160万ta冶金焦炭焦化厂炼焦车间初步设计

1、学 号： hebei united university毕 业 论 文graduate thesis题目：160万t/a冶金焦炭焦化厂炼焦车间初步设计学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2011 年 06 月 10 日河北联合大学毕业设计说明书摘要摘要综述了炼焦煤的储量、焦炭质量以及炼焦行业的现状和发展。对现有的炼焦新技术进行了简要的阐述，如：捣固炼焦技术、配型煤炼焦技术和scope21炼焦新技术等。同时介绍了几种常用的焦炉种类，包括对jn60型焦炉、jnx型焦炉、7.63m焦炉、和清洁型热回收捣固焦炉的介绍。本设计对160万t/a冶金焦炭炼焦车间进行了初步设计。选择

2、焦炉类型为jn60-6型焦炉，主要尺寸为高6000mm、宽450mm、长15980mm,共443孔。根据实际的生产要求确定出配煤比，即气煤：25%；肥煤：25%；焦煤：20%；1/3焦煤：20%；瘦煤：10%。进行了全炉的物料衡算和热量衡算，对焦炉加热系统各部位炉体水压进行了计算，在此基础上最终确定出九孔薄壁格子砖为18层，格子砖总高2286mm，烟囱高度为120m。完成了非工艺条件中四大机车、交换机、集气管、土建、仪表和电力、照明、电信等的选定和设计，并用auto-cad绘制炼焦车间平面布置图，焦炉横剖面总砌砖图及焦炉纵剖面总砌砖图。关键词 ：炼焦；焦炉；工艺计算；物料衡算；热量衡算abst

3、ractcoking coal reserves，quality of coke and status and development of coking industry were reviewedthe existing newcoking technique，such as：stamping coking technology，coking coal technology equipped，and the scope21 process in japan were also introduced in the designseveral common types of coke oven

4、 had been presented，including the coke oven types of jn60-type，jnx，7.63m coke oven，and the clean heat recovery stamping coke oven1.6 million t/a metallurgical coke，coking plant was designed preliminaryoven type jn60-6-type coke oven was selectedmain dimensions is high 6000mm，width 450mm，length 15980

5、mm，a total of 443 holesaccording to the actual production requirements blending ratio was determinedthe gas coal：25 percent；fat coal：25 percent；coke：20 percent；1/3 coke：20 percent；lean coal：10 percentall furnace material balance and heat balance was carried outvarious parts of the furnace pressure o

6、f coke oven heating system were calculatedon this basis，abalone thin checker finally been identified as 18-storey，checker total height is 2286mm，chimney height is 120mthe selection and design about non-technical conditions of the four locomotives，switches，set the trachea，civil engineering，instrument

7、ation，electrical，lighting，and telecommunications was completedcoking workshop floor plans，cross sections of the total brick oven plans and longitudinal profile of the total brick oven was drawn using auto-cadkeywords:coking；coke oven；process calculation；material balance；heat balance；91河北联合大学毕业设计说明书目

8、录目录目录1引 言1第一部分 文献综述3一 煤炭资源简述3二 中国炼焦工业现状41、中国炼焦生产概况42、焦炉概况63、煤气净化方面74、自动化程度方面7三 炼焦新技术及应用71、捣固炼焦技术72、配型煤炼焦技术83、scope21炼焦新技术9四 我国新建焦炉的概况101、jn-60型焦炉112、jnx型焦炉113、7.63m焦炉124、清洁型热回收捣固焦炉13五 炼焦工艺的发展14六 总结15第二部分 工艺计算16一 焦炉的选择与炉孔数的确定161 焦炉的主要尺寸162 炉孔数的确定16二 配煤比的确定181 配煤炼焦的目的意义182 配煤应考虑的几项原则183 单种煤的结焦性质184 配煤

9、比的确定19三 焦炉物料衡算211、物料平衡的入方212、物料平衡的出方233、焦炉物料平衡表27四 焦炉热平衡计算271 热平衡收入项计算282 热平衡支出项的计算323 焦炉热量平衡表38五 蓄热室的计算391 计算公式392 jn606型焦炉蓄热室计算40六 炉体水压的计算481 计算公式482 jn606型焦炉炉体水压计算50七 烟囱高度的计算661 计算烟囱高度662 jn60-6型焦炉烟囱高度的计算67第三部分 焦炉设备选择和非工艺条件75一 护炉铁件751 炉门752 焦炉机械763 焦炉集气管及其尺寸844 焦炉仪表设计参数及要求84二 非工艺条件861 土建条件的设计862

10、电力、照明和电信的设计87总结89参考文献90谢辞92河北联合大学毕业设计说明书引 言焦炭是一种质地坚硬、多孔,呈银灰色并有不同粗细裂纹的炭质固体块状材料，其真相对密度为1.81.95，堆密度为400520kg/m3。用肉眼观察在炭化室内已经成熟的焦饼，可以看到明显的纵横裂纹。由焦炉内推出的焦炭，经熄焦、转运、沿粗大的纵、横裂纹碎成仍含有某些纵横、裂纹的块焦。块焦内含有微裂纹，将焦块沿微裂纹分开，即得焦炭多孔体，也称焦体。焦体由气孔和气孔壁构成，气孔壁又称焦质，其主要成分是碳和矿物质。烟煤在隔绝空气的条件下，加热到9501050，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过

