年产20万吨配煤炼焦工艺设计 煤炭利用与深加工毕业设计

毕业设计论文题目年产20万吨配煤炼焦工艺设计系别化学与化学工程系专业煤炭深加工与利用姓名刘磊学号111308136指导教师陈湘河南城建学院2010年5月20日1总论411概述412炼焦煤种简介413配煤炼焦意义514煤场及配煤机械简介6141卸煤机械6142倒运机械7143配煤槽及配煤设备715预热炼焦工艺716干法熄焦工艺82设计任务依据1021设计任务1022设计目标103生产方案确定及生产流程说明1131生产方案确定1132生产流程说明124炼焦用煤的准备1442煤场机械的选型15421卸煤机械15422倒运机械1543配煤比的确定1644配煤设备和配煤操作18441配煤槽18442配煤设备1845配煤比的控制19451操作要点和配煤比检测19452自动配煤205工艺计算2251原始数据2252原始数据处理与计算2353物料平衡计算2654热量平衡计算2955焦炉的热效率和炼焦耗热量386炉型选择4061焦炉的构造40611燃烧室和炭化室40612蓄热室40613斜道区41614炉顶4162炭化室的中心距4163焦炉的生产能力427干熄焦与预热炼焦联合工艺448强度校核4581炭化室强度4582燃烧室强度459设计心得体会4610重要符号及其单位一览表4711参考文献5012致谢511总论11概述煤在炼焦炉内隔绝空气加热到1000左右，经过干馏的一系列阶段，最终得到焦炭、化学产品和焦炉煤气。这一过程称为煤的高温干馏或高温炼焦，一般简称炼焦。炼焦的主要目的是为了获取焦炭，炼焦时副产的煤气和化学产品。焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化学化肥或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种芳香族化合物，主要由硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、蒽、萘和沥青等。所以炼焦化学工业能提供农业所需的化学肥料和农药，合成纤维的原料苯，塑料和炸药的原料酚以及医药原料吡啶碱等。可见，炼焦化学工业与许多部门都有关系，可生产很多重要产品，是煤综合利用行之有效的方法。煤由常温开始受热，温度逐渐上升，煤料中水分首先析出，然后煤开始发生热分解，当煤受热温度在350480左右时，煤热解有气态、液态和固态产物，出现胶质体。由于胶质体透气性不好，气体析出不易，产生了对炉墙的膨胀压力。当超过胶质体固化温度时，则发生粘结现象，产生半焦。在由半焦形成焦炭的阶段，有大量气体生成，半焦收缩“现裂纹。当温度超过650左右时，半焦阶段结束，开始由半焦形成焦炭，一直到9501050时，焦炭成熟，结焦过程结束。12炼焦煤种简介焦炭是钢铁、化工等工业的重要原料，随着国民经济的快速发展，对焦炭的需求量与日俱增，传统的单一煤种炼焦受储量短缺和推焦困难等因素的影响已被配煤炼焦新工艺所取代。配煤炼焦是把不同煤化程度的煤按比例配合起来，利用各种煤在性质上的互补原理，生产符合质量要求的焦炭。炼焦煤的特征是具有不同程度的黏结性和结焦性，中国炼焦用煤包括焦煤JM、肥煤FM、气煤QM和瘦煤SM以及中间过渡性牌号煤类构成的。对煤化度中等、黏结性极强的烟煤也是炼焦用煤的一种。此外，褐煤、长焰煤和贫煤没有粘结性，单独干馏得不到焦块。在一定条件下可以少量配入配煤中炼焦。肥煤（FM）的干燥无灰基挥发分VDAF1037，胶质层最大厚度Y25MM。肥煤挥发物一般较高。胶质层较厚。粘结性强，加热时产生大量胶质体，单独炼焦时生成的焦炭，熔融性好，耐磨性大，故为炼焦煤。用肥煤炼出的焦炭横裂纹多，气孔率高，焦根部蜂焦多，易碎，炼焦时必需配入气煤、瘦煤等以提高焦炭质量。肥煤的粘结力很强，能与粘结力较弱的煤搭配后炼出优质煤称肥煤为配焦煤之母。肥煤是炼焦配合煤中的重要组分，配入肥煤可使焦炭熔融良好，从而提高焦炭的耐磨强度，并为配加黏结性差的煤或瘦化剂创造条件。贫瘦煤（PS）是炼焦煤中变质程度最高的一种，其特点是挥发分较低，粘结性比典型瘦煤差。其干燥无灰基挥发分VDAF1020，粘结指数G512。单独练焦时，生成的焦粉多，配煤炼焦时配入较少比例就能起到瘦化作用，有利于提高焦炭的块度。这种没也可用于发电、机车、民用及锅炉燃料。气煤（QM）是一种煤化程度较低的炼焦煤，结焦性较好，热解时能产生较多的煤气和焦油，胶质体的热稳定性较差。其干燥无灰基挥发分VDAF37，粘结指数G65。单独练焦时，焦炭呈细长条且易碎，有较多纵向裂纹，焦炭的抗碎强度和耐磨强度低于其他炼焦煤。在配煤炼焦时配入气煤可增加焦炭的收缩，便于推焦，又可得到较多化学产品。但多配气煤将使焦炭块度降低。由于我国气煤储量大，为了合理利用炼焦煤资源，在炼焦配煤中应尽量多配气煤。有些工厂根据气煤的特性，采用不同的方法炼焦，如捣固、高温快速加热、热压等。13配煤炼焦意义以前炼焦只用单种焦煤，由于炼焦工业的发展，焦煤的储量开始感到不足。而且还存在着煤炼得的焦饼收缩小，推焦困难焦煤膨胀压力很大，容易胀坏炉体焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小等缺点。为了克服这些缺点，采用了多种煤的配煤炼焦。