chap6-1煤的转化之煤焦化

第六章煤炭转化第六章煤炭转化煤炭开采煤炭加工煤炭转化阶段1阶段2阶段3污染物处理阶段4筛分、破碎选煤、成型水煤浆煤炭焦化煤炭气化煤炭液化中国洁净煤技术加工利用阶段第六章煤炭转化6.1焦化煤的干馏指在隔绝空气条件下的加热作用。炼焦煤在隔绝空气的条件下进行干馏的过程。其产物主要有挥发性的气体(煤气、焦油气、蒸汽等)、不挥发性的液体(主要是煤焦油)和固体残留物——焦炭。第六章煤炭转化焦炭就是高温干馏经过干燥、热解、熔融、粘结、固化，收缩等阶段所得的固体残留物工业炼焦：分为高温干馏、中温干馏和低温干馏高温干馏：把煤粉隔绝空气加热到1000℃以上使煤发生复杂变化。中温干馏:把煤粉隔绝空气加热到700-800℃使煤发生复杂变化。低温干馏：把煤粉隔绝空气加热到500-600℃使煤发生复杂变化。第六章煤炭转化炼焦产品和产品的用途第六章煤炭转化炼焦产品和产品的用途焦炭的主要用途：1、炼铁炼铁主要设备——高炉高炉是中空的竖炉，由上至下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五段，高炉的炉身上口小，下口大形成倒锥状。炉料由铁矿石、熔剂和焦炭组成，生产中炉料从炉顶依次分批装入炉内，预热的高温空气(热风)由风口鼓入，焦炭在风口前激烈燃烧，释放出的热量为高炉冶炼过程提供热源。燃烧反应后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂。燃烧和还原反应生成的高温煤气穿过料层上升，对下降的炉料进行加热。炉料在下降过程中，矿石中的铁氧化物被还原成金属铁，在炉腹下部的高温区内，铁矿石和熔剂都将熔化、熔融，只有焦炭还以固态存在，焦炭的存在为炉内下部维持良好的透气性，因此在高炉内焦炭还起到高温填料的作用。第六章煤炭转化炼铁过程中焦炭的作用–燃烧反应发热提供热源–燃烧反应后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂–疏松骨架高温填料炼铁过程中焦炭的要求–内在水分小于6％–灰分在11％～15％之间–挥发分控制在0.9～1.6％之间–气孔率越低越好–全硫含量在0.5％以下–磷含量在0.02％以下–粒度范围25～80mm第六章煤炭转化2、铸造铸造过程中焦炭的作用–提供热量铸造过程中焦炭的要求–粒度大于80mm–气孔率小–反应性低–机械强度好3、气化气化过程中焦炭的作用–造气铸造过程中焦炭的要求–粒度小–气孔率大–反应性高第六章煤炭转化焦炉的结构和设备现代焦炉有多种型式，各不相同。焦炉主要是由三个部分构成炭化室：带有锥度的长方形空间，顶部有加煤孔和荒煤气出口，两侧有可以打开的门燃烧室：若干垂直的立火道，与炭化室锥度相同，方向相反，立火道分为供煤气和空气燃烧及供排燃烧产生的废气两组。每隔一段时间进行一次交换，维持加热均匀。蓄热室：在炭化室和燃烧室的下面，作用为回收燃烧室产生的废热，预热燃烧用的空气或煤气。靠格子砖交替吸热和放热实现。此外，附有加煤车、推焦车、导焦车和熄焦车等机械。第六章煤炭转化炼焦工艺1)配煤炼焦2)配型煤炼焦；3)捣固炼焦；4)煤干燥5)预热炼焦；6)型焦生产方法第六章煤炭转化配煤炼焦（一）配煤的意义配煤的目的在于使各种煤之间性质上取长补短，符合焦炉的生产要求，生产出满足质量要求的优质焦炭，并副产炼焦化学产品，实现煤炭资源的合理利用。