11、程叫高温炼焦（高温干馏）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。铸造焦是专用与化铁炉熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。其

12、中高炉用焦量约占焦炭总产量的90%以上，而且对焦炭的质量要求最高。炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭（冶金焦）必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼（冶金焦）外，还用于铸造、化工、电石和铁合金，其质量要求有所不同。如铸造用焦，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低；化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。炼焦最常用的方法是机械化焦炉方法。煤料从顶部装入炭化室，由两侧燃烧室传来热量，将煤料在

13、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部的上升管逸出。残留在炭化室的因固化成焦炭，分解固化完成后，用推焦机将焦炭推出，落入熄焦车。炽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。近几年里，随着焦化行业准人条件、钢铁产业发展政策、产业结构调整指导目录的深入贯彻落实，我国焦炭市场需求的趋缓，一批落后的生产设施将被彻底清除，小型机焦炉将加快淘汰。随着一批钢铁企业、煤炭生产企业大型现代化焦炉的建设投产，国家和各级地方政府加大产业政策和环境保护等法律法规的实施力度，一大批既无稳定市场又无焦化产品回收和煤气回收利用，严重污染环境、浪费资源的

14、小独立焦化厂，必将被市场和法律所淘汰。焦化行业正经历残酷的市场竞争和艰苦的结构调整，最终步人平稳健康可持续发展之路。河北联合大学毕业设计说明书第一部分 文献综述一 煤炭资源简述煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的951以上，是非常重要的能源，也是冶金、化学工业的重要原料，有褐煤、烟煤、无烟煤、次烟煤这几种分类。著名作家朱自清也曾以煤为标题写过一首诗，赋予其独特的象征意义。世界煤炭可采资源量达48400亿吨标准煤。占世界化石燃料可采资源量的66.8%。列前八位储量的国家依次为：美国、俄罗斯、中国、澳大利亚、印度、德国、南非、和波兰。这些国家的煤炭可采储量可见下

15、表2。表1-1 世界前八位国家的煤炭可采储量 位次国家无烟煤和烟煤次烟煤和褐煤合计占世界比例%1美国10639513406324055823.32俄罗斯490009747014647014.23中国622005230011450011.14澳大利亚4534045600909408.85印度680471900699476.86德国2400043300673006.57南非55333553335.48波兰2910013000421004.1全世界合计5193585122521031610100.0截至2010年，全世界最大的产煤国是澳大利亚，澳大利亚每年生产全球70%的煤。截至2010年，全世界最

16、大的煤消费国是中国，中国每年的煤消耗量占全球消耗量35%2。中国煤炭资源相对丰富，其储量约占全国矿产资源的储量的90%，化石能源的95%，具有巨大的资源潜力。据第三次全国煤炭资源的预测，全国煤炭资源总量为5.57万亿吨，保有储量10032.6亿吨2。虽然我国煤炭资源丰富，煤种齐全，但炼焦煤资源还是比较紧缺，而且储量呈下降趋势，同时各种炼焦煤储量所占的比例也极不协调。二 中国炼焦工业现状1 中国炼焦生产概况 . b8 n% d& r1.1炼焦用煤方面炼焦所用的煤要具有一定的粘结性，在焦炉隔绝空气条件下经加热能生产具有一定质量的坚实块状焦炭的烟煤。按中国煤的分类属于炼焦用煤范围的有气煤、肥煤、气肥

17、煤、13焦煤、焦煤和瘦煤。中国炼焦用煤资源虽较丰富，但分布不均，如东北、华东地区高挥发分弱粘结的气煤储量较多，而焦煤和肥煤较缺。为节约优质焦煤和肥煤，尽可能多配一些高挥发分弱粘结气煤，以合理利用并扩大炼焦煤资源，通常采用配煤炼焦，即根据各种煤的结焦特性，通过配煤炼焦试验，得到优选的配合比例，炼出质量合格的焦炭。除了煤的粘结性外，还对炼焦用煤的灰分、硫分杂质含量有一定要求3。1.2 焦炭的概念与种类以炼焦煤、沥青或其他含碳化合物为原料，在隔绝空气条件下干馏得到的固体统称为焦炭。根据干馏温度的不同，又分为高温（9501050）1焦炭和低温（500700）2半焦。根据焦炭的用途，用于高炉炼铁的焦炭称

18、为高炉焦，用于冲天炉熔铁的焦炭称为铸造焦，用于铁合金生产的焦炭称为铁合金用焦，还有非铁金属冶炼用焦（以上统称为冶金焦），以及气化用焦、电石用焦等。表1-2 焦炭种类大类小类冶金焦高炉焦铸造焦铁合金焦化工焦气化焦电石焦高硫焦碳素焦石油焦沥青焦针状焦特殊焦铝阳焦电极焦高强度低灰低硫焦1.3 中国的焦炭产量及出口量近十多年来，中国的焦炭总产量翻了一番还多，1997年达到了历史最高峰的13902万吨。从1993年起，中国的焦炭产量已连续居世界第一位。中国也是世界焦炭出口大国，2000年中国出口焦炭1520万吨，占世界焦炭出口总量2510万吨的60以上2。统计局数据显示：2010年9月份中国共生产焦炭3

