工艺流程-钢铁厂炼焦工艺课件(ppt 82页)

钢铁厂炼焦工艺 前 言 马鞍山钢铁股份 有限公司是一个拥有 烧结、焦化、轧钢、 动力等机构。年产 200 万吨综合生产能力的 特大型钢铁联合企业 。该企业初创于 50年 代， 60年代被盛誉为 “ 江南一枝花 ”。 马鞍山焦化厂是马鞍山钢铁股份有限公司下属 的主体生产厂之一，主要承担生产优质冶金焦供炼 铁高炉使用，输出高热值的焦炉煤气供公司后部轧 钢系统，同时回收化工产品，加工转化后直接外销 市场等任务。马鞍山钢铁股份有限公司焦化厂是全 国十大煤焦化工企业之一。 1、焦化厂工艺简介 内容提纲： 一、原料 二、备煤工艺 三、炼焦工艺 四、化产工艺 五、产品 炼焦工艺 外购洗精煤 处理 焦炉 25mm （ 冶金焦） 1025mm（ 小焦）10mm （ 焦粉 ) 粗煤气去化 产回收工段 净化 净煤 气 运输处 理 第 1 部 分 原 料 - 煤 1.1 原料： 煤 通过上面的简单流程大家可以看出，煤炭是 炼焦的主要原料，它也是我们日常生活中的重要 能源之一，被誉为工业的 “ 食粮 ” 、黑色的 “ 金 子 ” ，所以我们必须合理地利用煤矿资源。 根据 成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三 大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤在自 然界中分布最广，储量最大，而且在煤炭利用和 化学加工方面占有主要的位置 。 1.2 煤的形成 大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质 年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因 此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物，构成丁成煤的物质基 础。在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长 的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没，或者被山石覆盖。在多水缺氧的情 况下，堆积在水中的植物残骸受一种 “ 厌氧细菌 ” (不靠空气而靠夺取植物遗体里 的养分而生成的微生物 )的作用，脱去不稳定的含氧物质 (一般以二氧化碳和水的 形式除去 )，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增高。与此同时，植物残 骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物 残骸未被分解的族组成部分 (如根、茎、叶、树皮等 )，又含有腐植酸，而且碳含 量比植物残骸高、水分比较大的物质称为泥炭。 在泥炭形成的过程中，往往出现植物生死交替和地壳不断变动的情况。如 果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果 地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会 被沙土覆盖而形成顶板，顶板预厚，泥炭受压力和地热的作用愈大，地热和压力 的作用，使得大分子缩合和构化程度 提高， C/H原子比增大氢和氧含量减少，久 而久之泥炭全部转变成变质程度不同的煤。 煤中除了一些稀有元素和矿物质外，其主要化学成分是 : 1） 碳 (C)是煤的主要组成部分 ,以氢、氧、氮、硫构成化合物的形态 存在； 2）氢 (H)是煤的第二重要组成，位于炭环原子网周围，它的含量随煤 变质程度的加深而减少； 3）氧 (o)是煤中的重要元素之一，是反映能力最强的元素，再煤中存 在的总量和形态直接影响着煤的性质。煤在变质过程中不断放出二 氧化碳和水，故煤中含氧量随变质程度的加深而迅速降低。从泥炭 到无烟煤，含氧量由 3040%逐渐降到 25%； 4）氮 (N)是构成煤有机物的次要元素，主要由成煤植物的蛋白质转化 而来，其含量通常在 0.81.8%； 5）硫 (S)是煤中的杂质，通常分为有机硫和无机硫，总称全硫，煤含 硫量一般在 1.5%以下，但高的也可达 78%。 