煤的黏结和成焦机理.ppt

1、室式结焦过程,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。,室式结焦过程,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

2、煤）在胶质体液相中部分溶解。,室式结焦过程,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。,室式结焦过程,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。,室式结焦过程,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

3、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。,室式结焦过程,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。,室式结焦过程,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。 煤料水分愈多，结焦时间愈长，炼

4、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,室式结焦过程,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。？,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。,室式结焦过程,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

5、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。,室式结焦过程,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。,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

6、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。,室式结焦过程,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。,室式结焦过程,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，,室式结焦过程,一、

7、影响化学产品的因素 1原料煤的影响 （1）煤化程度,第四节 炼焦过程的化学产品,室式结焦过程,对加热产物及产率的影响表现为： 煤化程度低的煤（如褐煤）热解时，煤气、焦油和热解水产率高，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。,室式结焦过程,（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

8、最高，镜质组居中，稳定组最低。,室式结焦过程,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，700800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。,室式结焦过程,（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9501050，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。,室式结焦过程,（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