19、.193万吨，比去年同期减少25万吨，同比减少0.8%。中国19月焦炭总产量为28841万吨，累计比去年同期增加3312万吨，同比增长13%。全国煤炭产量24.42亿吨，同比增长17.2%。中国焦炭产量首屈一指的是山西省，其次分别是河北、山东省。其中，山西省以单月产量746万吨位居榜首，该省产量较去年同月增加29万吨，同比涨幅为4.1%，而19月焦炭累计产量较去年增长9.6%；而从焦化企业个数而言，山西省也以228个中大型焦化企业稳居第一，其焦化企业数量占到全国906家的超过两成比例。河北省以单月产量337万吨成为第二名，该省产量较去年同月下降20%，而19月焦炭累计产量较去年增长14%。山东

20、省以单月产量277万吨位居第三名，该省产量较去年同月增加7万吨，而19月焦炭累计产量较去年增长3.5%2。2010年12月，我国焦炭及半焦炭出口量较2009年同期激涨513.5%。业内人士表示，焦炭出口形势虽然有所回暖，但很难再回到金融危机前的水平，“重头”还应落在内销。海关总署1月10日公布的数据显示，2010年12月，我国焦炭及半焦炭出口量为35万吨，2010年1月12月累计出口量为335万吨，较2009年同期激涨513.5%。本以为新年伊始，海关总署的数据能给焦炭业送去一缕春风，但企业表示，日子仍举步维艰，出口虽然回升，但对于过剩的产能来说也只是杯水车薪。业内人士预计，2011年焦炭出口

21、或继续增长，但不足以舒缓企业压力2。e1.4 焦炭质量的提高我国的焦炭质量虽居世界第一，但焦炭质量与国际相距太大，很难满足高炉大型化和富氧喷煤强化冶炼的要求。1.4.1 影响焦炭质量的因素配合煤的成分和性质：配合煤的成分和性质决定了焦炭中的灰分、硫分和挥发分的含量，而且焦炭的块度和强度在很大程度上也决定于原料煤的性质。例如，配煤中硫分和灰分低，得出的焦炭也是低灰低硫的；在配煤中增加高挥发分 低变质程度的气煤，就会使焦炭变得细长，块度变小；如果在配煤中增加焦炭和瘦煤，就会使焦炭的收缩裂纹减小，块度增加；配合煤中含有的矿物杂质多，便会影响焦炭的强度；配合煤的粉碎细度也会影响焦炭的强度。由于煤的结构

22、复杂，对细度的要求不能一概而论。炼焦加热制度：影响加热制度的主要因素是加热速度和结焦末期温度。许多研究工作表明，当加快结焦速度时，可以使胶质体的流动性增加，炼出比较坚固的焦炭。但是，加快结焦速度，会使焦炭的收缩裂纹增加，焦炭的块度变小。例如，当结焦时间由16h15.5h缩短至14h13.5h时，80mm40mm级焦炭的产率约降低5%8%(配煤比不同将有所变化)。40mm25mm级的产率相应的增加，而焦炭的平均块度有所降低4。炭化室内煤料的堆密度：增大炭化室内煤料的堆密度，可使煤粒紧密粘结，可获得机械强度高的焦炭。如预热煤炼焦，捣固炼焦和配型煤炼焦等，都会增加装炉煤的堆密度，改善焦炭质量4。1.

23、42 提高焦炭质量的方法开展配煤试验研究和焦炭质量预测炼焦煤的性质是决定焦炭强度的基本因素，通过配煤试验和焦炭质量预测，选择适当的炼焦煤及配煤比是首选措施，如用小焦炉实验、正交实验、线性回归等方法。提高备煤和炼焦的工艺装备水平目前世界上比较成熟的备煤技术有：捣固、煤预热、配型煤、选择破碎、水分控制和添加剂等。在炼焦方面采用大容积和干熄焦技术，在焦炭处理方面有整粒技术等。发展捣固、型煤、干熄焦和煤调湿技术等是中国炼焦工业提高焦炭质量，消除或减轻环境污染，多用弱黏结性煤的重要发展方面。2 焦炉概况据对中国400多家机焦企业的初步统计，目前我国运行的机焦炉共l197座，设计炼焦能力为10567万吨。

24、其中，大于100万t/a的焦化厂有24家，生产能力4240万t/a，平均每个厂的生产能力为177万t/a；50100万t/a的焦化厂有2l家，生产能力1413万t/a，平均每个厂的生产能力为67万t/a。中国已建成的炭化室高度大于4m、装备水平较高的机焦炉接近250座，其生产能力约8000万t/a。此外，我国正在新建、改建的焦炉有60余座，可新增加炼焦能力1450万t/a。这样,“十五”后期我国机焦生产能力可达1.2亿吨。我国许多大型焦炉都没有计算机控制系统、装煤和出焦除尘装置，有些还配备了干熄焦装置。绝大部分焦化厂都具备先进、科学、严格的生产管理制度和管理手段，焦炉的生产管理水平已达到国际先