1.3 煤的物质组成 1.4 常用的煤指标 煤的工业分析（水分、灰份、挥发份、固定炭）它们测定方法简便、 迅速，所以较常用；除此之外还有硫份、 G值、 Y值、 X值、 b值等，用于 评定煤质量好坏和变质程度。其中： a 硫份：洗精煤硫分是指洗精煤所含硫分在洗精煤中所占重量的百分比。 其计算公式为： 洗精煤硫分（ %） = 洗精煤含硫分总量 （吨） 100% ； 洗精煤产量（干 基）（吨） b G值：也叫粘结指数，表征烟煤粘结性的一种指标， G值越大，表明结 焦性越好； C Y值：也叫最大胶质层厚度， Y值随煤的变质程度呈有规律的变化，一般 当煤的 Vdaf为 30%左右时， Y值出现最大值， Vdaf小于 13%或者大于 50% 时 Y值都几乎为零， Y值越大一般表明煤的粘结性越好； d X值：也叫最终收缩度，它表征煤料成焦后的收缩情况，在生产中有很好 的指导作用； e b值：表示膨胀度，它的大小取决于煤胶质层不透气性和塑性期间的气体 析出速度，同时与煤的岩相组成有密切关系，它是一个综合性指标，变 动幅度大，对粘结性中等以上的煤，特别是当煤料偏肥时， b值可做较 好的区分。 1.5 我国煤的分类 分类指标： (1)干燥无灰基挥发分 Vdaf； (2)粘结指数 G (3)胶质层最大厚度 y (4)奥亚膨胀度 b。 煤类的划分和编码 种类煤用两位阿拉伯数码表示。十位数系按煤的挥发分分组，无 烟煤为 0，烟煤为 1 4，褐煤为 5。个位数，无烟煤类为 1 3 ，表示煤化程度；烟煤类为 1 6，表示粘结性；褐煤类为 1 2，表示煤化程度。 按中国煤炭分类表和图进行编码和分类。 n 煤炭分类见下表： 1.5 煤的分类 类别 符号 包括数码 分 类 指 标 Vr,% G Y,mm b,% P% QGW-A.GN(MJ/kg) 无烟煤 WY 01,02,03 10.0 20.0 10.0 20.0 5 20 瘦煤 SM 13,14 10.0 20.0 20 65 焦煤 JM 24 20.0 28.0 50 65 10.0 28 65* 肥煤 FM 16,26,36 =10.0 37.0 (85)* 25.0 * 1/3焦煤 1/3JM 35 28.0 37.0 65* 37.0 (85)* 25.0 (220) 气煤 QM 34 28.0 37.0 50 60 37 35 1/2中粘煤 1/2ZN 23,33 20.0 37 30 50 弱粘煤 RN 22,33 20.0 37.0 5 30 不粘煤 BN 21,31 20.0 37.0 37.0 50 褐煤 HM 51 37.0 30 50 n 人类利用煤炭资源的方法： n （ 1）燃烧 n （ 2）气化：将煤控制在一定条件下不完全 燃烧以生产煤气。 n （ 3）液化：将煤在高温高压的条件下进行 裂解和精制制取液体燃料，如汽油等。 n （ 4）干馏：将煤在隔热空气条件下加热使 其分解，生产 焦炭 、煤气和各种化工产品 。 n 焦炭和煤气 是钢铁生产、机械制造和化工 合成工业的重要原料和燃料。从煤气中回 收的化合物主要有氨、粗苯、硫磺和焦油 等。 n 炼焦化学工业是煤炭的综合利用工业，在 煤的各种利用方法中，炼焦工艺对煤的利 用程度最高。煤在炼焦时，约有 75%变成 焦炭，另外 25%左右变成煤气和化工产品 。 一 、 煤焦化工艺流程简图 入厂煤 化验验收 贮煤罐 配煤 粉碎 机 贮煤塔 炼焦炉 晾焦台 滚条筛 振动筛 焦仓 干熄炉 横管冷却器鼓风机终冷塔洗苯塔 饱和器管式炉脱苯塔重苯罐 成品库 结晶槽 硫化床干燥机 硫铵包装机 焦油氨水分离槽 焦油成品 离心机 脱硫塔煤气用户 解析塔 燃烧炉 转化塔 WSA冷却器 硫酸储罐 轻苯罐 销 售 外 发 硫铵成品库 销 售 外 发 超级离心机 采 样 COG gas 运 焦 作 业 区 炼焦作业区煤备作业区 化产作业区 化验室 电捕 煤 调 湿 n 进厂煤经过采样、化验分析、验收后，带入贮煤罐。各罐储煤按 一定比例混合，经过粉碎机粉碎后，由皮带送至贮煤塔，装入焦 炉炼焦。 