配煤炼焦扩大了炼焦煤资源，把不能单独炼成合格冶金焦的煤，经过几种煤配合可炼出优质焦炭，还可以降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，并可提高化学产品产率，配煤炼焦可以少用好焦煤，多用结焦性差的煤，使国家资源不但利用合理，而且还能获得优质产品。配煤炼焦是以各单种煤的特性以及它们在在配合煤中的相容性为基础的，肥煤一般是配煤炼焦的骨架煤和基础煤，它可以多配用弱粘结性煤和不黏煤；配入的肥煤可以提高化学产品的产率；瘦煤可以增加焦炭的块度，起一定的瘦化作用；贫煤可以少量配入，与肥煤配合炼焦，但必须细碎；当煤料较“瘦”或黏结性较差时可加入煤焦油、沥青等作为粘结剂。由于新的炼焦工艺预热法炼焦的广泛使用,使得我国的煤炭资源更能够被充分利用,尤其是平顶山地区优质、低灰、低硫、高挥发分、弱黏结性或不黏结性的煤,用平顶山地区的煤作配煤炼焦,不仅提高了该地区煤的使用价值,在一定程度上降低钢铁生产成本,而且缓减了我国煤炭资源紧张的压力。可见，配煤炼焦对合理利用煤炭资源、节约优质炼焦煤、扩大炼焦煤源具有重要意义。14煤场及配煤机械简介焦化厂的配煤炼焦工艺要从煤场开始，来煤的卸车与储存以及单种煤配合成适合炼焦的配合煤的配煤机械的型号选取，诸如此类的都要根据焦化厂的生产规模而定。141卸煤机械（1）翻车机翻车机的卸煤方式是通过把火车车箱翻转一定角度，从而把煤从车箱内倾倒出来。一般用于大型焦化厂。（2）螺旋卸车机螺旋车煤机由两大部分组成；机架及其行走机构，螺旋及其旋转提升机构。各厂使用的螺旋卸车机，按整体形式的不同，大致可分为桥式、门式和单臂式三种。一般用于中型焦化厂。（3）链斗卸车机（联合卸煤机）链斗卸车机主要有机架、链斗提升机构和可移动胶带机等三部分所组成。一般用于小型焦化厂。142倒运机械倒运机械用于把卸下的煤料倒运到贮煤场指定位置堆放，以及从贮煤场堆取回送至配煤槽系统。主要的倒运机械有几种（1）门式抓斗起重机和装卸桥（2）桥式抓斗起重机（3）斗轮式堆取料机143配煤槽及配煤设备配煤槽用来存配煤所需的各种煤料，一般设在配煤设备之上。其数目和容量与煤种及焦化厂的生产规模有关。其中数目一般比煤种多23个，主要考虑煤种的更换及设备的维修，对配煤量大的煤种要同时开两个槽。其容量在大多数情况下，应能保证焦炉一昼夜的用煤量。配煤设备主要有配煤盘和电磁震动给料机两种。（1）配煤盘调节简单，设备运行可靠，其缺点是耗电量大，传动部件多，设备笨重，另外刮煤板要经常清理，不然挂上杂物，影响配煤的准确性。（2）电磁震动给料机结构简单，维修方便，布置紧凑、投资省、耗电量小及产量容易调节等优点。其缺点是安装、调整要求严格，若调整不好，进行中将产生噪音，且达不到预期效果。电磁震动给料机在炼焦配煤上广泛使用，使配煤的准确性不断提高。15预热炼焦工艺装炉煤在装炉前用气体热载体或固体热载体快速加热到分解前开始前温度（150250），然后再装炉炼焦的工艺过程称为煤的预热炼焦技术。预热煤炼焦有下述显著效果提高焦炉生产能力，当煤料预热到200时，由于堆比重增大，装煤量增加810，由于升温速度加快，结焦时间缩短2530，使焦炉生产能力可提高3540；装炉煤堆密度增大而且均匀化。将煤加热到后，煤颗粒表面的水膜几乎全脱尽，煤自动铺平而且紧密堆积，使装炉煤堆密度增加。煤预热炼焦与湿煤炼焦的焦炭质量比较表11项目预热煤炼焦湿煤炼焦焦炭机械强度M40728713米库姆转鼓M1080127焦炭反应性CRI386447反应后强度CSR5614404080MM粒级663553煤预热是炼焦前对煤料进行预处理的有效措施，该工艺不仅可以脱除煤水分，降低炼焦耗热量，而且可增加装炉煤堆密度。此外，还因煤料加热速度提高及堆密度增加等使塑性层厚度增加，改善结焦性能，煤预热工艺还可以大幅度提高焦炉生产能力，比湿煤炼焦增加焦炭产量。预热后的煤粉装人由高热导率耐火砖砌筑的薄壁室式焦炉，在低于通常干馏温度下中低温于馏推焦，送入干熄炉内再次加热，以获得所需的焦炭质量，提高生产率，改善环境。16干法熄焦工艺采用惰性气体（通常为氮气）熄灭赤热焦炭的熄焦方法称为干法熄焦，简称“干熄焦”。炽热的焦炭出炉时温度约1000，由熄焦车运至干熄焦工段，由接焦车和提升机装至冷却塔内，被惰性气体冷却只200左右从底部卸出；惰性气体从冷却塔底部的环形风管及中央风帽处进入，与焦炭进行热交换吸收热焦炭的热量后，温度升至约850作为二次能源，从上部的风口流出，进入锅炉给出热量而重新冷却到约200后，经旋风除尘器，由风机加压后进入冷却塔内冷却后再去冷却红焦炭，循环使用。这一过程实际上是气相与固相的热交换过程，热交换方式主要是对流传热，辐射传热比例不大。在热交换过程中，焦炭的冷却速度既取决于惰性气体的温度和惰性气体穿过焦炭层的速度，也取决于焦块的温度和外形表面积。因而要提高冷却速度，一是降低入口气体温度，二是增大气体流速。但气体流速过大将使循环风机的电耗量大大增加，因而降低入口气体速度是切实可行的。干法熄焦克服了湿法熄焦的缺点,具有下列优点1节约能源干熄焦能从每吨红焦中回收500KG中压蒸汽,对年产冶金焦90万吨的厂家,年回收的热量相当于节省5万吨的标准煤。2提高焦炭质量冶金焦的M40提高38,M10改善031,并且焦炭块度趋于均匀,可降低高炉炼铁焦比2左右。