25、进水平。但同时，中国尚有2500多万t/a机焦生产能力是由炭化室高度小于4m、装备水平较低的小焦炉构成的。土法炼焦炉主要有以75型、89型和96型为代表的各种结构的“改良”焦炉和“连体改良”焦炉，国家已明令禁止和取缔土焦炉生产。中国的焦炭总产量中机焦所占的比例已由1995年最低时的48.2提高到2001年的75.7。到2002年底,中国的绝大部分土焦炉都已关闭5。3 煤气净化方面目前，中国正在生产的焦炉煤气净化工艺很多，主要包括冷凝鼓风、脱硫、脱氨、脱苯等，在净化煤气的同时回收焦油、硫磺、硫铵或氨水、粗苯等化工产品。中国煤气净化工艺一般均采用高效的横管初冷器来冷却荒煤气，几种不同的煤气净化技术

26、主要表现在脱硫、脱氨工艺方案的选择上。近年来随着国民环保意识的加强，国家环保法规日益严格，最近国家又制定焦化行业准入条件，对环保要求不断地提高，而市场经济的深入运作，把焦化企业推向市场大势所趋，21世纪焦化企业将面临着严峻挑战。为了在市场竞争中求生存、求发展，焦化工作者应转变观念，在满足用户的净化煤气指标要求的前提下，把提高环保水平，消除或减轻环境污染；发展节能工艺；开发短流程，降低成本，增加效益；提高自控水平、实现生产过程优化控制，提高劳动生产率作为我国煤气净化工艺的发展方向。以环保、节能、效益为中心选择煤气净化工艺流程6。4 自动化程度方面plc技术和dcs焦散型计算机控制技术已经在我国的

27、炼焦行业得到广泛的应用，基本掌握了组态、软件编制、控制调试和硬件计算机的配套技术。备煤工艺的机械化和自动化水平也有很大的提高。自动配煤已有了比较可靠稳定的系统，检测和控制系统也有了较大提高，焦炉温压自动检测与调节技术、工厂计算机管理技术，“三电一体化”设计等最新技术也正在开发应用之中7。三 炼焦新技术及应用1 捣固炼焦技术1.1 基本原理捣固炼焦，一般是用高挥发份弱黏结性或中等黏结性煤作为炼焦的主要配煤组分，将煤料粉碎至一定细度后，用机械捣固成煤饼，送入焦炉炭化室内炼焦。1.2 实施效果煤料捣固成煤饼后推入炉内，其体积密度可以提高到9501150kg/m3，重量增加27%。煤料体积、密度的增大

28、和煤粒之间隙的减少，均有利于改善煤料的粘结性。这样炼出的焦炭比顶装焦炉生产的焦炭m40提高16个百分点，m10降低24个百分点，反应后强度提高16个百分点。或在保证焦炭质量不变的情况下，可多用20%25%的高挥发份弱粘结性煤8。1.3 技术要点用60%70%的高挥发份气煤或三分之一的焦煤，配以适量的焦煤、瘦煤，使其挥发份在30%左右、粘结指标y值为1114mm，这样的煤料捣固效果好。煤料的粉碎度应保持在：粒度3mm的占9093%，粒度0.5应在40%50%之间。对难于粉碎煤料要在配煤前先行预粉碎。捣固煤料最合适的水份为811%，最好控制在9%10%8。1.4 应用与开发上个世纪，我国只有炭化室

29、高3.2m和3.8m的小型捣固焦炉。2000年我国开发了炭化室高4.3m、宽500mmjndk43-99d型捣固焦炉，近几年已在全国推广建设了几十座。2005年底，我国开发出炭化室高5.5m、宽550mm大型捣固焦炉4。近几年来我国捣固炼焦发展迅速，到现在投产的捣固焦炉已超过400座，产能近一亿吨，炭化室高从3.2m、3.8m、4.3m、5.5m到目前的全球工业化最高的6.25m，说明我国捣固炼焦技术已由中小型全面向大型迈进8。2 配型煤炼焦技术 2.1 基本原理配型煤炼焦就是将炼焦原料煤中的一部分压块成型，再与其他的粉煤混合，入炉炼焦。2.2 技术要点 （1）配入型煤提高了装炉煤的密度，其散

30、密度约增加10%8，这样能降低炭化过程中半焦阶段的收缩，从而减少焦块裂纹。（2）型煤块中配有一定的煤沥青作粘结剂，从而改善了煤料的粘结性能，对提高焦炭质量有利。（3）型煤块的视密度为1.11.2t/m3，而一般粉煤装炉仅0.70.75t/m38。型煤中煤粒互相接触远比粉煤紧密，在软化熔融阶段，煤料中的粘结组分和惰性组分的胶结作用可以得到改善，从而显著的提高了煤料的结焦性能。（4）高密度的型煤与粉煤配合炼焦时，在软化熔融阶段，型块本身产生的膨胀压力对周围软化煤粒施加的压紧作用大大超过了一般常规粉煤炼焦，促进了煤料颗粒间的胶结，使焦炭结构更加坚实。2.3 实施效果 （1）改善焦炭质量：在配煤比相同

