chap6-1煤的轉(zhuǎn)化之煤焦化

1、第六章 煤炭轉(zhuǎn)化煤炭開(kāi)采煤炭加工煤炭轉(zhuǎn)化階段1階段2階段3污染物處理階段4篩分、破碎選煤、成型水煤漿煤炭焦化煤炭氣化煤炭液化中國(guó)潔凈煤技術(shù)加工利用階段6.1 焦化煤的干餾 指在隔絕空氣條件下的加熱作用。煉焦 煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行干餾的過(guò)程。其產(chǎn)物主要有揮發(fā)性的氣體(煤氣、焦油氣、蒸汽等)、不揮發(fā)性的液體(主要是煤焦油)和固體殘留物焦炭。 焦炭就是高溫干餾經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化，收縮等階段所得的固體殘留物工業(yè)煉焦：分為高溫干餾、中溫干餾和低溫干餾 高溫干餾：把煤粉隔絕空氣加熱到1000以上使煤發(fā)生復(fù)雜變化。 中溫干餾: 把煤粉隔絕空氣加熱到700-800使煤發(fā)生復(fù)雜變化。 低溫干餾

2、：把煤粉隔絕空氣加熱到500-600使煤發(fā)生復(fù)雜變化。煉焦產(chǎn)品和產(chǎn)品的用途煉焦產(chǎn)品和產(chǎn)品的用途焦炭的主要用途：1、煉鐵煉鐵主要設(shè)備高爐 高爐是中空的豎爐，由上至下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸五段，高爐的爐身上口小，下口大形成倒錐狀。爐料由鐵礦石、熔劑和焦炭組成，生產(chǎn)中爐料從爐頂依次分批裝入爐內(nèi)，預(yù)熱的高溫空氣(熱風(fēng))由風(fēng)口鼓入，焦炭在風(fēng)口前激烈燃燒，釋放出的熱量為高爐冶煉過(guò)程提供熱源。燃燒反應(yīng)后生成的CO是高爐冶煉過(guò)程的還原劑。 燃燒和還原反應(yīng)生成的高溫煤氣穿過(guò)料層上升，對(duì)下降的爐料進(jìn)行加熱。爐料在下降過(guò)程中，礦石中的鐵氧化物被還原成金屬鐵，在爐腹下部的高溫區(qū)內(nèi)，鐵礦石和熔劑都將熔化、熔融

3、，只有焦炭還以固態(tài)存在，焦炭的存在為爐內(nèi)下部維持良好的透氣性，因此在高爐內(nèi)焦炭還起到高溫填料的作用。 煉鐵過(guò)程中焦炭的作用燃燒反應(yīng)發(fā)熱提供熱源燃燒反應(yīng)后生成的CO是高爐冶煉過(guò)程的還原劑疏松骨架高溫填料煉鐵過(guò)程中焦炭的要求內(nèi)在水分小于6灰分在1115之間揮發(fā)分控制在0.91.6之間氣孔率越低越好全硫含量在0.5以下磷含量在0.02以下粒度范圍2580mm2、鑄造鑄造過(guò)程中焦炭的作用提供熱量鑄造過(guò)程中焦炭的要求粒度大于80mm氣孔率小反應(yīng)性低機(jī)械強(qiáng)度好3、氣化氣化過(guò)程中焦炭的作用造氣鑄造過(guò)程中焦炭的要求粒度小氣孔率大反應(yīng)性高焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)和設(shè)備現(xiàn)代焦?fàn)t有多種型式，各不相同。焦?fàn)t主要是由三個(gè)部分構(gòu)成炭化