3减少了焦尘和有害气体向大气中的扩散污染,有利于环境保护,从而具有明显的社会效益。干法熄焦可回收80的红焦显热，平均每熄1吨焦炭可回收39MPA、450的蒸汽04506T。由于出炉的红焦显热约占焦炉能耗的3540，这部分能量相当于炼焦煤能量的5。如将其回收和利用，可大大降低冶金产品成本，起到节能降耗的作用。其次，由于干熄焦能够产生蒸汽并可进一步用于发电，避免了生产相同数量蒸汽的锅炉因燃煤对大气造成污染，尤其减少了二氧化碳、二氧化硫向大气的排放。同时在保持原焦炭质量不变的条件下，采用干熄焦可以降低强粘结性的焦、肥煤配入量1020，有利于保护资源并降低焦炭成本。由于从焦炉推出的赤热焦炭的温度约为1050其显热占炼焦耗热量的40以上。采用干法熄焦，即利用惰性气体氮气将炽热焦炭冷却，得到600800惰性气体。大部分加热的惰性气体把热量传给锅炉的换热面产生蒸汽，可直接用于发电，实现资源的综合利用。另一部分进行煤预热。降了温的惰性气体再循环使用。从而回收了焦炭显热，提高了炼焦生产的热效率。2设计任务依据设计任务的依据是根据设计任务和要求及毕业设计任务书而确定的。21设计任务煤种选用高硫肥煤贫瘦煤，以14的比例配合，再配入一定的黏结剂煤焦油，高温干馏条件下炼制出达到冶金焦国家二级标准。年工作300天，年处理量为10万吨。22设计目标1、焦炉大型化炭化室高度4M以上发展；2、焦炉寿命达35年以上；3、合理利用煤炭资源提高非黏结配比生产高强度焦碳；4、实现焦炭洁净生产；5、达到冶金焦国家二级标准。附国家二级冶金焦标准转鼓强度指标表21M40680M10100质量分析指标表22项目水分，挥发分，灰分，硫分，块度，反应性，反应后强度，指标4060573生产方案确定及生产流程说明31生产方案确定随着冶金工业的发展，对焦炭的需求量及焦炭的质量都提出了更高的要求。尤其是焦炭需求量的增大，不仅在中国，全世界范围内优质炼焦煤资源已明显感到不足。为节约优质炼焦煤资源，扩大炼焦煤源，而又不降低焦炭质量，故采用配煤炼焦。采用配煤煤种选用肥煤、贫瘦煤，以14的比例配合，再配入一定量的黏结剂煤焦油，高温干馏条件下炼制出达到冶金焦国家二级标准。设计年处理量为10万吨，年工作300天。结合平顶山地区实际情况，平顶山贫瘦煤资源丰富，因此，希望在配煤中多配入贫瘦煤。预热炼焦工艺恰好能满足这一要求，一般散装煤炼焦只能配入35左右的贫瘦煤，预热法可配入贫瘦煤65左右。这是由于预热煤炼焦使得煤堆密度增大，煤的一些工艺特性改变。堆密度增大煤粒子自然相互靠近，煤成焦时只需要较少的液相黏结成分即可达到较大的焦块结构强度，因此可用较少的黏结性煤。这正符合我国煤炭资源的特点，正是我们所期望的结果，为此，设计采用预热煤炼焦工艺。预热后的煤粉装人由高热导率耐火砖砌筑的薄壁室式焦炉，在低于通常干馏温度下中低温于馏推焦，送入干熄炉内再次加热，以获得所需的焦炭质量，提高生产率，改善环境。由焦炉推出的炽热的焦炭的温度约为1000左右，其显热约占炼焦耗热量的38左右。如果采用洒水湿法熄焦，虽然方法简便，但是损失了这部分高品位的热量，而且耗费了大量的熄焦用水，不仅浪费了水资源而且也污染了环境。采用干法熄焦，即利用惰性气体将炽热的焦炭冷却，得到的热惰性气体用来加热锅炉发生蒸汽，降了温的惰性气体再循环使用，从而回收了炽热焦炭的热量，提高了炼焦生产的热效率。每1吨10001100的炽热焦炭的显热约为151167MJ干熄焦热量回收率可达80左右，可产蒸汽400以上。32生产流程说明配煤炼焦主要由配煤槽，输煤皮带，粉碎机，蒸汽锅炉，焦油储罐等组成。配煤作业时，不同的煤料分别放在不同的煤槽中，根据不同煤种在配煤中的比例来调节煤料量。焦油储罐中的焦油，首先通过蛇形蒸汽管预热，以降低其粘度，便于使用泵来输送焦油。焦油输送管道采用套管，即内管走焦油，外管走高温水蒸气，最外层为绝热夹套，以降低焦油在输送过程中的阻力。最后焦油在出口处由外管水蒸气吹出使焦油雾化，便于均匀的喷洒在煤料上。预热煤炼焦的主要问题是预热没输送和装炉时的大量烟尘，悬浮的热煤尘在输送过程中可能引起爆炸的危险，故必须采取密封，充惰性气体以及其他自动检测控制等保护性措施。因此实现预热煤炼焦，关键在于装煤。预热煤装炉的基本要求是1）系统封闭，输送安全，装炉无烟；2）结构简单，经久耐用，易实现自动化；3）堆密度大，烟尘量小，适应性强。该设计采用炉顶装煤的重力装炉法，其主要优点是装炉煤的堆密度大。而重力装煤又分为装煤车装煤和埋刮板输送机装煤。此次设计采用的预热煤炼焦工艺是普雷卡邦预热煤炼焦工艺，该工艺中预热煤的输送与装炉系统由计量槽、埋刮板输送机和叉式装煤小车等组成。预热煤用埋刮板输送机送至位于炉组附近的热煤斗槽后，经旋转阀进计量槽，称量后的预热煤由此经架在炉顶上方的埋刮板机，送至预定装煤的炭化室上方，再经叉式装煤小车上的溜槽装入炭化室内，溜槽下端用导套与装煤孔密封连接，炭化室内煤线高度用探针测量。当达到预定装煤高度时，埋刮板机自动停止，结束装炉。工艺流程图附图2（右）。干法熄焦装置主要有冷却槽，废热锅炉，惰性气体循环系统和环境保护系统构成。焦炭从炭化室推出，落在焦罐里，焦炭温度可达1050。焦罐由提升机提到干熄室顶部，这时将冷却室上部的预存室打开，焦炭进入室中。在室中的焦炭放出的气体进入洗涤塔，然后收集，避免有害气体进入大气。