31、的条件下，配型煤炼焦与常规粉煤炼焦相比，可改善焦炭质量。根据宝钢配型煤炼焦的实际生产得出，在焦炭强度为85%的条件下，配15%的型煤，焦炭强度可提高0.7个百分点；配20%型煤，焦炭强度可在提高1个百分点左右9。（2）在不降低焦炭质量的情况下，可在炼焦配煤中多配用10%20%9低灰低硫的弱粘结性煤，以降低焦炭的灰分、硫分和焦炭成本。（3）对焦炭和化产品产量的影响：装炉煤料的散密度随型煤配比的增加而提高，但随型煤配比的增加，结焦时间也相应延长。所以，配型煤炼焦对增长焦炭的效果不明显。然而，由于型煤添加了粘结剂，炼焦过程产生的焦油和煤气的产率比常规粉煤炼焦有不同程度的改变，当软沥青的添加量为6.5

32、%、型煤配比为30%时，则按每顿干煤折算的焦油产量可增加78kg，每吨干煤的煤气产量约减少45m39。3 scope21炼焦新技术scope21是“面向21世纪的高效生产与环保的超级焦炉”，即super coke oven for productivity and environment enhancement toward the 21st century的英文缩写。scope21工艺的技术要点如下：第一，采用流化床干燥段与气流床预热段组成煤料快速加热系统，使煤料预热至350400后装炉；第二，细煤粉热压成形后与预热后的粗粒煤混合后装炉；第三，预热煤在焦炉内快速中温干馏至750850；第四，

33、中温炭化后的焦炭密闭输送到干熄焦的预存段被加热至1000，实现中温焦炭的高温改质10。为最大限度的提高弱黏结煤使用量，提高焦炉生产率，降低能耗和减少环境污染，日本煤炭综合利用中心与日本钢铁联盟提出面向21世纪高产无污染大型焦炉的思路。1998年进行小型实验，2001年进行了50t/d规模的中试，报道取得了较好的效果。同现行装煤湿煤的6m室式焦炉相比，scope21技术非黏结煤、弱黏结煤的使用比例由原来的20%提高到50%；单炉生产率提高3倍；氮氧化物降低30%，二氧化碳降低20%，二氧化硫降低10%，节能20%11。干燥分级机热风炉基础热成型机（350400）（350400）管道输送固定装煤装

34、置高密封门无烟排出改质室1000蒸汽焦炭高炉焦炭密闭输送（750850）蓄热室炭化室高导热砖压力控制（750850）密闭推焦粗粒煤粉煤煤（常温）烟囱燃料快速加热机废气图1 scope21炼焦新工艺流程示意scope21技术按功能分为煤预处理、煤中温干馏、焦炭改质及干式熄焦三个工序。湿煤经流化床干燥器干燥后在气流床快速加热预热装置中预热到350400，然后筛分分离，细粉煤热压成型，粗粒煤在气流床继续加热至一定温度后，粗粒煤与型煤混合装炉，进行中温干馏。煤在炭化室的干馏时间为6h，生成的焦炭送入带加热系统的干熄焦装置中进行高温改质2h，使其成为与高温焦炭一样质量的焦炭，因而总干馏时间为8h，焦炉采

35、用薄炉墙，炭化室高度为7.5m。scope21工艺技术的特点为：煤炭资源的有效利用、超高生产效率、二氧化碳减排和节能、环境良好12。四 我国新建焦炉的概况炼焦炉的发展大体可分为成堆干馏、倒焰炉、废热式焦炉、蓄热式焦炉和巨型反应器五个阶段。我国很早就采用简易法制造焦炭，据记载，早在明代或更早就用煤炼制焦炭并用于炼铁等方面。随着化学工业的发展和要求的不断提高，焦炉也在不断的改进。20世纪60年代以来，高炉向大型化、高效化发展，焦炉的大型化具有基建投资省、劳动生产率高、环境污染有所减轻、焦炭质量有所改善等优点。已成为焦炉发展的主要趋势。焦炉发展的主要标志是大容积(由50年代的30立方米极发展到80年

36、代的70立方米级)、致密硅砖、减薄炭化室炉墙和提高火道温度。20世纪80年代以来以美国和澳大利亚为代表，对现行带回收的炼焦生产工艺，存在投资大、环境污染等问题，为解决焦炭的需要而改建老焦炉时，提出了带废热发电的无回收炼焦工艺，作为一种短期能满足需要，长期又能适应发展要求，弹性大、投资省的捷径13。综上所述，当前焦炉的主要结构型式，仍以多室的蓄热室焦炉为主，并将扩大容积，采用致密硅砖，减薄炭化室墙和提高火道温度等方面作为主要的技术发展方向。下面介绍几种焦炉炉型。1 jn-60型焦炉此焦炉为炭化室高6m的jn型大容积焦炉，其结构与jn-43型焦炉基本相同。但为改善使用焦炉煤气加热时的高向加热均匀性

37、，采用了高低灯头结构，高灯头出口距炭化室底405mm、低灯头距炭化室底255mm。为提高炉体结构强度，炭化室中心距由jn-43型的1143mm提高到1300mm， 炉顶层厚度由jn-43型的1174mm提高到1250mm(焦炉中心线处)，蓄热室主墙厚度由jn-43型的270mm提到到290mm。为增大蓄热面积，蓄热室的宽度和高度均加大，格子砖层高度由jn-43型的2m左右提高到3172mm。燃烧室由32个火道组成，为减少炉头火道的热负荷，以提高炉头火道的温度，炉头火道的宽度减少至280mm(中部各火道宽度为330mm)。炉头采用硅胶咬缝结构，但为防止炉头拉裂，炉头砖与保护板的咬合很少。在装煤孔