焦炭晾焦后（或干熄炉）， 由皮带运送，经过滚条筛， 振动筛，把焦炭分为大块、中块及粒焦产品，供炼铁和烧结厂。 焦炉煤气经过横管冷却器冷却后，煤气中带入的焦油，进入焦油 氨水分离槽分离，得到成品焦油。焦炉煤气通过鼓风机输入到饱 和器，将煤气中的氨吸收，生成硫铵产品。焦炉煤气经过终冷塔 冷却后进入洗苯塔，吸收煤气中的苯，洗苯塔后的富油，通过蒸 馏，生产轻苯和重苯两种产品，煤气经脱硫塔后送到发电厂。 第 2 部 分 备 煤 工 艺 备煤工艺 备煤：对进厂的洗精煤进行处理，以达到炼焦要求，通常把原料 煤在炼焦前进行的工艺处理过程称为备煤工艺过程。这个过程 是在备煤作业区来进行完成的。主要经过堆放、配合、粉碎、 调湿、除杂等一系列过程使之达到炼焦要求之后，通过皮带被 输送到煤塔供炼焦作业区使用。 流程：洗精煤 (25mm及 25mm以 下两级 . 筛上物（ 25mm的焦炭）通过焦 3带式输送机及 可逆配仓带式输送机进入 25mm的焦仓内；筛下物（ 25mm的焦仓可贮存焦炉 10小时的产焦量 ，约 950t。 图片 8 焦炭及凉焦台 图片 9 筛焦楼及焦仓 3.11 冶金焦炭及标准 冶金 焦炭 GB/T1996- 2003 灰 分 % 硫 分 % M10 % M25 % 焦末量 % 挥发分 % 12.00 0.60 7.0 92.0 5.0 1.8 12.00-13.5 0.60-0.80 7.0-8.5 88.0-92.0 13.50-15.0 0.80-1.00 8.5-10.5 83.0-88.0 焦炭是一种质地坚硬、多孔、呈银灰色，并有不同粗细裂纹 的碳质固体块状材料，其真相对密度约 1 80一 1 95，堆积密 度约 400一 520kg m3。由 C、 H、 0、 N、 S、 P等元素组成 焦炭在炼铁中的作用： 1）骨架作用 2）提供热源 3）还原剂 4）渗碳剂 3.12 焦炭作用 第 4 部 分 化 产 工 艺 从炼焦工段来的焦油氨水与煤气的混合物约 80 入气液 分离器，煤气与焦油氨水等在此分离。分离出的粗煤气进入 横管式初冷器，初冷器分上、下两段，在上段，用 23 化产 循环水将煤气冷却到 45 ，化产循环水升温到 40 ，然后煤 气入初冷器下段与 16 制冷水换热，煤气被冷却到 22 制冷 水升温到 23 ，冷却后的煤气进入煤气鼓风机进行加压，加 压后煤气进入电捕焦油器，捕集焦油雾滴后的煤气送往脱硫 及硫回收工段。 初冷器的煤气冷凝液由初冷器上段和下段分别流出 ,分别 进入各自的冷凝液循环槽，由冷凝液循环泵送至初冷器上下 段喷淋，如此循环使用，多余部分由泵抽送至机械化氨水澄 清槽 4.1 冷鼓、电捕 从气液分离器分离的焦油氨水与焦油渣去机 械化氨水澄清槽。澄清后分离成三层，上层为氨 水，中层为焦油，下层为焦油渣。分离的氨水至 循环氨水槽，然后用循环氨水泵送至炼焦车间冷 却荒煤气及初冷器上段和电捕焦油器间断吹扫喷 淋使用。多余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水 泵送至脱硫工段进行蒸氨。分离的焦油至焦油中 间槽贮存，当达到一定液位时，用焦油泵将其送 至焦油槽 , 焦油需外售时 , 用焦油泵送往焦油槽车 外售。分离的焦油渣定期送往煤场掺混炼焦。 左：初冷器 右：电捕焦油器 初 冷 器 气液分离器 电捕焦油器 离心鼓风机 气液混合物 来自炼焦 冷凝液 机械化氨水澄清槽 冷凝泵房 油品库区 循环氨水槽 去炼焦 氨水 循环氨水 气相 煤气去脱硫工段 焦油 4.1 冷鼓工段流程图 剩余氨水槽 去蒸氨 剩余氨水泵 4.2 脱硫工艺 来自冷鼓工段的粗煤气进入脱硫塔下部与塔顶喷淋下 来的脱硫液逆流接触洗涤后，煤气中 H2S含量小于 0.2g/Nm3，煤气经捕雾段除去雾滴后全部送至硫铵工段。 从脱硫塔中吸收了 H2S和 HCN的脱硫液至溶液循环槽 ，用溶液循环泵抽送至再生塔下部与空压站来的压缩空气 并流再生，再生后的脱硫液返回脱硫塔塔顶循环喷淋脱硫 。硫泡沫则由再生塔顶部扩大部分排至硫泡沫槽，再由硫 泡沫泵加压后送至连续熔硫釜外售。 在脱硫塔中的主要反应为 : H2S+2NH3=(NH4)2S 蒸氨工艺 由冷鼓来的剩余氨水经与从蒸氨塔底来的蒸氨 废水在氨水换热器换热、加碱后，进入蒸氨塔。