焦化企业炼焦工艺技术读本

1作业指导手册（炼焦篇）太原化工股份有限公司焦化分公司二OO九年六月2编委：赵随民焦亦戈田堰年李建中孟晋斌吴建宁刘红革参加编写人员：吴建宁尹栋王宏斌审核：生产技术处孟晋斌等审定：总工程师焦亦戈等校核人员名单：尹栋王宏斌3序言太原化工股份有限公司焦化分公司《作业指导手册炼焦篇》在厂有关部门的精心组织下，经过专业人员的不懈努力，现已编成册。该手册集炼焦化学工艺理论与我厂多年的生产实践为一体，从规范操作、规范管理的角度入手，较好的体现了它的实用性和指导性，是我厂生产管理、技术培训的很好教材。本书从我厂目前的实际情况出发编写，包含了目前我厂焦炉的工艺生产条件和工艺要求，炼焦车间各个岗位的操作规程和点检要求。这必将提高员工的技能素质、规范员工的岗位操作，并且对提高我厂生产管理水平发挥重要作用，在此，谨向关心和参与手册编写工作的领导和人员表示敬意。由于生产技术的不断发展和管理水平的不断提高，该读本也将在实践和发展中经受检验，望全厂同仁能给予更多的关注，不足之处，敬请指正，以便不断完善和提高。4作业指导手册颁布令依据ISO9001：2000标准质量管理体系要求，为规范管理、规范操作，结合我厂各岗位工艺编写了相应的《作业指导手册》，经审定，现予以颁布。《作业指导手册》是一本实用性极强的操作手册，意在规范职工操作，提高职工技能，望全体员工认真学习，严格按照标准贯彻执行。该《手册》炼焦篇自2009年7月1日起实施。太原化工股份有限公司焦化分公司厂长：二OO九年七月一日5目录第一章炼焦工艺技术常识……………………….…5一概述…………………………………………….…5二煤的成焦过程………………………………….…6三炭化室内成焦特征…………………………….…7四影响炭化室结焦过程的因素………………….…7五生产流程……………………………………….…8六焦碳质量标准……………………………………10七主要工艺条件……………………………………11八几个“时间概念”介绍…………………………12九温度的调节………………………………………13十焦炉温度的调节…………………………………141煤气的燃烧性能…………………………………142焦炉煤气的特性………………………………....143空气过剩系数…………………………………….154煤气在焦炉内的燃烧过程……………………….155燃烧温度及提高……………………………...…..166燃烧火焰及高向加热…………………………….167废气组成……………………………………….....178焦炉的热传导………………………………….....17十一温度的测量………………………………….....1861横排温度的测量…………………………………..182炉头温度的测量…………………………………..183蓄热室顶部温度的测量…………………………..194炉顶空间温度的测量……………………………..195焦饼中心温度的测量……………………………..206小烟道温度的测量………………………………..217炭化室墙面温度的测量…………………………..228冷却温度的测量…………………………………..22十二压力的测量……………………………………..231蓄热室顶部吸力的测量…………………………..232蓄热室阻力的测量………………………………..243燃烧系统五点压力的测量………………………..254看火孔压力的测量………………………………..265炭化室底部压力的测量………………………..…266横管压力的测量………………………………..…27十二捣固炼焦简介……………………………….…27十三焦炉技术管理规程…………………………….29第二章我厂焦炉炉体构造简介…………………….31第三章岗位操作规程………………………….……34一测温工操作手册………………………………….34二测换机工操作手册……………………………….45三煤气班长操作手册……………………….………557四上升管工操作手册………………………….……65五调火班长操作手册…………………….