38、和炉头处的炭化室盖顶砖改用粘土砖砌筑，以防因急冷急热而过早断裂，其余部位炭化室盖顶砖仍用硅砖，以保护炉顶的整体性和严密性13。2 jnx型焦炉此为鞍山焦化耐火设计研究院在jn型焦炉基础设计的下部调节气流式焦炉，其结构特点为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、蓄热室分格、贫煤气和空气下调的复热式焦炉。其炭化室高度有4.3m和6.0m两种。分别称jnx43和jnx60型焦炉。其主要尺寸和基本结构与相应的jn型焦炉基本相同，主要不同在于蓄热室长向用横隔墙分成独立的小格，每一格与上部立火道一一对应，数目相同。在每个独立的小格底部的箅子砖上，设置4个固定断面的箅子孔和一个可调断面的箅子孔。通过焦炉基础顶板

39、上的下调孔，用更换调节砖的办法来调节可调箅子孔断面，以控制蓄热室长向的气流分布，以及进入各立火道的贫煤气和空气量，贫煤气和空气仍通过小烟道进入蓄热室13。3 7.63m焦炉7.63m焦炉是德国伍德公司设计开发的既有废气循环又含燃烧空气分段供给的“组合火焰型”焦炉，在许多方面具有其独特的特点。(1)7.63m焦炉为双联火道、分段加热、废气循环、焦炉煤气、热值混合煤气、空气均下喷、蓄热室分格的复热式超大型焦炉。此焦炉具有结构先进、严密、功能性强、加热均匀、热工效率高、环保优秀等特点。(2)焦炉蓄热室为煤气蓄热室和空气蓄热室，上升气流时，分别只走煤气和空气，均为分格蓄热室。每个立火道独立对应2格蓄热

40、室构成1个加热单元。蓄热室底部设有可调节孔口尺寸的喷嘴板，喷嘴板的开孔调节方便、准确，并使得加热煤气和空气在蓄热室长向分布合理、均匀。(3)蓄热室主墙和隔墙结构严密，用异型砖错缝砌筑，保证了各部分砌体之间不互相串漏。(4)由于蓄热室高向温度不同，蓄热室上，下部分分别采用不同的耐火材料砌筑，从而保证了主墙和各分隔墙之间的紧密结合。(5)分段加热使斜道结构复杂，砖型多，但通道内不设膨胀缝，使斜道严密，防止了斜道区上部高温事故的产生。(6)燃烧室由36个共18对双联火道组成。分3段供给空气进行分段燃烧并在每对火道隔墙间下部设循环孔，将下降火道的废气吸入上升火道的可燃气体中，用此两种方式拉长火焰，达到

41、高向加热均匀的目的。由于用分段加热和废气循环，炉体高向加热均匀，废气中的氮氧化物含量低，可以达到先进国家的环保标准。(7)跨越孔的高度可调，可以满足不同收缩特性的煤炼焦的需要。(8)采用单侧烟道，仅在焦侧设有废气盘，可节省一半的废气盘和交换设施，优化烟道环境11。proven单炭化室压力控制系统：proven系统是伍德独特设计的。该系统的原理是：与负压约为300pa集气管相连的每个炭化室从开始装煤至推焦的的整个结焦时间内的压力可随荒煤气发生量的变动而自动调节，从而实现在装煤和结焦初期，负压操作的集气管对炭化室有足够的吸力，使炭化室内压力不致过大，以保证荒煤气不外泄，而在结焦末期又能保证炭化室内

42、不出现负压11。4 清洁型热回收捣固焦炉清洁型热回收捣固焦炉是在借鉴美国jewell无回收焦炉和我国炼焦生产经验的基础上，经过不断改进而成的新型焦炉，与常规的带化产回收的机焦炉相比，该焦炉同样通过焦炉机械，机械化完成装煤、推焦熄焦等炼焦操作，不同的是，炼焦采用同室炼焦，后序不设化产回收工序，焦炉产生的荒煤气经多点补入空气，充分燃烧后，为焦炉提供热量，出焦炉高温烟气经郁热锅炉、脱硫除尘装置净化后排放，产品主要为焦炭和电。与传统的带化产回收的机焦炉相比，该炉型污染源产生环节少、易于治理、投资低、回收期短、更适合于煤气无合适出路、电力紧张、环境容量有限、河流保护尚好或污染严重的区域。我国自主开发的热

43、回收炼焦技术已经处于世界领先水平，来自国家焦炭协会的信息表明，目前利用qrd系列清洁型热回收捣固式炼焦技术的焦炭产能已达2000万t/a，在国际焦炭生产总量中占了相当份额，这表明在温室气体减排方面我国已经拥有优势技术。据了解，山西省化工设计院和中信集团公司联合投标德国蒂森克虏伯能源公司在巴西建设205万吨焦化项目工程，并于2006年11月中标。按照合同约定，该项目的设计任务由山西省化工设计院承担，设计工艺采用该院专利技术qrd系列清洁型热回收捣固式炼焦技术。清洁型热回收焦炉根据装炉和出炉的温度分为冷装冷出和热装热出两类热回收捣固焦炉。热回收焦炉的工作原理是将炼焦煤捣固后装入炭化室，利用炭化室主