进料室为锁斗式，进了后上部关闭，下部打开，焦炭下移到冷却室。在冷却室中，炽热的焦炭被气体冷却到200左右排出。冷却气体由鼓风机送入，在冷却焦炭的同时，气体温度升高，出口气体温度可达800，进入废热锅炉，发生高压蒸汽（440，40MPA）。气体经过两级旋风除尘后，再由鼓风机循环到冷却室中。工艺流程图如附图2（左）。本次设计实用新型涉及一种干法熄焦炉充氮装置，其包含一氮气输入总管，该氮气输入总管连接一环行管道，该环行管道上设置有若干喷嘴。喷嘴的直径不同，离氮气输入总管近的喷嘴直径比离氮气输入总管远的喷嘴要大。干法熄焦炉充氮装置安装干熄炉的最底部。其能在循环风机因故障停止运转时，提高充氮的均匀性及有效性，达到冷却室内焦炭温度纵向的合理分布，避免冷却室内因焦炭高温区下移而发生自燃现象焦化厂的煤粉和焦炉煤气容易燃烧甚至爆炸，因此设计中电器设备一律选用隔爆式电气设备，各设备均要有接地线、跨接线等防静电设施及防雷设施。此外，生产中还应注意以下问题厂内禁止使用明火，禁止吸烟，禁止使用铁器敲打设备机动车辆和外来人员不经允不得进入厂区；生产人员必须熟悉相关岗位消防设施的种类及存放位置，并能熟练正确使用，了解现场物料的性质；生产人员在生产过程中要及时检查，消除漏点；4炼焦用煤的准备焦化厂用煤量很大，对于一座34孔的JN4380型焦炉，昼夜用煤量为N241389107249T/HKGQ式中N焦炉的座数；K每座焦炉孔数；G每孔炭化室的装煤量；焦炉紧张操作系数，一般为107；周转时间，H。对于含水10的湿煤，则上述的昼夜用湿煤量为970/091078T/24H41备煤车间工艺流程确定图41配合粉碎工艺流程示意图备煤工艺根据原料煤的岩相组成、性质及其他具体情况，可采用配合粉碎（先配合后粉碎）和各种煤先单独粉碎再配合两种流程。它们在接受和贮存上基本相同，但在煤的配合与粉碎上则有先后顺序的差别。先配后粉碎工艺流程图如图1。该种流程的优点是工艺简单，布置紧凑，操作方便，粉碎后不需再设混合设备。缺点是当各单种煤的硬度差别较大时，粉碎粒度不均匀，对焦炭质量有一定的影响。鉴于我选的几种煤硬度相差不大，选用种备煤工艺。42煤场机械的选型421卸煤机械卸煤机械的卸煤能力按一次进厂原料的车辆数和允许的卸车时间来确定，并保证达到考虑来煤不均衡系数在内的日卸煤量的要求。即卸煤能力不小于T/H式4121TGQ式中G1进厂列车的总载重量。一列车的载重量用车皮数来决定，一般20万吨以下焦化厂为15辆。T2协议规定的卸一列车的时间，一般规定为34H。卸煤机械的日卸煤能力“A”应不小于AKAQR，T/24H式42式中KA来煤不均衡系数，一般中小型焦化厂取15QR焦化厂日用湿煤量，T/24H该设计选用134孔JN4380型焦炉，每次进厂原煤车皮数为15辆，每辆载重45T，则卸车能力应大于Q1G1/T21545/416875T/H则选用卸煤能力为200T/H的链斗卸车机一台即可满足要求。要求卸煤机械的日卸煤能力不小于A1078151617T/24H则链斗卸车机的昼夜操作时数最多为1617/2008085H/台考虑到设备检修等因素，卸煤机卸的有效操作时间一般不应超过16H，故符合要求。422倒运机械倒运机械的能力一般按焦炉的日用煤量的30有来煤直接进配煤槽，70通过贮煤场倒运进行计算。来煤不均衡系数同前。即倒运机械的能力应能在规定的设备昼夜有效操作时间内完成全部倒运任务。倒运机械的昼夜最大操作时间“TC”可按下式计算，H式43SRDRRAQKT703C式中KA、QR同前；03，07即日用煤量的30直接进配煤槽，70由煤场倒运；QD设备的堆煤能力T/H，当卸煤机械能力小于堆煤能力而受卸装置的缓冲容量又不大时，应以卸煤能力Q1代替；QS设备的取煤能力，T/H。该设计采用5T40M装卸桥来倒运煤，设计抓斗容积3M3，则平均倒运能力可用下式计算44HTV/R360式中V抓斗容积，M3；R煤料的堆密度，T/M3；一次抓取所需时间；抓斗的填充系数，从煤堆上取煤时0809。即该装卸桥平均倒运能力为HQ/T1955036故装卸桥的最大昼夜有效操作时间可由式43计算。由于煤场卸煤时有足够缓冲容量的临时煤堆，故堆煤能力和取煤能力均为195T/H。则HTC510195783故选用一台装卸桥即可满足要求。43配煤比的确定设定配煤比时应知道各单种煤煤质、库存和来煤、焦炉生产日用煤量、焦炭质量及用户要求等情况来确定实际的配煤方案。配合煤质量指标主要是指配合煤的灰分、硫分、挥发分、粘结指数等。可按单种煤的质量指标与配比，按“可加性”计算出来。再依据配合煤的化验分析质量来验证配煤操作及管理的规范程度。还应考虑在保证焦炭质量的前提下，做到配合煤原料成本最低等因素。查资料知肥煤、贫瘦煤和气煤的工业性质及元素含量如表41单种煤化验分析质量部分指标表41项目灰分AD,挥发分VDAF,硫分STD,G肥煤912356019098贫瘦煤920173003812气煤865393006278按肥煤贫瘦煤气煤262配比配合，可求出配合媒的质量指标，如下AD020912060920020865907VDAF0203560060173002039302536STD020190060038020062073G020980601202078424附配合煤主要质量指标（1）化学指标。水分控制范围512。一般水分是越少越好，但低于5后不利于操作和环保。