试验后块度>25毫米所占的百分比(%)×冶金焦产量(吨)]之和=--------------------×100%冶金焦总产量(吨)3,冶金焦耐磨强度(M10转鼓指数)冶金焦耐磨强度是反映焦炭的耐磨性能的指标,以百分比表示.其计算公式为:冶金焦耐磨强度(M10)(%)逐日(月)[试验后块度25毫米的焦炭产量.9,炼焦耗洗精煤炼焦耗洗精煤,是指工艺上每生产一吨焦炭(全焦干基)耗用的湿洗精煤数量(包括计价水,但不包括库耗,途耗).其计算公式为:入炉洗精煤耗用量(含计价水,炼焦耗洗不包括库耗,途耗)(吨)精煤(吨/吨)=-----------------全部焦炭产量(干基)(吨)10,吨焦耗洗精煤吨焦耗洗精煤,是指每生产一吨焦炭(全焦干基)所耗用的湿洗精煤量(含计价水,包括库耗,途耗).其计算公式为:洗精煤耗用量(含计价水,吨焦耗洗包括库耗,途耗)(吨)精煤(吨/吨)=----------------全部焦炭产量(干基)(吨)11,炼焦耗热量炼焦耗热量,是指一千克入炉煤炼成焦炭需要供给焦炉的热量.为便于比较,一般使用换算为7%水分的湿煤耗热量计算.其计算公式为:当量干煤炼焦耗热量(吉焦/千克干煤)加热煤气量(标米3)×煤气热值(吉焦/标米3)=---------------------实际干煤装炉量(千克)实际水分湿煤耗热量(吉焦/千克湿煤)=当量干煤炼焦耗热量×[1-实际装炉煤水分(%)](吉焦/千克干煤)7%水分湿煤炼焦耗热量(吉焦/千克7%水分煤)=实际水分湿煤炼焦耗热量(吉焦/千克湿煤)-Q(湿煤实际水分(%)-7%)式中:当焦炉用焦炉煤气加热时Q=7×4.1868×10-6吉焦当焦炉用高炉煤气加热时Q=8×4.1868×10-6吉焦计算说明:加热煤气流量应进行交换时间的校正(K换),当焦炉加热用煤气的实际温度和压力与设计所选用的一致时,流量表刻度盘上的读数就是标准状态下流量,否则还应进行温度校正(KT)和压力校正(KP).使用混合煤气加热时,应按所消耗的各种煤气量及其热值进行加权算术平均计算.12,炼焦工序单位能耗炼焦工序净耗能总量是指工艺生产系统的备煤车间(不包括洗煤),厂内部原料煤的损耗,炼焦车间,回收车间(冷凝鼓风,氨回收,粗苯,脱硫脱氰,黄血盐)辅助生产系统的机修,化验,计量,环保等,以及直接为生产服务的附属生产系统的食堂,浴池,保健站,休息室,生产管理和调度指挥系统等所消耗的各种能源的实物量,扣除回收外供能源,并折成标准煤.炼焦工序能耗是指生产一吨焦炭(干基)所消耗的能量.其计算公式为:原料煤焦化产品外加工能耗余热回收外工序能耗折标准煤-供量折标准+折标准煤-供量折标准(千克标(千克)煤(千克)(千克)煤(千克)准煤/吨)=---------------------全部焦炭(干基)产量(吨)计算说明:分子即为炼焦工序净耗能总量;原料煤为装入焦炉的干洗精煤量;焦化产品外供量是指供外厂(车间)的焦炭,焦炉煤气,粗焦油,粗苯等数量;加工能耗是指高炉煤气,水,电,蒸汽,压缩空气;余热回收外供量,如供应外工厂(车间)的蒸汽数量等.13,炼焦工人实物劳动生产率炼焦工人实物劳动生产率,是指炼焦车间(工段)每一炼焦工人及学徒在报告期内所生产的焦炭数量,其计算公式为:炼焦工人实物全部焦炭产量(干基)(吨)劳动生产率(吨/人)=---------------炼焦工人及学徒平均人数(人)14,焦炉炭化室炼焦周转时间焦炉炭化室炼焦周转时间,是指在报告期内平均每孔炭化室炼焦周转一次所需要的时间.其计算公式为:焦炉炭化室炼焦实际作业时间(时)周转时间(时:分)=-------------实际出炉总炉孔数(炉孔)计算说明:实际作业时间(时)=日历时间×24(小时)×焦炉设置孔数15,焦炭水分焦炭水分,是指焦炭中含水分的数量占焦炭总量的百分比.