44、墙、炉底和炉顶储蓄的热量以及相邻炭化室传入的热量是炼焦煤加热分解，产生荒煤气，荒煤气在自下而上逸出的过程中，覆盖在煤层表面，形成第一层惰性气体保护层，然后向炉顶空间扩散，与由外部引入的空气发生不充分燃烧，生成的废气形成煤焦与空气之间的第二层惰性气体保护层。由于干馏产生的荒煤气不断产生，在煤(焦)层上覆盖和向炉顶的扩散不断进行，使煤(焦)层在整个炼焦周期内始终着完好的惰性气体保护层，使炼焦煤在隔绝空气的条件下加热得到焦炭。在炭化室内燃烧不完全的气体通过炭化室主墙下降到火道到四联拱燃烧室内，在耐火砖的保护下再次与进入的适度过量的空气充分燃烧，燃烧后的高温废气送去发电并脱除二氧化硫后排入大气。清洁型

45、热回收焦炉的特点为：有利于焦炉实现清洁化生产，有利于扩大炼焦煤源，有利于减少基建投资和降低炼焦工序能耗。可虽然它在保护环境和拓展炼焦煤资源方面具有优势，但在以下方面尚需要改进。(1) 由于采用负压操作，对连续性烟尘排放可得到控制，但对阵发性的污染仍需采取防范措施，否则仍有污染问题。(2) 由于无化产回收系统，所以无焦化酚氰污水产生，但仍存在燃烧废气的脱硫问题及脱硫后脱硫剂的处理问题(目前用石灰乳脱硫，脱硫后的废渣也需有适当的处理途径)需要解决。(3) 生产过程中焦炭烧损仍偏高，导致表面焦炭灰分高，结焦率降低。(4) 自动化水平偏低。由于测控手段落后，炉内温度不好控制，高温点漂移不定，影响炉体的

46、使用寿命。(5) 国产设备尚未形成规模化和系统化，设备可靠性低，有些车辆寿命偏短。(6) 在成焦机理和焦炉炉体结构的研究方面仍然不够。(7) 熄焦方式仍采用普通湿法熄焦，未回收红焦显热，同时产生大气污染，建议采用干法熄焦或其他熄焦方法11。五 炼焦工艺的发展近些年我国在炼焦方面的取得了巨大的成就，在我国炼焦工业从无到有在到蓬勃发展的过程中，技术水平和装备水平不断提高。焦炉方面，以宝钢为代表的我国焦炉技术已达到国际先进水平，该焦炉的设计、机械设备的国产化率达90%以上，其中焦炉本体的国产化率为100%14。可见我国焦炉技术的飞速发展。但尽管成就很大，也会存在一些问题，例如：炼焦企业规模小，小型焦

47、炉比例高，化工产品精致工艺陈旧，加工点分散，批量小，深加工不够，备煤、炼焦工艺比较单一，效率较低，不适应国内炼焦资源特点，且已有的捣固炼焦设备也较落后，效率低，土焦生产还占有一定比例，造成资源浪费严重，且又污染环境，在一定程度上制约了现代化炼焦工业大生产的发展等。针对现在焦炉存在的弊病和高炉冶炼的发展趋势，在今后1030年，发展大容积焦炉、捣固装煤炼焦、配型煤炼焦、干法熄焦和煤调试技术以及化工产品的集中加工和深加工，提高焦炭质量、消除或减轻环境污染，多用弱粘结性煤。重点发展并推广如下技术：煤调湿技术；焦油蒸馏常减压工艺技术；喷淋饱和器生产硫铵工艺；焦炉加热自动化及其四大机车对位、连锁技术；干法

48、熄焦技术；捣固装煤炼焦技术；配型煤炼焦技术；延长焦炉使用寿命技术；焦炉自动加热技术；煤岩配煤炼焦技术；焦炉装煤推焦除尘技术；节能降耗及余热利用技术。总之，中国炼焦工业除了要大力推广应用上述炼焦及其相关新技术，还需要进一步在焦炉大型化，开发适合中国国情的煤气净化技术和满足环保要求的环保技术，并且密切注视国际上焦化技术发展动向和发展方向，即时引进先进技术，以推动我国炼焦行业的发展15。六 总结作为世界上焦化产品最大的生产国，我国焦化产品占据世界60%的市场份额16。它是我国国民经济的重要组成部分，焦化行业在我国经济建设与发展中起到了至关重要的作用。同时我国又是焦化产品生产、出口以及消费的大国，其产

49、品运用十分广泛，设计化工、医疗、国防等等。在当前金融危机背景下，我国焦化行业正面临着艰巨的挑战，其发展之路受到了威胁，因此探索我国焦化行业发展现状，摸索出一条符合我国国情的焦化行业发展途径十分有必要。2010年，是我们继续应对国际金融危机冲击、确保国内生产总值增长8、加快转变经济发展方式的关键一年，是全面实现“十一五”规划目标、为“十二五”发展打好基础的重要一年，我国焦化行业也必将继续面临较大的市场机遇。但同时我们又仍将继续面临着极为复杂的各种风险和严峻挑战，我们必须增强忧患意识，审时度势，积极把握资源和产品市场以及应对工作的主动权，努力促进焦化行业科学协调可持续发展。因此此课题对我们的生产生

