炼焦工艺控制参数

1、唐山港陆焦化有限公司生产技术科,炼焦工艺及控制参数,目录,炼焦工艺及控制参数 第一章 焦炭在高炉冶炼中的作用 第二章 炼焦的基本工艺流程 第三章 炼焦用煤 第四章 配合煤炼焦及主要控制参数 第五章 焦炉炼焦及主要控制参数 第六章 化产回收及主要控制参数,焦炭在高炉冶炼中的作用,第一章,1.1焦炭在高炉冶炼中的作用,1. 发热剂。焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。2. 还原剂。焦炭燃烧产生的C0及焦炭中的固定碳是铁矿石的还原剂。3. 料柱骨架。焦炭在料柱中占1/31/2的体积，尤其是在高炉下部高温区只有焦炭是以固体状态存在

2、，它对料柱起骨架作用，高炉下部料柱的透气性完全由焦炭来维持。4. 渗碳剂。5. 炉料下降提供自由空间。,炼焦的基本工艺流程,第二章,2.1炼焦的基本工艺流程,2.2炼焦的基本工艺流程,炼焦用煤,第三章,目录,炼焦用煤 3.1炼焦用煤的分类 3.2炼焦用煤的性质 3.3煤岩分析原理及图表分析,3.1炼焦用煤的分类,1、中国煤炭的分类： 1986年，国家标准局发布 中国煤炭分类国家标准 ，标准号为GB5751-86，该标准按煤化度将煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。其中烟煤又分为12个大类：气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、1/3焦煤、气肥煤、1/2中粘煤、贫瘦煤、贫煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤。 该标准不设小类。,

3、3.2焦化常见煤种的结焦性质,肥煤：中等或较高的挥发分（约2535）和很强的粘结性，单独炼焦时焦炭熔融性好。但蜂焦和横裂纹多，容易破碎。在炼焦配煤中肥煤配比大时，应适当配入瘦化剂或多配弱粘煤，这样有助于改善焦炭质量，并且能利用弱粘煤炼焦。在炼焦配煤中，配入肥煤时要注意它的膨胀压力。 焦煤：有很强的炼焦性，可以单独炼焦，炼出的焦炭结焦性好、强度高、裂纹少、耐磨性好、块度均匀，在配煤中可提高焦炭的强度。但膨胀压力大，在配煤中应引起注意。,1/3焦煤：介于焦煤、气煤和肥煤之间，具有较高的挥发分（类似于气煤），较强的粘结性（类似于肥煤）和很好的炼焦性（类似于焦煤），这也是它被称为1/3焦煤的原因。瘦煤

4、：中度的挥发分和粘结性，主要用于炼焦。在炼焦过程中可能会产生一些胶质物，胶质层的厚度为610mm。结焦性差，甚至不结焦，单独炼焦时炼出的焦炭虽然块度大，但耐磨性很差，在配煤中仅起瘦化剂的作用。,3.2焦化常见煤种的结焦性质,3.3煤岩分析原理及图表分析,3.3煤岩分析原理及图表分析,备煤车间主要工艺及控制参数,第四章,4备煤车间主要工艺及控制参数,4.1配煤原理 4.2主要工艺流程 4.3自动配煤系统-核子秤 4.4备煤车间的主要控制参数,4.1配煤炼焦的好处和基本原则,4.1.1配煤的好处： （1）节约优质结焦煤，扩大炼焦煤源。 （2）充分利用各种单种煤的结焦特性，改善焦炭质量。 （3）在保

5、证焦炭质量的前提下，增加炼焦化学产品的产率和炼焦煤气的发生量。 （4）对延长焦炉的炉龄和对焦炉操作有好处。,4.1配煤炼焦的好处和基本原则,4.1.2为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在配煤时应考虑以下几项原则： 1)保证炼出的焦炭符合质量要求， 2)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， 3)充分利用本地区的煤炭资源，做到运输合理降低生产成本， 4)在可能的条件下，多配一些高挥发分煤，以增加化学产品的产率， 5)在保证焦炭质量的前提下，应多配入气煤等弱粘煤，尽量少用优质炼焦煤，努力做到合理利用我国的煤炭资源。 6）力求做到降