…………75六调火工操作手册…………………………………103七热修瓦工操作手册………………………………129八炉门维修班长操作手册…………………………142九炉门维修工操作手册……………………………148十生产工长操作手册………………………………155十一装煤车司机操作手册…………………………158十二推焦车司机操作手册…………………………169十三拦焦车司机操作手册…………………………179十四熄焦车司机操作手册…………………………186十五机侧出炉工操作手册…………………………191十六炉顶工操作手册………………………………195十七除尘站职工操作手册…………………………198第四章设备的点检与维护………………………....209一推焦车的点检与维护……………...…………….209二装煤车的点检与维护……………………………211三拦焦车的点检与维护……………………………213四熄焦车的点检与维护……………………………215五地面除尘站的点检与维护………………………216六焦炉加热设备的点检与维护……………………2208第一章炼焦工艺技术常识一、概述焦化为煤炭加工转化的一个分支产业，其主要任务是为钢铁企业提供炉料和燃料（焦碳、焦炉煤气）。煤气可以用来合成氨，生产化学肥料或用作加热燃料。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，主要有硫酸氨、吡啶碱、苯、甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。所以炼焦化学工业能提供农业需要的化学肥料和农药，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，此外，高热值的焦炉煤气还可以作为城市煤气，是我国城市煤气的重要气源之一。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。煤在隔绝空气条件下加热至高温可以炼成焦炭，这一过程即炼焦过程也称为煤的干馏过程，一般根据煤源、生产目的的不同分为低温炼焦（500~550℃）、中温炼焦（600~800℃）和高温炼焦（900~1050℃）。由高温炼焦得到的焦碳用于高炉冶炼，铸造和气化，炼焦过程中产生的的经回收，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。9二、煤的成焦过程煤在炼焦过程中，随温度的升高，连在核上的侧链不断脱落分解。芳核本身则缩合并稠环化，反应最终形成煤气、化学产品和焦碳。在化学反应的同时，伴有煤软化形成胶质体，胶质体固化黏结，以及膨胀、收缩和裂纹等现象产生。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350—480℃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，则发生黏结现象，产生半焦。在由半焦形成焦碳的阶段，有大量气体生成，半焦收缩，出现裂纹。当温度超过650℃左右时，半焦阶段结束，开始由半焦生成焦碳，一直到950—1050℃时，焦碳成熟，结焦过程结束。全过程大体经历以下几个阶段：干燥预热阶段（＜200℃），开始分解阶段（200—350℃），胶质体生成阶段（350—450℃），胶质体固化阶段（450—550℃），半焦收缩阶段（550—650℃），生成焦碳阶段（650—950℃）。10三、炭化室内成焦特征炭化室装煤后约8小时期间，炭化室同时存在湿煤层、干煤层、胶质体层、半焦层和焦碳层。由于五层共存，因此半焦收缩时相邻层存在着收缩梯度，即相邻层温度高低不等，收缩值的大小不同，所以有收缩应力产生，导致出现裂纹。各部位在半焦收缩时的加热速度不等，产生的收缩应力也不同，因此产生的焦饼裂纹网多少也不一样。加热速度快，收缩应力大，裂纹网多，焦碳碎。靠近炉墙的焦碳，裂纹很多，形状像菜花，有焦花之称，其原因在于此部位加热速度快，收缩应力较大。成熟的焦饼，在中心面上有一条缝，一般称焦缝。