由于该设计采用预热煤法炼焦，故水分这个指标不是主要指标，可不考虑。灰分越小越好。因灰分大部分进入焦炭，不利于焦炭质量。挥发分对于顶装焦炉一般在2028之间，据工艺条件及需求控制，对捣固炼焦视炭化室高度不同，可在2432之间变化。硫分越低越好。焦炭中硫分不利于高炉生产。（2）工艺指标。G值配合煤炼焦原则上要求黏结指数G75。由于该配合煤的黏结性没有达到75，故加入粘结剂煤焦油。44配煤设备和配煤操作441配煤槽配煤槽用来贮存配煤所需的各种煤料，一般设在配煤设备之上。其数目和容量与煤种及焦化厂的生产规模有关。具体来说，数目一般比配煤煤种多23个，主要考虑煤种的更换及设备的维修，对配煤量大的煤种要同时开两个槽。煤槽的容量，在大多数情况下应能保证焦炉一昼夜的用煤量。查资料知道20万T/年焦化厂的配煤槽直径为6M，每个槽容量为200T，配煤槽放煤口直径为07M。据该设计所选配煤单种煤三种，故设置配煤槽为六个。442配煤设备配煤设备有配煤盘和电磁震动给料机两种。由于电磁震动给料机的准确性比较高，又造价不是太高，故我选用电磁震动给料机作为配煤设备。电磁震动给料机是一种利用电磁铁与弹性原件配合作为震动源，使给料槽作高频率的往复运动，槽上物料一定角度被抛掷，并使之朝一定方向给料的机械。电磁震动给料机在生产中运行是否可靠，除设计和制造的正确性外，很重要的是设备的安装、调整和维护。配煤的准确性与槽体的安装倾角及煤在槽体内料层厚度和煤的含水量有关。随着料层厚度的增加，给料过程中产生的不均匀塌落现象较严重，从而使配煤准确性下降。料层太薄，给料机能力不能充分发挥。料层厚度通常保持在80120MM范围较好。对粘结性较强或者水分含量较大（12）的煤，应在槽体内衬以塑料板或不锈钢板，适当加大给料槽的倾角及增大给料机的振幅，以增大煤在槽体内滑动，从而使输送速度增加。通过实验，配煤用的电磁震动给料机安装倾角以1617为宜。电磁震动给料机的配煤能力可按下式计算,T/H45BHQ360式中B槽体宽度，M；H槽体卸料端的煤层厚度，M；煤在槽体卸料端的移动速度，M/S；煤料堆积密度，（按08计算），T/M3。根据生产实践，H80120MM，当槽体安装倾角在17左右时，振幅为1516MM，煤料水分为10时，可按02计算。由于煤在槽体内的料层不宜过厚，故炼焦配煤用的电磁震动给料机的给料槽体宽度一般比作为给料设备的槽体宽些。即B可按08M计算。带入数值可求出其配煤能力为HTQ/6508210836日配煤量为T4/7512171078RQ故，该配煤设备可以满足工艺要求。45配煤比的控制451操作要点和配煤比检测配煤比的准确与稳定焦炭质量有密切关系。为了保证煤量稳定，配煤槽的装满高度应保持在2/3以上，并防止在一个煤槽内同时上煤和放煤。配煤比是根据对配煤的质量要求而确定的，通常用百分率来表示。生产中为便于检查，一般均采用单位长度配煤胶带上各种煤的千克数来表示的。单位长度配煤胶带上煤的总量称为配煤量（干基）。该配煤量可以根据胶带输送机的生产能力和取料的长度来确定。生产上一般每小时检测一次配煤量。其方法是用放在配煤胶带上05M长的铁盘来测量，多次取样称量算出实际的平均配煤比，一般要求实际配煤量与规定配煤量之差应小于配煤胶带上该种煤配入量的2，超过此值时应及时调节。在检查配煤比的同时，也要对配合煤的灰分和挥发分进行检查，以评定配煤操作的好坏，其方法是理论计算出的配合煤的灰分和挥发分指与实际配合煤的灰分挥发分相比较，要求其差值挥发分应小于07，灰分应小于03。452自动配煤用人工方法检查配煤的准确性并调整配煤操作，劳动强度大且准确性差，配煤质量指标不宜稳定，因此现已发展多种形式的自动配煤系统，目前使用最多的是电子秤自动配煤装置。按所用定量给料设备的不同，有两种工艺，即配煤盘电子秤自动配煤装置和电磁震动给料机电子秤自动配煤装置如图42。图42电磁震动给料机电子秤自动配煤装置即在电磁震动给料机下面，增设称量小胶带和电子秤，并通过调节装置控制电振器的振幅来调节下煤量使配煤量保持定值。称量小胶带机为长度约为4M的框架式或悬臂式胶带机。自动配煤的工作原理可用图43表示图43电子秤自动调节系统原理方框图传感器送出正比于重量的毫伏信号，经毫伏变送器将信号放大并转换成010MA的电流信号，再经重量显示仪表及比例积分单元，分别指示出瞬间量和累计量，当实际下料量与给定值（通过电流量）发生偏差时，调节器给出偏差信号（电流），经转换为电压信号，自动改变电振机的工作电压，进而改变电振机的振幅，使下料量回到给定值，实现闭环自动调节，达到自动配煤的目的。