在 蒸氨塔中被蒸汽直接蒸馏，蒸出的氨汽入氨分缩器 用循环水冷却，冷凝下来的液体入蒸氨塔顶作回流 ，未冷凝的含 NH3（ 10%）氨汽进入氨冷凝冷却 器，用制冷水冷凝成浓氨水送脱硫工段作为脱硫补 充液。蒸氨塔塔底排出的蒸氨废水在氨水换热器中 与剩余氨水换热后，入废水槽，然后与洗脱苯工段 来的粗苯分离水一并由废水泵加压经废水冷却器用 循环水冷却后送生化处理。 脱硫塔 脱 硫 塔 再 生 塔 蒸 氨 塔 溶液循环槽 硫 泡 沫 槽 压 滤 机 房 煤气来自冷鼓 硫膏外售 煤气去硫铵工段 脱硫工段流程图 溶 液 循 环 泵 压缩空气来自空压站 焦炭 过滤 器 剩余氨水 来自冷凝 泵房 废水罐去生化 浓 氨 水 硫膏 含水约 2540% 4.3 硫铵工艺 由脱硫及硫回收工段送来的煤气经煤气预热器后进入喷 淋式硫铵饱和器上段的喷淋室，在此煤气与循环母液充分接 触，使其中的氨被母液吸收。然后经硫铵饱和器内的除酸器 分离酸雾后送至洗脱苯工段。 在饱和器下部的母液，用循环母液泵连续抽出送至上段 进行喷洒，吸收煤气中的氨，并循环搅动母液以改善硫铵的 结晶过程。饱和器母液中不断有硫铵结晶生成，用结晶泵将 其连同一部分母液送至结晶槽，排放到离心机内进行离心分 离，滤除母液。离心分离出的母液与结晶槽溢流出来的母液 一同自流回饱和器。从离心机卸出的硫铵结晶，由螺旋输送 机送至振动流化床干燥器，分别经由送风机送入热空气干燥 、冷风机送入的冷空气冷却后进入硫铵贮斗，然后由包装磅 秤称量、包装送入硫铵仓库。 4.3 硫铵工艺 沸腾干燥器所用的热空气，经热风器加热后 送入。沸腾干燥器排出的废气经旋风除尘器捕集 夹带的细粒硫铵结晶后，由排风机抽送至雾膜水 浴除尘器进行湿式再除尘，最后排入大气。 硫铵饱和器喷淋室溢流的母液入满流槽，将 少量的酸焦油分离，分离酸、焦油后的母液入母 液贮槽，由小母液泵加压后送喷淋室喷淋。 外购来的硫酸卸至硫酸槽用硫酸泵送至硫酸 高位槽，经控制流量自流入满流槽，调节硫铵饱 和器内溶液的酸度。 饱和器法生产硫铵的主要反应有： 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 饱和器 离心机 结晶槽 外购 硫酸 螺旋输送机 沸腾干燥器 硫铵储斗 硫酸 储槽 硫酸 储槽 硫铵流程图 煤气来自脱硫 热 风 器 送 风 机 旋风 除尘 引风机 湿式除 尘器 硫铵 包装外运 空气 母液泵 煤气去洗脱苯 4.4 洗脱苯工艺 来自硫铵工段的粗煤气， 经终冷塔上段 的循环水和下段的制冷水换热后 ,将煤气由 55C降至 23C. 然后从洗苯塔底部入塔，由下 而上经过洗苯塔填料层，与塔顶喷淋的循环洗 油逆流接触，煤气中的苯被循环洗油吸收，再 经过塔的捕雾段脱除雾滴后离开洗苯塔，其中 一部分送焦炉做回炉煤气、一部分送粗苯管式 炉作燃料、一部分送制冷站作燃料、一部分送 锅炉房作燃料，剩余煤气送气柜加压站，供居 民用气或工业用气。 富油流程 洗苯塔底富油由贫富油泵加压后送至粗苯冷凝冷却器， 与脱苯塔塔顶出来的粗苯汽换热，将富油预热至 60C左右， 然后至油油换热器与脱苯塔底出来的热贫油换热，由 60C升 到 110C左右，最后进入粗苯管式加热炉被加热至 180C左右 ，进入脱苯塔。从脱苯塔顶蒸出的粗苯油水混和汽进入粗苯 冷凝冷却器分别被从洗苯塔底来的富油和 16C制冷水冷却至 30C左右，然后进入粗苯油水分离器进行分离，分离出的粗 苯入粗苯回流槽，部分粗苯经粗苯回流泵送至脱苯塔塔顶作 回流，其余部分送往粗苯贮槽，用粗苯输送泵定期送粗苯计 量槽外售。油水分离器分离出的油水混合物入控制分离器， 在此分离出的洗油送入贫油槽，分离出的粗苯分离水送至脱 硫工段，与蒸氨废水一并送生化处理。 贫油及蒸汽流程 脱苯后的热贫油从脱苯塔底流出，自流入油 油换热器与富油换热，使其温度降至 120C左右 ，入贫油槽并由贫富油泵加压送至一段贫油冷却 器和二段贫油冷却器，分别被 32C循环水和 16C 制冷水冷却至约 30C，送洗苯塔循环喷淋洗涤煤 气。 0.5MPa（表）蒸汽被粗苯管式加热炉过热 至 400C左右，作为洗油再生器和脱苯塔的热源 。粗苯管式炉所需燃料由洗苯后的煤气经煤气过 滤器过滤后供给。 洗