4、室：帶有錐度的長(zhǎng)方形空間，頂部有加煤孔和荒煤氣出口，兩側(cè)有可以打開(kāi)的門燃燒室：若干垂直的立火道，與炭化室錐度相同，方向相反，立火道分為供煤氣和空氣燃燒及供排燃燒產(chǎn)生的廢氣兩組。每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次交換，維持加熱均勻。蓄熱室：在炭化室和燃燒室的下面，作用為回收燃燒室產(chǎn)生的廢熱，預(yù)熱燃燒用的空氣或煤氣?？扛褡哟u交替吸熱和放熱實(shí)現(xiàn)。此外，附有加煤車、推焦車、導(dǎo)焦車和熄焦車等機(jī)械。煉焦工藝配煤煉焦配型煤煉焦； 搗固煉焦； 煤干燥預(yù)熱煉焦；型焦生產(chǎn)方法配煤煉焦（一）配煤的意義 配煤的目的在于使各種煤之間性質(zhì)上取長(zhǎng)補(bǔ)短，符合焦?fàn)t的生產(chǎn)要求，生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的優(yōu)質(zhì)焦炭，并副產(chǎn)煉焦化學(xué)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的合

5、理利用。 冶金焦的質(zhì)量要求是：灰分低、硫分少、強(qiáng)度高、各向異性程度大。這種要求在常規(guī)煉焦方法條件下，用單種煤煉焦是很難實(shí)現(xiàn)的。此外，由于煤種的相對(duì)儲(chǔ)量、分布和開(kāi)采能力的制約，不可能進(jìn)行大規(guī)模的單種煤煉焦生產(chǎn)，特別是優(yōu)質(zhì)主焦煤的資源受限，工業(yè)上必須采用配煤煉焦以確保焦炭質(zhì)量和合理利用煤炭資源。煉焦煤常用煤種：氣肥焦瘦（二）配煤主要質(zhì)量要求 （1） 配合煤的灰分和硫分 成焦過(guò)程中，煤料中的礦物質(zhì)以灰分形式全部轉(zhuǎn)入焦炭，而硫分部分殘留在焦炭中，另一部分轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫化物進(jìn)入煤氣，極少量進(jìn)入液體產(chǎn)物。（2） 配合煤的粘結(jié)性指標(biāo) 煤的粘結(jié)性決定了煤的結(jié)焦性，煤粘結(jié)性指標(biāo)較多，我國(guó)過(guò)去一直采用膠質(zhì)層最大厚度

6、Y作為粘結(jié)性指標(biāo)，其合適的范圍是：Y1722mm。1975年以后，北京煤化所提出了粘結(jié)指數(shù)G指標(biāo)，推薦采用該指標(biāo)指導(dǎo)配煤，其合適范圍是：G5872 。（三）配煤工藝 （1）先配后粉流程 將單種煤，先按配煤比例的要求配合，然后再進(jìn)行粉碎。該工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備少、操作方便，粉碎過(guò)程兼作混勻操作，在焦化廠得到廣泛采用。 （2）分組粉碎(先粉后配)流程 該工藝是將單種煤先粉碎，然后按比例配合均勻。該流程可按單種煤的性質(zhì)和粉碎細(xì)度要求分別控制不同的粉碎程度，有助于提高焦炭質(zhì)量。配型煤煉焦 配型煤煉焦是在煉焦裝爐煤料中按一定比例配入成型煤進(jìn)行煉焦的技術(shù)。其基本原理是：配入成型煤塊后，提高了裝爐煤料的密度。

7、這樣可降低炭化過(guò)程中半焦的收縮，從而減少焦炭的裂紋，提高焦炭的強(qiáng)度；型煤塊中配有一定量粘結(jié)劑，從而改善煤料的粘結(jié)性能，對(duì)提高焦炭質(zhì)量有利；成型煤中煤粒相互接觸遠(yuǎn)比粉煤緊密，從而顯著地提高了型塊煤料的結(jié)焦性能。高密度型塊與粉煤配合煉焦時(shí)，在軟化熔融階段，型塊本體產(chǎn)生的膨脹，對(duì)周圍煤料施加壓緊作用，促進(jìn)了煤料顆粒間的膠結(jié)，使焦炭結(jié)構(gòu)更加致密，強(qiáng)度提高。 搗固煉焦 搗固煉焦是在爐外將煤粉搗實(shí)成餅后推入炭化室的側(cè)裝爐煉焦工藝。搗固煉焦具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）在使用同樣的配煤比之下，搗固煉焦的焦炭質(zhì)量比常規(guī)頂裝煤煉焦有所改善和提高； 2）擴(kuò)大煉焦煤源，可以多配入高揮發(fā)分煤和弱粘結(jié)煤，生產(chǎn)高爐用焦，也可摻入焦