5工艺计算焦炉采用焦炉煤气加热51原始数据用焦炉煤气加热焦炉的有关原始数据分别列于表5154加热煤气、净煤气有关参数表51加热煤气洗苯塔后净煤气工作状态孔板设计参数工作状态孔板设计参数流量M3/H压力PA温度压力PA温度重度KG/M3流量M3/H压力PA温度压力PA温度重度KG/M357925107312500025047130986785311000025048加热煤气的组成表52组成CO2O2COCH4CMHNH2N233710781721233075813496大气参数及有关的温度表53大气参数荒煤气温度,压力PA温度相对湿度入炉温度焦饼中心温度小烟道出口废气温度,蓄热室走廊温度,前半个结交周期后半个结交周期加权平均1013252440221079321355747807767小烟道及总烟道废气组成表54部位小烟道出口处总烟道处组成CO2O2CO2O2正常加热时的含量,正常加热时的含量,67868358007096018452原始数据处理与计算A净煤气标准流量与计算孔板设计参数P10000PA；T25；048KG/M3实际设计参数6785PA；31；13098M3/HRV煤气重度按其组成计算104273664104228373KG/M490净煤气标准流量查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表3，知25时，0026KG/M3；31时，00373KG/M3。0TF0TF51PTFV84F01式中,加热煤气的标准流量和表流量，M3/H；1,标准状态下和非标准状态下加热煤气的重度，KG/M3；0,标准状态和非标准状态下加热煤气中水分含量，FKG/M3；,标准状态和非标准状态下加热煤气的绝对温度，。T所以，净煤气的标准流量为304780437490298626813VHM/115B加热煤气标准流量的换算孔板设计参数5000PA，25，047KGM0T实际工作参数5107PA，312，0494KGM查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表3，知25时，0T0026KG/M3；312时，00378KG/M3，5792M3/H。F0TFRV2484749966571VH/59130323C燃烧计算以100M3干焦炉煤气为单位，进行的燃烧计算的结果列于表55。干焦炉煤气的燃烧计算表55废气组成M3成分组成理论需氧量M3VCO2VH2OVN2VO2VCO2CMHNCOO2H2N2CH433730781710758134962123105924085107029065424633707215817021230675458130424604961008513239985107344496空气带入的氮量与水分，M3482432026体积,M33998511216832522477373湿废气百分比,8380235068120体积,M339985325223652051时需理论干空气40539M3干废气百分比,109508905空气带入的氮量与水分，M3709470784001体积,M339985114434475744001670169湿废气百分比,5960170807099597体积,M339985475744001555735147时需理论干空气595924M3干废气百分比,71908561720注CMHN中，按含80,15,5计算4C42H6CD空气系数计算522OCLVK式中空气系数常数；K干焦炉煤气燃烧后废气中含体积,M3；2COV2C干焦炉煤气燃烧理论需氧量，M3。2L代入数值的47013859K（1）小烟道处空气系数4718632CO（2）总烟道处空气系数78156940112COKE漏入燃烧系统的荒煤气的量53G01232G01LV式中每小时荒煤气的漏失量，M3/H；燃烧每立方米混合煤气（加热煤气与漏入加热系统的荒煤气）G0L所需理论干空气量，M3/M3；总烟道处废气空气系数；停止加热后干废气中的二氧化碳量，；12CO每立方米荒煤气（或焦炉煤气）燃烧后生成的二氧化碳的体积，3M3/M3。分别代入数值，得漏入燃烧系统的荒煤气的量H/M79405781044593F空气中水分含量空气中相对湿度40；大气温度T24；饱和水分压为2986PA。543/019429861035MGK53物料平衡计算以1000KG入炉煤为计算单位，对有关参数进行计算。A物料收入由于采用预热煤炼焦，故入炉干煤量为GM1000KGB物料支出（1）全焦量（GJ）干基全焦率按煤的挥发分（）和焦饼中心温度（TJ）相关联式计GMV算。1031907500067TJ55GJKG1031907525360006710797694全焦量GJ100076947694KG/T（2）无水焦油量（GJY）产率据下经验公式计算，56JYJYKVK2RRG0653168；209GMRV为经验系数，一般取080086。JY840121253618GJK345无水焦油量GJY1000345345KG/T（3）粗苯量（GB）粗苯产率用下经验公式，572RRR016461VKB161014428180001628182118粗苯量GB1000118118KG/T（4）氨量（GA）氨的产率用下经验公式求算，58147BGNKA式中B煤中总氮量转为氨的转化系数，一般取012016；NG入炉煤干基氮含量，014514617/14026GAK氨量GA100002626KG/T（5）净煤气量GMQ用入炉煤气挥发分含量求煤气产率，59GGQVKK为比例系数，其数值的大小与入炉煤气的性质等因素有关；对于气煤K30；焦煤K33；对于一般配合煤K31。6521GMQ净煤气产量GMQ100015611561KG/T（6）化合水量（GSX）化合水产率用下经验公式计算，510168AGMGOKSX式中入炉煤干基含氧量，；GMOA煤中总氧量转化成化合水的转化系数，一般取030573168930GSXK化合水量GSX1000137173KG/T（7）差值物料平衡差值为入方物料总和与出方物料的总和的差（G），即，KG/T511SXABJYGMQ差值是物料平衡中的最后一项，也是最重要的一项。