6、低装炉煤的成本。,4.2备煤车间的主要工艺流程,煤场来煤,分类储存,漏煤孔,配煤盘,运煤皮带,粉碎机,运煤皮带,储煤塔,核子称,4.3自动配煤系统-核子秤,4.3.1核子秤的工作原理： 核子称是利用被测物料对同位素辐射源发出的射线的吸收原理制造的计量仪器。放射源发出射线，穿过物料到达电离室，物料对射线具有衰减作用，物料厚处透过的射线弱，物料薄处透过的射线强，同时，放射线对电离室中的惰性气体有激励作用，使气体电力，在高压电场作用下产生微弱的电流，该电流的大小与电离室接受到的射线强度之间存在一定的规律，将该电流通过具有高放大倍率和高稳定性的前置放大器和变送单元进行放大、转换，得到一个与物料负荷成正

7、比的称重频率信号，该称重频率信号连同输送物料机的速度频率信号一起送入计算机中进行计算，即可得知被测物料的质量，从而计算出物料的累积重量、流量等参数。,4.3.2核子称在运煤皮带的位置图：,4.3自动配煤系统-核子秤,1#,2#,3#,4#,5#,6#,7#,8#,9#,煤一皮带,煤二皮带,北,东,4.4备煤车间的主要控制参数,1、配煤准确率，由核子称自动生成。 2、粉碎细度，即入料粒度小于80mm，细度达到3mm以下占80%。现阶段控制在73至78之间。,焦炉炼焦及主要控制参数,第五章,5.焦炉炼焦及主要控制参数,5.1炼焦工艺流程简介 5.2煤在炭化室中的成焦机理 5.3焦炉的主要控制参数

8、5.4焦炭的主要技术指标及影响焦炭质量因素,5.1炼焦工艺流程简介,5.2煤在炭化室中的成焦机理,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

9、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.,5.2煤在炭化室中的成焦机理,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. 结焦机理： 1）软化过程：当煤粒隔绝空气被加热到一定温度时，煤粒开始软化,在表面出现含有气泡的液体膜，行成熔融的胶质体,并不断地自身裂解产生出油气。 2）膨胀过程：煤在胶质体状态下的膨胀是由于热解产生的气体造成的

10、。由于胶质体的透气性差，所以这些气体不能足够块的逸出，因此，在局部地区可能形成内压很高的气泡，使得粘稠的胶质体膨胀起来。,5.2煤在炭化室中的成焦机理,3）固化与收缩：超过固化温度后，软化的煤即不可逆地转变为固态半焦。将半焦继续加热至950-1000时，半焦继续进行热分解和热缩聚，放出气体，重量减轻，体积收缩。在分层结焦时，处于不同成焦阶段的相邻各层的温度和收缩速度不同，因而会产生收缩应力，导致生成裂纹。,5.2煤在炭化室中的成焦机理,5.3炼焦车间的主要控制参数,1、焦炉的主要参数：型号：TJL-80，每座焦炉有38个炭化室，39个燃烧室，40个蓄热室 。炭化室高度：4300 mm。 2、温

11、度制度：标准温度：1100直行温度的稳定性用K安（安定系数）来考核，K安0.95。直行温度的均匀性用K均（昼夜平均温度均匀系数）来考核，K均0.95。,3、压力制度：（1）燃烧室立火道看火孔压力保持510pa（2）集气管的煤气压力应保证吸气管下部，炭化室底部压力在结焦末期不小于5pa。（3）除边部蓄热室外，每个蓄热室顶部吸力与标准蓄热室吸力相比读数差：上升气流为2pa（边道4pa），下降气流为3pa（边道5pa）。（4）用焦炉煤气加热时，总管压力不低于1500pa，主管不低于700 pa。（5）空气过剩系数加热时应控制在1.21.5范围内。 4、装煤量： 5、“9-2”推焦串序,5.3炼焦车间

