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炼焦_百度百科

鏃ユ湡;2019-09-05  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

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  炼焦是指炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右(高温干馏),通过热分解结焦产生焦炭焦炉煤气和其他炼焦化学产品的工艺过程。含碳量高,气孔率高,强度大(特别是高温强度),是高炉炼铁的重要燃料和还原剂,也是整个高炉料柱的支撑剂疏松剂。炼焦副产的焦炉煤气发热值高,是平炉加热炉的优良气体燃料,在钢铁联合企业中是重要的能源组分。炼焦化学产品是重要的化工原料。因此炼焦生产是现代钢铁工业的一个重要环节。

  自20世纪80代以来,随着我国经济的快速发展,我国的炼焦产业也进入了一个快速发展期。

  1991年,我国的焦炭产量跃居世界第一,1994年,我国焦炭年产量首度超过1亿吨,到2000年,我国焦炭出口量占到世界焦炭贸易量的60%,成为全球最大的焦炭生产国。

  截至2011年末,我国炼焦产业规模以上企业有733家,资产总额达5982.22亿元,同比增长24.32%。2011年,炼焦产业实现销售收入6212.91亿元,同比增长35.72%;实现利润总额178.77亿元,同比增长26.14%。从企业经济类型来看,私营企业数量最多,其企业数量占行业的52.52%,资产占行业的33.11%。

  随着国内及世界钢铁工业迅猛发展,其对炼焦产品的需求急剧增长,投资日趋升温,行业产能迅速扩张。但是炼焦产业资源消耗高,生产排放大,特别是排放物中有害物质多,造成严重的资源浪费和环境污染,对国民经济健康可持续发展带来巨大压力,从而也阻碍了炼焦产业的快速发展。

  为了加快调整炼焦产业结构,使焦化企业向规模化、现代化、环保型方向发展,国家制定了“焦化行业准入条件”标准。如企业的焦炉炭化室高4.3m以上(含4.3m),规模能力60万吨以上,环比基本达到国家要求等,经省级环保部门核实推荐和专家组评议标准合格,可进入“焦化行业准入条件”行列,并由主管部门发布。

  近几年来,全国各炼焦大省也先后按照国家政策,加大了调整炼焦产业结构的力度。山西省在淘汰2600多万吨的土焦、改良焦的基础上,又淘汰了一批落后的小焦炉;内蒙古自治区关掉小焦炉20多座,河南省关掉落后焦炉生产企业20多家,贵州省关掉落后焦炉生产企业19家,黑龙江、山东、云南等省淘汰落后焦炉都取得了较大的成绩。

  指主要从硬煤褐煤中生产焦炭煤气、干馏炭及煤焦油沥青副产品炼焦炉的操作活动。

  根据最终温度,有高温炼焦(900~1100℃)、中温炼焦(660~750℃)和低温炼焦(500~580℃)。通常指高温炼焦。

  现代炼焦生产在焦化厂炼焦车间进行。炼焦车间一般由一座或几座焦炉及其辅助设施组成,焦炉的装煤推焦熄焦和筛焦组成了焦炉操作的全过程,每个炉组都配备有装煤车、推焦车、拦焦机熄焦车电机车,一侧还应设有焦台和筛焦站。开发的炼焦新工艺还有:配入部分型煤炼焦的配型煤工艺、用捣固法装煤的煤捣固工艺、煤预热工艺等。

  ⑴焦炭。炼焦最重要的产品,大多数国家焦炭90%以上用于,其次用于铸造有色金属冶炼工业,少量用于制取碳化钙二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中,焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。

  ⑵煤焦油。焦化工业的重要产品,其产量约占装炉煤的3%~4%,其组成极为复杂,多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用

  ⑶煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%,常以硫酸铵磷酸铵或浓氨水等形试作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯甲苯二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收,不但为了经济效益,也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气,发热量为17500kj/Nm3左右,每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3,其质量约占装炉煤的16%~20%,是钢铁联合企业中的重要气体燃料,其主要成分是氢和甲烷,可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。

  中国明代以前就已采用土窑炼焦,并用焦炭冶铁。到20世纪初,经过发展的土窑有圆窑和长窑两种,前者适用于地下水位不高、煤结焦性较好的地区;后者因炉底高于地面,操作受地下水的影响较小,结焦时间较短,适用于多雨而煤结焦性略差的地区。土窑的特点是结焦室和燃烧室不分开,炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供,因而成焦率低,高,结焦时间长(约8~12昼夜),化学产品不能回收利用,对大气污染严重。后经改进,出现一种带固定拱顶的圆窑,称为蜂窝式炼焦炉(图1)。每孔炉的装煤量5~7吨,结焦时间48~72小时。焦炭在炉内熄火,最初用人工出焦,后来改为机械化出焦。

  19世纪中叶出现了倒焰式炼焦炉。倒焰炉的炭化室和燃烧室用砖墙分开,但上部相通,使炭化室发生的煤气转入燃烧室,并从燃烧室上部引入空气,使煤气燃烧,火焰由上“倒焰”而下,经炉底烟道排入烟囱。这种炼焦炉不回收化学产品,加热用煤气量不能调节,结焦末期煤气产量小,供热不足。