它将判断在物料平衡的计量和计量中的误差或在生产过程中产品的损失（包括产率少的产品）。基于生产条件，较难规定物料平衡差值的允许范围。但一般不应大于1。否则，应对物料平衡的收入和支出各项做进一步的检验，一边查明产生误差的原因。对此物料平衡核算，得差值G83占干煤的比重为0831,所以，该差值在物料平衡差值的允许范围，可以视为平衡。根据以上计算，列出的物料平衡表示与表56。物料平衡表表56收入支出项目数值KG/T项目数值KG/T占干煤干煤GM合计G10001000全焦GJ焦油GJY粗苯GB氨GA净煤气GMQ化合水GSX差值G合计G76943451182615611738310007694345118026156117308310054热量平衡计算A热量收入计算（1）加热煤气燃烧热（Q1）A全炉平均小时装入的煤量512GN式中全炉平均小时装入的煤量，T/H；G每孔炭化室装入的煤量，T；G每座焦炉炭化室孔数；N周转时间，H。3778T/H194B每吨入炉煤所需加热煤气量VOJV1/G513式中VOJ每吨入炉煤气所需的加热煤气量，M3/T；V1标准状态下的加热煤气流量，M3/H。VOJ5497/37781455M3/TC加热煤气低（位）发热量，KJ/M3514GNG4G2GG621084216HCHCQDW12642817108858133588212368230717069KJ/M3D加热煤气的燃烧热Q1VOJ1706914552483540KJ/TGDW（2）加热煤气显热（Q2）查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表1,当T312时，煤气中各组分的比热为CCO216337；CCO1300；CCMHN20661；CO213096；CH212812；CN21295；CCH415780CH2O14976；H2OG0047则，加热煤气的平均比热CMQ001CCO2CO2CCMHNCMHNCCOCOCO2O2515CH2H2CN2N2CCH4CH4001337163373072064181713000107130965813128124961295021231578013826KJ/M3加热煤气的显热516MQGOHMQOJTOHCTVQ2221455（13826312149760047312）6596KJ/T（3）漏入的荒煤气燃烧热（Q3）Q3/G517GDW17069794/3778358729KJ/T4空气带入显热（Q4）燃烧每立方米混合煤气（LG）所需空气量可以通过对混合煤气进行燃烧计算求得，计算式如下,518G0,519SSNMSSGOHCNMCHL240517624式中燃烧每立方米混合煤气所需理论干空气量，M3/M3；S0小烟道出口处废气的空气系数；COS；混合煤气中各组成的体积含量，。S40714/05231580175062GL3875M3/M3即，L3/M3和计算加热煤气平均比热相同求当T355时,空气的平均比热,CKQ12983,查表知CH2O14980。520）（KQOHKQJTCGTLGVQ2G4/（1455794/3778）569635512983001191498044315KJ/T5入炉煤带入的热量（Q5）入炉干煤的比热当入炉煤温度在20250，挥发分含量不高（912）时，煤的平均比热应用下式计算CM，KJ/KG3MC10810T8130MTA）（521则，CM088310008907101520010000008200100123KJ/KGQ5GMCMTM，KJ/T5221000123200246000KJ/TB热量支出计算（1）焦炭带走热量（）1焦炭比热CJ查资料有焦炭的平均比热，如表20T的焦炭平均比热表57T萨勒与德勒提出的值徳布儒奈提出的值100900100011001562000536AJ1599000565AJ1634000595AJ0808000013AJ1474000414AJ1511000442AJ1547000471AJ表57中的“AJ”为焦炭中灰分。如AJ10，T1000，根据表57焦炭平均比热分别为1543和1469，其平均值为1506，所以该资料认为焦炭的平均比热一般可取1506KJ/KG。故，当焦炭的灰分AJ1179，温度T1092时，根据表57焦炭平均比热分别为1633和1546，其平均值为15895，所以焦炭比热CJ15895KJ/KGGJCJT76941589510921335474KJ/T5231Q（2）焦油带走的热量（）2Q焦油气的平均比热一般可按下式计算CJY12771641103T1H,KJ/KG524式中T1H前半个结焦时间荒煤气离开炭化室的平均温度，；CJY0T1H温度内焦油气的平均比热，KJ/KG。则，焦油气在T1H747温度下的平均比热为CJY1277164110374725029KJ/KG标准状态下焦油气的蒸发潜热可取41868KJ/KG。一般认为焦油气在结焦前半期排出，温度取T1H。