其计算公式为:焦炭所含水分总量(吨)焦炭水分(%)=-----------×100%焦炭总产量(吨)计算说明:按规定需对焦炭中不同块度焦炭分别在计量部位取样化验.全日焦炭水分可按班以简单算术平均法计算;全月(年)焦炭水分应按日(月)加权算术平均法计算.16,冶金焦挥发分冶金焦挥发分,是指冶金焦炭中含有挥发物的数量占冶金焦总产量的百分比.其计算公式为:冶金焦挥冶金焦所含挥发分总量(干燥无灰基)(吨)发分(%)=----------------×100%冶金焦总产量(干基)(吨)计算说明:焦炭挥发分是按有关规定经试验分析取得,当产量相差不大,数值波动较小时,可用简单算术平均计算,否则应按加权算术平均计算.17,焦炭块度率焦炭块度率,是指不同块度级别的焦炭占全部焦炭产量的百分比.其计算公式为:某种块度规格焦炭量(干基)(吨)块焦率(%)=--------------×100%经筛分的全部焦炭产量(干基)(吨)计算说明:某种块度规格焦炭量,是指>40毫米,25-40毫米,10-25毫米,<10毫米等焦炭按不同规格计算焦炭块度率.18,炼焦其它物料消耗其它物料包括煤气,新水,电力,蒸汽等.其消耗是指每生产一吨焦炭耗用某种物料的数量.其计算公式为:全厂煤气耗用量(吉焦)煤气(吉焦/吨)=-----------焦炭产量(干基)(吨)全厂新水耗用量(千克)新水(千克/吨)=-----------焦炭产量(干基)(吨)全厂电力耗用量(千瓦时)电(千瓦时/吨)=-----------焦炭产量(干基)(吨)全厂蒸汽耗用量(吉焦)蒸汽(吉焦/吨)=-----------焦炭产量(干基)(吨)全厂压缩空气耗用量(米3)压缩空气(米3/吨)=-----------焦炭产量(干基)(吨)计算说明:炼焦其它物料消耗是指全厂的耗用量.(包括回收系统等).在计算车间消耗指标时,除炼焦车间按焦炭量计算外.其它车间则按产品系统进行计算,即子项为生产该产品的水,电,煤气等消耗总量,母项为该产品产量.19,每孔装煤量每孔装煤量,是指报告期内平均每孔炭化室一次装入的干煤量,其计算公式为:每孔平均装入煤总量(干基)(吨)装煤量(吨/孔)=------------出炉孔数(孔)20,焦炉能力利用率焦炉能力利用率,是反映焦炉在报告期内实际焦炭产量与设计能力差距情况的指标.其计算公式为:焦炉能力实际焦炭产量(全焦,干基)(吨)利用率(%)=--------------×100%按设计参数计算的焦炭产量(全焦,干基)(吨)21,焦炉炭化室有效容积利用系数焦炉炭化室有效容积利用系数,亦称焦炉日历利用系数,是指焦炉在日历工作时间内每立方米炭化室有效容积平均每日所生产的全焦合格产量.是综合反映焦炉生产技术,管理水平高低的重要指标.其计算公式为:焦炉炭化室有效容积利用系数(吨/米3·日)合格全焦产量(干基)(吨)=-------------------------焦炉孔数×每孔炭化室有效容积(米3)×日历日数计算说明:焦炉孔数和炭化室有效容积按设计规定计算.全厂各焦炉孔数及其炭化室有效容积大小不一时,先按有效容积相同的焦炉计算其利用系数,再按各种炭化室总有效容积为权数,用加权算术平均法计算出全厂综合利用系数.22,结焦时间(炭化时间)结焦时间,是指某炭化室装煤时平煤杆进入小炉门到推焦时推焦杆与焦炭接触开始推焦的全部间隔时间,其计算公式为:实际结焦总时间(时)结焦时间(时/炉孔)=-----------实际出炉总孔数(炉孔)计算说明:式中:子母项的统计时间要相应一致.实际结焦总时间是指在统计时间内所推焦的各炉的结焦时间之总和.