12、的主要控制参数,5.4焦炭技术指标及影响焦炭质量因素,5.4.1焦炭技术指标（1）水分（Mt） ，焦炭的水分是焦炭试样在一定温度下干燥后的失重占干燥前焦样的百分率。生产上要求稳定控制焦炭的水分，水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。 （2）灰分（Ad） 灰分是焦炭中的有害杂质，主要成份是高熔点的SiO2和Al2O3等酸性氧化物,在高炉冶炼中要用CaO等熔剂与它们生成低熔点化合物，才能以熔渣形式由高炉排出。如是灰分高，就要适当提高高炉炉渣碱度，不利于高炉生产。此外，焦炭在高炉内被加热到高于炼焦温度时，由于焦质和灰分热膨胀性不同，会沿灰分颗粒周围产生并扩大裂纹，加速焦炭破碎或粉化。灰分中的碱

13、金属还会加速焦炭同CO2的反应，也使焦炭的破坏加剧。,5.4焦炭技术指标及影响焦炭质量因素,（3）挥发分（Vdaf）和固定碳（FC） 挥发分是衡量焦炭成熟程度的标志，通常规定高炉焦的挥发分应为1.2%左右，若挥发分大于1.9% 则表示生焦，其不耐磨，强度差；若挥发分小于0.7%， 则表示过火，过火焦裂纹多且易碎。焦炭的挥发分同原料煤的煤化度及炼焦最终温度有关。固定碳是煤干馏后残留的固态可燃性物质，由计算得： 固定碳 = 100水分灰分挥发分，% （4） 硫 焦炭中的硫包括：煤和矿物质转变而来的无机硫化物（FeS 、CaS等），熄焦过程中部分硫化物被氧化生成的硫酸盐（FeSO4 CaSO4），炼

14、焦过程中生成的气态硫化物在析出途中与高温焦炭作用而进入焦炭的有机硫，这些硫的总和称全硫。工业上通常用重量法测定。,化产回收及主要控制参数,第六章,化产回收及主要控制参数,6.1回收炼焦化学产品的重要意义 6.2影响化产品产率和组成的因素 6.3回收车间主要工艺流程简图 6.4焦油生产工艺及主要控制参数 6.5硫铵生产工艺及主要控制参数 6.6粗苯生产工艺及主要控制参数,6.2影响化产品产率和组成的因素,1、炼焦化产品的数量和组成随炼焦温度和原料煤质量的不同而波动，在工业生产条件下，煤料高温干馏时各种产物的产率（对于干煤的质量）： 焦炭/% 70-78，苯族烃/% 0.8-1.4 净煤气/% 1

15、5-19， 氨/% 0.25-0.35 煤焦油 /% 3-4.5，其他/% 0.9-1.1 化合水/% 2-4,6.2影响化产品产率和组成的因素,1、影响化学产品产率和组成的因素 炼焦化学产品的产率取决于炼焦配煤的性质和炼焦过程的技术操作条件。 1配煤性质和组成的影响 焦油产率取决于配煤的挥发分和煤的变质程度。在配煤的干燥无灰基（daf）挥发分Vdaf=20%30%的范围内，可依下式求得焦油产率X(%)； X=18.361.53Vdaf0.026 Vdaf （1-1） 苯族烃的产率随配煤中的（C/H）的增加而增加。且配煤挥发分含量越高，所得粗苯中甲苯的含量就越少。在上述配煤的干燥无灰基挥发分范