故焦油带走的热量可按下式计算GTY41865CTYT1H,KJ/T5251Q焦油带走的热量345（4186825029747278948KJ/T（3）粗苯带走的热量（）3Q粗苯平均比热可按下式计算CB10261285103T1H,KJ/KG5261026128510374719858KJ/KG标准状态下粗苯的蒸发潜热可取431KJ/KG。可以认为粗苯气是在结焦前半期内排出，温度取T1H。故粗苯带走的热量可按下式计算GB431CBT1H,KJ/T5273Q粗苯带走的热量为118（43119858747）3Q22590KJ/T（4）氨带走的热量（）4氨带走的热量用下式计算GACAT，KJ/T5284Q氨的比热CA20720775103T，KJ/KG式中T整个结焦时间荒煤气离开炭化室的加权平均温度，则，CA2072077510376726664KJ/KG氨带走的热量为26266647675317KJ/T4Q（5）净煤气带走的热量（）5炭化室内煤气发生量大部分是在结焦前半期内产生的，后半期产生的气量仅是少部分。所以在热量计算中一般应分别计算，在结焦前半期乘以2/3的系数，后半期乘以1/3的系数。A结焦前半期时T747，查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表1，知净煤气各组分的比热为CCO221058；CCO13787；CCMHN35563；CO214415；CH213142；CN213599；CCH424334故，该阶段净煤气的平均比热为CMQ1001（3372108530735563817137871071441558131314246913599212324334）16526KJ/（M3）B结焦后半期时T807，查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表1，知净煤气各组分的比热为CCO221336；CCO13871；CCMHN36480；CO2145075；CH213172；CN213678；CCH425029故，该阶段净煤气的平均比热为CMQ2001（3372133630736480817138711071450758131317249613678212325029）16776KJ/（M3）如果净煤气量不是直接测定的，而是采用经验式求得的，由于部分荒煤气漏入加热系统中，故该部分漏失量应从净煤气中扣除，使离开炉体的净煤气量更接近实际值。此时，净煤气带走的热量应按下式计算，KJ/T5295QTHOMQCTG2132则，净煤气带走的热量为5Q80761374652137894016375878KJ/T（6）水分带走热量（）6由于该设计采用预热煤炼焦工艺，故水分带走的热量是由以下两部分组成的即煤在炼焦过程中形成的化合水，被蒸发所消耗的热量（）；16Q水分与炽热的焦炭反应所消耗的热量（）。26Q初次化合水的形成，大部分发生在胶质体形成的温度范围内，少部分发生在半焦转变为焦炭的温度范围。所以化合水形成的温度，平均值可取450。且初次化合水在形成过程中将放出2093KJ/KG的热量，故该项在支出项目内为负值。查表知各温度阶段水的平均比热0747时，KJ/KG0582SQC0450时，19628KJ/KGS又，KJ/KG530SQC4501HSQTC故，22027KJ/KGSQC7968182化合水带走的热量为53116Q34501HSQSXTG1561220277474502093224596KJ/T水分与焦炭的反应热在高温条件下水分不仅能与炽热的焦炭反应，同时也能与甲烷，一氧化碳反应，但在炭化室的炼焦生产中前者的反应是主要的，为简化计算，仅考虑与焦炭反应所消耗的热量。每公斤水分与焦炭反应将吸收6594KJ热量。故，65945322QSXG659415611029324KJ/T水分所消耗的热量为1029324224596804728KJ/T616（7）废气带走的热量（）7Q废气组成H2O178CO2596O2597N27099废气温度随换向时间而变化，机侧平均温度为312,焦侧平均C温度330,总平均温度为321。FT此时，废气中各组分的比热为CCO218769CO213607CH2O15474CN213088所以，废气平均比热为CFQ001（1876959613607597709913088170815474）13865KJ/（M3）废气带走的热量为5337QFGK2FQSNTCC/2OHJOJVGV代入数值得（1455794/3778）67021386532171455004715474321500088KJ/T8表面散热（）Q辐射传热按下式计算5348GTFEBFTKJ/辐射传热系数按下式计算,535EBEBFTTT4410319/2CHMKJ对流传热系数按下式计算无风时5364EBTA/2CHMKJ散热面水平向上时1172散热面水平向下时628散热面垂直地平面921风速时222151537SMWF/5AFW炉体由6大部分即炉顶、机侧、焦侧、蓄热室、炉端和其他。23个部位即炉顶的装煤口盖、装煤口座、看火孔盖看火孔座、炭化室顶砖和燃烧室顶砖；机侧和焦侧的小炉头、钢柱、炉门和炉门框；蓄热室的机、焦侧的钢柱和隔热罩；炉端的炉端墙、抵抗墙和蓄热室部位；其他的基础顶板及打开炉门散失的热量组成。经计算表面散热合计为33998KJ/T。8Q（9）差值热平衡差值为收入热量的总和与已测支出各项热量总和之差。,KJ