计算多座焦炉的平均结焦时间,应按加权算术平均计算.23,计划系数(K1)计划系数是反映炼焦炉结焦时间变化情况的指标,用K1表示.其计算公式为:每班计划计划和规定结焦时间相差推出炉孔数-±5分钟以上的炉孔数计划系数(K1)------------------每班计划推出炉孔数24,执行系数(K2)执行系数是反映焦炉推焦操作正常与否的指标,用K2表示.其计算公式为:每班实际实际和计划推焦时间相差推出炉孔数-±5分钟以上的炉孔数执行系数(K2)------------------每班计划推出炉孔数25,总推焦系数(K3)总推焦系数是反映炼焦车间(工段)在执行规定的结焦时间等方面管理水平的指标,用K3表示.其计算公式为:总推焦系数(K3)=计划系数(K1)×执行系数(K2)计算说明:推焦时间是以推焦杆接触焦饼开始推焦的时间计算;装煤时间是以平煤杆开始进入小炉门的时间计算.检修炉和缓冲炉除外.26,装煤系数装煤系数是反映装煤均匀程度的指标.其计算公式为:(本班实际装煤炉孔数-和规定装煤相差±200千克的炉孔数)装煤系数=------------------本班实际装煤炉孔数27,温度均匀系数(K均匀)温度均匀系数,是指焦炉测温火道平均温度的均匀系数.它是反映焦炉加热均匀程度的指标,用K均匀表示.其计算公式为:2M-(A机+A焦)K均匀=-----------2M式中:M--焦炉燃烧室数A机,A焦--分别为机侧与焦侧测温火道温度超过平均温度±20℃(边炉为±30℃)的个数.计算说明:检修炉和缓冲炉除外.28,温度安定系数(K安定)温度安定系数,可以反映焦炉测温火道平均的温度的稳定性,用K安定表示.其计算公式为:2N-(A机+A焦)K安定=----------2N式中:N--在所分析的期间内直行温度的测量次数.A机,A焦--分别为机侧,焦侧直行平均温度与加热制度规定的温度标准偏差超过±7℃的次数.29,炉头温度系数(K炉头)炉头温度系数是反映炉头火道温度均匀程度的指标,用K炉头来表示.其计算公式为:焦炉机,焦侧炉头火道数-不合格数K炉头=-----------------焦炉机,焦侧炉头火道数计算说明:不合格数,是指机,焦侧炉头火道温度分别与其炉头平均温度差±50℃以上的火道数.炉头平均温度是指包括边炉在内的全部炉头火道温度的平均温度.30,横排温度系数(K横排)横排温度系数,是反映燃烧室横向温度均匀程度,用K横排表示.其计算公式为:规定横排温度测量火道数-不合格数K横排=-----------------规定横排温度测量火道数计算说明:不合格数,是指实测温度与标准线温度分别相差±20℃(单排),±10℃(十排),±7℃(全炉)以上的数.(四)化学产品1,化学产品回收率化学回收产品对干煤的回收率指标,是指在焦化生产中,每吨装炉干煤能回收多少化学产品.回收率以百分比表示,按不同产品计算.煤焦油回煤焦油产量(无水)(吨)收率(%)=------------×100%焦炉装入干煤量(吨)硫酸铵回硫酸铵产量(吨)收率(%)=------------×100%焦炉装入干煤量(吨)硫酸铵(折)硫酸铵产量(折含氮100%,吨)回收率(%)=--------------×100%焦炉装入干煤量(吨)浓氨水回浓氨水产量(折含氮100%)(吨)收率(%)=---------------×100%焦炉装入干煤量(吨)粗苯回粗苯产量(折180℃馏出量)(吨)收率(%)=---------------×100%焦炉装入干煤量(吨)轻苯回收轻苯产量(吨)收率(%)=------------×100%焦炉装入干煤量(吨)重苯回收重苯产量(折200℃前馏出量)(吨)收率(%)=---------------×100%焦炉装入干煤量(吨)粗轻吡啶产量粗轻吡啶回(折含吡啶100%)(吨