50、活有着极其重要的实际意义。第二部分 工艺计算一 焦炉的选择与炉孔数的确定1 焦炉的主要尺寸根据给定的年产任务，并参考我国的技术水平、环保要求及先进设备的使用情况，选择炉型为jn60-6型焦炉，采用顶装技术。捣固练级哦啊工艺虽然相对与顶装煤工艺可以改善焦炭质量，并能降低炼焦使用的质量，但捣固炼焦工艺由于是敞开机侧炉门推送煤饼，会长生大量烟尘，其中又含大量荒煤气、焦油和炭黑等可燃物，给烟尘治理带来极大困难，污染严重。而顶装的焦炭热强度性质高于捣固，更适合大型高炉炼铁。由于生产的产品为冶金焦，而顶装的焦炭热强度性质高于捣固，更适合大型高炉炼铁。此焦炉的特征是：双联火道，煤气下喷，高低灯头，废气循环，

51、复热式焦炉。炉体结构特点是：蓄热室主墙宽度为290mm，采用三沟舌结构，单墙宽度为230mm，采用单沟舌结构，斜道宽度为120mm，边斜道出口宽度为120mm，中部斜道出口宽度为96mm，这样既可大量减少砖型，又可提高边火道温度。炭化室墙的厚度上下一致，均为100mm。炭化室墙面采用宝塔砖结构。炉头采用硅砖咬缝结构，炉头转与保护板咬合很少，燃烧室有16对双联火道组成。在装煤孔和炉头处的炭化室盖顶用粘土砖砌筑，以防止急冷急热而过早断裂。其余部分均用硅砖，以保持炉顶的整体性及严密性。炉顶装煤孔和上升管的座砖上加铁箍。炉头先砌并设灌浆孔，以使炉顶更为严密。炉灯由焦炉中心线至机焦两侧炉头，有50mm的

52、坡度，以便排水。焦炉中心线处的炉顶厚度为1250mm，机焦侧端部的炉顶厚度为1200mm。2 炉孔数的确定2.1 炉孔数的计算13g=36524nnuv干k式中：g每个炉组的年生产焦炭能力，t/年 n每个炉组的焦炉座数 n每座焦炉的炭化室孔数 u考虑炭化室检修等原因的减产系数，一般取0.95 v炭化室有效容积，m3/孔 干装炉煤堆密度（干基），t/m3 k干煤全焦虑，% 周转时间，h根据实际生产能力及参考相关数据确定：g=160104t/a n=4个 v=38.5m3/孔 干=0.75t/m3 k一般为73%76%，此处取k=75% =19h代入数据计算得：160104=365244n0.95

53、38.50.750.7519解得：n=42.1743孔所以即一个炉组4座焦炉，每座焦炉炉孔数为43，共计172孔。2.2 焦炉的主要尺寸表2-1 jn606型焦炉主要尺寸：mm炭化室长15980炭化室墙厚度100炭化室有效长15140立火道隔墙厚度150炭化室平均宽450跨越孔尺寸（高宽）284350365炭化室锥度60循环孔尺寸（高宽）164350360炭化室全高6000蓄热室宽度440炭化室有效高5650蓄热室主墙厚度270炭化室有效容积m338.5蓄热室单墙厚度200炭化室一次装干煤量，t28.5蓄热室格子砖高度2286结焦时间，h19斜道（出口）宽度130（80）一昼夜装煤量，t43.

54、8边斜道（出口）宽度130（110）立火道个数32砖煤气道直径50炭化室中心距1300看火孔尺寸130/110/120力火道中心距480装煤孔直径个数加热高度900上升管直径个数炉顶厚度1250灯头砖出口距炭化室底高405二 配煤比的确定1 配煤炼焦的目的意义随着高炉的大型化对冶金焦质量要求的提高及我国煤炭资源分布的不均衡，用单种炼焦煤来生产焦炭已不可能，必须采用多种煤配合炼焦。配煤就是将两种或两种以上的煤，均匀的，按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产出优质的冶金焦，并能合理的利用煤炭资源，增加炼焦化学产品。不同的煤种其粘结性不同，从结焦性来说主焦煤最好，但我国焦煤储量少，不能满足焦化工业的需要，同时储量丰富的其他煤种又不能得到充分的利用。因此，我国从50年代就开始了炼焦配煤的研究和生产实践，并取得了一定的成果。建立了以气、肥煤为基础煤，适当的配入焦煤，使粘结成分、瘦化成分比例适当，质量协调，尽量多配高挥发分弱粘结煤的配煤原则17。2 配煤应考虑的几项原则保证炼出的焦炭符合质量要求；在焦炉生产过程中，炭化中期不应产生过大的膨胀压力，而在炭化末期应有足够的收缩，以免损坏炉体和造成推焦困难；充分利用本地区的煤炭资源，做到运输合理降低生产成本；在可能的条件下，多配一些高挥发煤，以增加化学产品的产率；在保证焦炭质