8、粉和石油焦粉生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高爐用焦和鑄造用焦，還可全部采用高揮發(fā)分煤生產(chǎn)氣化焦； 3) 焦炭產(chǎn)量提高，搗固煉焦的裝爐煤堆比重增加的倍數(shù)大于結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)的倍數(shù)，故焦炭產(chǎn)量增加。煤干燥煉焦 煤干燥后煉焦，是將裝爐煤干燥至水分4%5%后，再裝爐煉焦。由于水分降低，降低了煤料間水分表面張力，增加了煤料顆粒之間的潤(rùn)滑，可以提高裝爐煤的堆比重。又因?yàn)樗纸档?，結(jié)焦時(shí)間縮短，煉焦速度提高，改善了煤料的粘結(jié)性，提高了焦炭的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低煉焦耗熱量，而且也可以降低火道溫度以減少NOx排放量，同時(shí)也減少了焦化廠的剩余氨水量，減少污水處理量。煤預(yù)熱煉焦 煤預(yù)熱煉焦，是指煉焦煤料在爐外預(yù)熱到200左右，然后裝入炭化室內(nèi)的

9、煉焦。 煤預(yù)熱煉焦的優(yōu)點(diǎn)是（1）煤預(yù)熱煉焦可以增加黏結(jié)性較差的氣煤的用量，改善焦炭質(zhì)量；（2）煤預(yù)熱煉焦可以縮短結(jié)焦時(shí)間，提高焦?fàn)t的生產(chǎn)能力，煤料預(yù)熱到250裝爐，可以使焦?fàn)t的生產(chǎn)能力增加35%以上；（3）煤料中無(wú)水分蒸發(fā)吸熱，煉焦耗熱量可以約降低10%；（4）煤料預(yù)熱后不含水分，這樣可大大減少焦化廠剩余氨水量和外排廢水處理量。型焦生產(chǎn) 型焦是利用非粘結(jié)性煤，通過(guò)不同的工藝成型后，再進(jìn)一步炭化制成型焦，用以代替普通冶金焦。正在研究開(kāi)發(fā)的型焦方法有許多種。 型焦成型工藝按成型時(shí)煤料狀態(tài)可分為冷壓成型和熱壓成型。前者煤料在遠(yuǎn)低于塑性狀態(tài)溫度下成型，后者煤料在塑性狀態(tài)溫度下成型。四、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與煤氣的凈化 煤在煉焦時(shí)產(chǎn)生的氣體和液體產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)入荒煤氣?；拿簹獬屎稚蜃攸S色，經(jīng)冷卻后，可從焦?fàn)t煤氣中分離出焦油、粗苯、硫銨或氨等產(chǎn)品。煤經(jīng)過(guò)高溫干餾后主要產(chǎn)品產(chǎn)率如下表。第一節(jié) 煤炭焦化產(chǎn)品焦炭?jī)艚範(fàn)t煤氣焦油化合水粗苯氨其它產(chǎn)率（對(duì)干煤wt%）7078151934.5240.81.40.250.350.91.1第一節(jié) 煤炭焦化 凈化后焦?fàn)t煤氣中主要成分如下表所示。名 稱凈焦?fàn)t煤氣組成，體積%組分H2CH4CON2CO2CnCmO2含量545924285.573