  煤的有机质基本结构单元,是以芳香族稠环为主体,周围连接侧链杂环和官能团的大分子。煤在结焦过程中受热到350~480℃,大分子剧烈分解,断裂后的侧链继续裂解,其中分子量小的呈气态,分子量适中的呈液态,分子量大的和不熔组分呈固态,相互渗透的三相物组成胶质体。煤的粘结性强弱,取决于胶质体的数量以及流动性和热稳定性。当温度继续升高到 450~550℃时,液相产物进一步分解,其中一部分又呈气态析出,剩余部分逐渐变稠,与分散的固相颗粒融成一体,最后缩聚并固化,形成半焦。在这过程中,气态产物通过胶质体逸出,产生膨胀压力,使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气孔。当温度进一步升高到700~1000℃时,半焦主要析出气体,碳网继续缩聚,体积变小,焦质变硬,形成多孔的焦炭。这时,热解产物已无液相出现。由于半焦的收缩,各点的温度和升温速度不同,使收缩量和收缩速度不均,产生焦炭裂纹。

  炼焦煤料的制备简称备煤,是将煤矿运来的各种精煤(或低灰分原煤)制备成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。一般包括:卸煤、贮存和混匀、配合、粉碎和混合,并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。严寒地区,还应有解冻库和破冻块设备。炼制优质焦炭,必须对备煤操作给予足够的重视。把煤混匀好,提高配煤的准确度,使煤质波动最小,保证焦炭的化学成分和物理机械性能的稳定,以稳定焦炭质量。因此配煤设备必须准确地按给定值配煤;配煤槽要均匀连续下煤。煤中杂物要除净,水分不能过高。煤料的合理粉碎,可以有效地提高焦炭的机械强度。必须根据具体情况对不同的煤料确定最适宜的粉碎粒度。

  改进备煤流程,是扩大炼焦煤源和改善焦炭质量的途径。中国绝大多数焦化厂都采用先按规定比例配合的混合粉碎流程。这种流程不能根据各种煤的硬度差异分别进行处理,因此只适用于粘结性较好、煤质较均匀的炼焦煤料。较新的备煤流程有三种:①单独粉碎流程,是将各种煤先单独进行粉碎,然后按规定的比例配合,再进行混合;②分组粉碎流程,是先将硬度相近的各煤种,按比例配合成组,各组分别送往各自的粉碎机粉碎到要求的粒度,再进行混合;③选择粉碎流程,是将粉碎到一定程度的煤过筛,将筛出的粗粒级组分进行再粉碎,这样可使粘结性差、惰性物含量高的粗粒级组分粉碎得较细,避免粘结性好的岩相组分过度粉碎。

  已经制备好的煤料从煤塔放入装煤车,分别送至各个炭化室装炉。干馏产生的煤气经集气系统,送往化学产品回收车间加工处理。经过一个结焦周期(即从装炉到推焦所需的时间,一般为14~18小时,视炭化室宽度而定),用推焦机将炼制成熟的焦炭经拦焦机推入熄焦车;熄焦后,将焦炭卸入凉焦台;然后筛分、贮藏。

  炼焦车间一般由两座炼焦炉组成一个炉组。两座炼焦炉布置在同一中心线上,中间设一个煤塔。一个炉组配有相应的焦炉机械──装煤车、推焦机、拦焦机、熄焦车电机车;还配备一套熄焦设施,包括熄焦塔、熄焦泵房、粉焦沉淀池及粉焦抓斗等,布置在炉组的端部。熄焦塔中心与炉端炭化室中心的距离一般不小于40米。如采用干法熄焦,则需设干熄焦站。炼焦车间还装备有必要的管道和换向系统。

  从炼焦炉出炉的高温焦炭,需经熄焦、凉焦、筛焦、贮焦等一系列处理。为满足炼铁的要求,有的还需进行整粒。

  有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。前者是用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。后者是用180℃左右的惰性气体逆流穿过红焦层进行热交换,焦炭被冷却到约200℃,惰性气体则升温到800℃左右,并送入余热锅炉,生产蒸汽。每吨焦发生蒸汽量约400~500公斤,干法熄焦可消除湿法熄焦对环境的污染,提高焦炭质量,同时回收大量热能,但基建投资大,设备复杂,维修费用高。

  将湿法熄焦后的焦炭,卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。焦炭在凉焦台上的停留时间一般要30分钟左右,以蒸发水分,并对少数未熄灭的红焦补行熄焦。

  根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。中国钢铁联合企业的焦化厂,一般将焦炭筛分成四级,即粒度大于40毫米为大块焦,40~25毫米为中块焦,25~10毫米为小块焦,小于10毫米为粉焦。通常大、中块焦供冶金用,小块焦供化工部门用,粉焦用作烧结厂燃料。

  将筛分处理后的各级焦炭,分别贮存在贮焦槽内,然后装车外运,或由胶带输送机直接送给用户。

  整粒将大于80(或75)毫米级的焦炭预先筛出,经切焦机破碎后再过筛,得到粒度80~25(或75~25)毫米级焦炭用于炼铁。这样可以提高焦炭粒度的均匀性,并避免大块焦炭沿固有的裂纹在高炉内碎裂,从而提高焦炭的机械强度,有利于炼铁生产。

  马庆元. 中国炼焦煤资源的分布特征[J]. 煤炭科学技术, 2004, (3).

  郑文华, 于振东. 炼焦新技术及应用[C]. //中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化信息交流会暨发展战略研讨会. 2005.


 
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