其形成原因是由于两面加热，当两胶质层在中心汇合时，两侧同时固化收缩，胶质层内又产生气体膨胀，故出现上下直通的焦缝。四、影响炭化室结焦过程的因素1、装炉煤堆密度：增大堆密度，改善煤的黏结性，但使焦碳裂纹增多。2、装炉煤水分：水分每增加1%，结焦时间延长约20分钟，国内装炉煤水分大致在10%左右，水分还影响堆密度，水分小于6%—7%时，随水分降低堆密度增加；水分大于7%时，随水分增加，堆11密度增长，但水分增高同时使结焦时间延长，结焦耗热量增加，故装炉煤水分不宜过高。3、炼焦速度：通常是指炭化室平均宽度与结焦时间的比值，反映炭化室内煤料与与结焦过程的平均升温速度，提高升温速度有利于改善焦碳质量。但在炼焦条件下，炼焦速度和升温速度的提高幅度有限，所以仅仅使焦碳的气孔结构有所改善，而对炼焦的显微组分影响不明显，提高炼焦速度使焦碳裂纹率增大，降低焦碳块度。4、炼焦终温和焖炉时间：提高炼焦终温和延长焖炉时间，使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高，有利于降低焦碳挥发分和含氮量，使气孔壁材质致密性提高，从而提高焦碳显微强度、耐磨强度，但气孔壁致密化的同时，微裂纹焦扩展，因此抗碎强度降低。五、生产流程1、煤—焦生产流程：煤从煤塔至装煤车，捣固成煤饼后，由装煤车运至装炉号装入炭化室，煤在炭化室中经过隔绝空气后的高温干馏，焦饼中心温度达到950—1050℃焦炭生成。由推、拦焦车摘掉机、焦两侧炉门后，推焦杆将成熟的焦炭从机侧向焦侧推出。经倒焦栅落入熄焦卡中，熄焦车12接焦完毕将红焦快速驶往熄焦塔，启动熄焦泵用水将红焦熄灭后，运至凉焦台凉焦20—30分钟经筛焦分级后进入焦仓。熄焦水循环使用，焦粉随熄焦水在沉淀池沉积，用粉焦抓斗机抓走运出。2、荒—净煤气流程：装入炭化室的煤料在结焦过程中产生大量的荒煤气，在炉顶空间集合后（气体温度约为800℃左右），通过上升管、桥管、水封阀进入集气管，在桥管和集气管装有氨水喷头，将荒煤气冷却到80—85℃，然后借鼓风吸力经吸气弯管（调节翻版）进入吸气管到回收车间。经冷鼓、电捕、脱硫、洗氨、洗苯后的净煤气部分用作回炉煤气，经回炉煤气管到预热器到地下室煤气主管，再经牛角管、横管、立管、砖煤气道分配到各个火底部加热使用，剩余部分作民用煤气或工业用煤气。3、循环氨水流程：集气系统冷却氨水用泵从循环氨水中间槽供给（称循环氨水）。通过氨水管线送至各冷却喷嘴。冷却后的氨水在集气管汇合经焦油盒、吸气管、气液分离器再回到机械化氨水澄清槽和氨水中间槽中，经氨水泵再加压后循环使用。4、空—废气体流程：加热燃烧用的空气，由烟囱13产生的吸力经废气开闭器进风口吸入，经小烟道、蓄热室（预热空气）、斜道进入燃烧室，与煤气混合后燃烧。燃烧后产生的废气，上升至水平烟道经另一侧，燃烧室、斜道、蓄热室、小烟道、废气开闭器进入烟道从烟囱中排入大气。六、焦碳质量标准冶金焦质量按GB/T1996—2003《冶金焦碳》新标准简介。新标准中的抗碎强度由原标准M25又增加了M40，原因M40广为炼铁生产企业操作中应用：修改了挥发分指标；增加了反应性和反应后强度指，新标准更具有代表性，同时，还可与国际接轨。冶金焦碳质量标准指标等级粒度/mm＞40＞2525—40灰分Ad/%一级≤12.00二级≤13.50三级≤15.00硫分St.d/%一级≤0.60二级≤0.80三级≤1.00M25/%一级≥92.0按供需双方协议二级≥88.0三级≥83.014抗碎强度M40/%一级≥80.0二级≥76.0三级≥72.0耐磨强度M10/%一级M25时：≤7.0；M40时：≤7.5二级≤8.5三级≤10.5反应性CRI/%一级≤30——二级≤35三级——反应后强度CSR/%一级≥55二级≥50三级——挥发分Vdaf/%≤1.8水分Mt/%4.0±1.05.0±2.0≤12.0焦抹含量/%≤4.0≤5.0≤12.0注：百分号为质量分数七、主要工艺条件1、设计结焦时间为22.5h。2、代表火道：机侧9眼，焦侧20眼。3、代表火道温度最高不超过1410℃，最低不低于1180℃；全炉所有火道任一点温