16、围内，可由下式求得苯族烃的产率Y(%)： Y=1.60.144 Vdaf0.0016Vdaf （1-2）,6.2影响化产品产率和组成的因素,氨来源于煤中的氮。一般配煤约含氮2%左右，其中约60%存在于焦炭中，15%20%的氮与氢化合生成氨，其余生成氰化氢，吡啶盐基或其他含氮化合物。这些产物分别存在于煤气和焦油中。 煤气中硫化物的产率主要取决于煤中的硫含量。一般干煤含全硫0.5%1.2%，其中20%45%转入荒煤气中。配煤挥发分和炉温愈高，则转入煤气中的硫就愈多。 化合水的产率同配煤的含氧量有关。配煤中的氧有55% 60%在干馏时转变为水,且此值随配煤挥发分的减少而增加。经过氧化的煤料能生成较大

17、量的化合水。由于配煤中的氢与氧化合生成水,将使化学产品产率减少。 煤气的成分同干馏煤的变质程度有关。变质年代轻的煤干馏时产生的煤气中，CO、CnHm及CH4的含量高，氢的含量低。随着变质年代的增加，前三者的含量越来越少，而氢的含量越来越多。因此，配煤成分对煤气的组成有很大的影响。,6.2影响化产品产率和组成的因素,煤气的产率Q()同配煤挥发分有关，可依下式求得： （1-3） 式中系数(对气煤气a=3，对焦煤a=3.3) Vdaf 配煤的干燥无灰基挥发分，。 由于湿煤的含水量不稳定，不易作基准，所以上述产率均是对干煤的质量%。 （2）焦炉的操作条件的影响： 炼焦温度、操作压力、挥发物在炉顶空间停

18、留时间、焦炉内生成的石墨、焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化作用都影响炼焦化学产品的产率及组成，最主要的影响因素是炉墙温度(与结焦时间相关)和炭化室顶部空间温度（也称炉顶空间温度）。 炭化室顶部空间温度在炼焦过程中是有变化的。为了防止苯,族烃产率降低，特别是防止甲苯分解，炉顶部空间温度不宜超过800。如果过高，则由于热解作用焦油和粗苯的产率均将降低，化合水产率将增加，氨在高温作用下，由于进行逆反应而部分分解，并在赤热焦炭作用下生成氰化氢，氨的产率降低。 化学产品的产率和组成还受焦炉操作压力的影响，炭化室内压力高时，煤气会漏入燃烧系统而损失；当炭化室内形成负压时，空气被吸入，部分化学产品燃烧，氮和二

19、氧化碳含量增加，煤气热值降低。因此，规定焦炉集气管必须保持一定压力,6.2影响化产品产率和组成的因素,6.3回收车间主要工艺流程,气液分离器,横管初冷器,电捕焦油器,脱硫塔,预热器,饱和器,终冷塔,洗苯塔,6.4焦油生产工艺及控制参数,6.4.1焦油的生产工艺流程简图：,集气管,焦炉,机槽,焦油中间罐,焦油储罐,泵,初冷器,鼓风机,电捕焦油器,6.4焦油生产工艺及控制参数,6.4焦油生产工艺及主要控制参数,6.4.2焦油生产中的主要控制参数：1、产量控制参数： 初冷后煤气温度：252、质量控制参数：压油 脱水温度80-90 脱水时间48h以上。 3、焦油质量：焦油含水：4%,离心干燥,6.5硫铵生产工艺及主要控制参数,6.5.1硫铵生产工艺流程图,满流槽,母液槽,外购硫酸,结晶槽,硫铵产品装袋外售,预热器,饱和器,硫酸储槽,高位硫酸槽,6.5.2硫铵生产中的主要控制参数：,6.5硫铵生产工艺及主要控制参数,1、母液酸度为46 2、饱和器母液温度保持在5055 3、预热器后煤气温度一般控制为6070。,苯气,煤气,6.6粗苯生产工艺及主要控制参数,6.6.1粗苯的生产工艺流程简图：,终冷塔,洗苯塔,贫油槽,贫油,管式炉,富油,脱苯塔,粗苯中间槽,贫