冶金焦的质量要求是：灰分低、硫分少、强度高、各向异性程度大。这种要求在常规炼焦方法条件下，用单种煤炼焦是很难实现的。此外，由于煤种的相对储量、分布和开采能力的制约，不可能进行大规模的单种煤炼焦生产，特别是优质主焦煤的资源受限，工业上必须采用配煤炼焦以确保焦炭质量和合理利用煤炭资源。炼焦煤常用煤种：气肥焦瘦第六章煤炭转化（二）配煤主要质量要求（1）配合煤的灰分和硫分成焦过程中，煤料中的矿物质以灰分形式全部转入焦炭，而硫分部分残留在焦炭中，另一部分转化为气态硫化物进入煤气，极少量进入液体产物。（2）配合煤的粘结性指标煤的粘结性决定了煤的结焦性，煤粘结性指标较多，我国过去一直采用胶质层最大厚度Y作为粘结性指标，其合适的范围是：Y＝17～22mm。1975年以后，北京煤化所提出了粘结指数G指标，推荐采用该指标指导配煤，其合适范围是：G＝58～72。第六章煤炭转化（三）配煤工艺（1）先配后粉流程将单种煤，先按配煤比例的要求配合，然后再进行粉碎。该工艺流程简单、设备少、操作方便，粉碎过程兼作混匀操作，在焦化厂得到广泛采用。（2）分组粉碎(先粉后配)流程该工艺是将单种煤先粉碎，然后按比例配合均匀。该流程可按单种煤的性质和粉碎细度要求分别控制不同的粉碎程度，有助于提高焦炭质量。第六章煤炭转化配型煤炼焦配型煤炼焦是在炼焦装炉煤料中按一定比例配入成型煤进行炼焦的技术。其基本原理是：配入成型煤块后，提高了装炉煤料的密度。这样可降低炭化过程中半焦的收缩，从而减少焦炭的裂纹，提高焦炭的强度；型煤块中配有一定量粘结剂，从而改善煤料的粘结性能，对提高焦炭质量有利；成型煤中煤粒相互接触远比粉煤紧密，从而显著地提高了型块煤料的结焦性能。高密度型块与粉煤配合炼焦时，在软化熔融阶段，型块本体产生的膨胀，对周围煤料施加压紧作用，促进了煤料颗粒间的胶结，使焦炭结构更加致密，强度提高。第六章煤炭转化捣固炼焦捣固炼焦是在炉外将煤粉捣实成饼后推入炭化室的侧装炉炼焦工艺。捣固炼焦具有以下优点：1）在使用同样的配煤比之下，捣固炼焦的焦炭质量比常规顶装煤炼焦有所改善和提高；2）扩大炼焦煤源，可以多配入高挥发分煤和弱粘结煤，生产高炉用焦，也可掺入焦粉和石油焦粉生产优质高炉用焦和铸造用焦，还可全部采用高挥发分煤生产气化焦；3)焦炭产量提高，捣固炼焦的装炉煤堆比重增加的倍数大于结焦时间延长的倍数，故焦炭产量增加。第六章煤炭转化煤干燥炼焦煤干燥后炼焦，是将装炉煤干燥至水分4%～5%后，再装炉炼焦。由于水分降低，降低了煤料间水分表面张力，增加了煤料颗粒之间的润滑，可以提高装炉煤的堆比重。又因为水分降低，结焦时间缩短，炼焦速度提高，改善了煤料的粘结性，提高了焦炭的质量和产量，降低炼焦耗热量，而且也可以降低火道温度以减少NOx排放量，同时也减少了焦化厂的剩余氨水量，减少污水处理量。第六章煤炭转化煤预热炼焦煤预热炼焦，是指炼焦煤料在炉外预热到200℃左右，然后装入炭化室内的炼焦。煤预热炼焦的优点是（1）煤预热炼焦可以增加黏结性较差的气煤的用量，改善焦炭质量；（2）煤预热炼焦可以缩短结焦时间，提高焦炉的生产能力，煤料预热到250℃装炉，可以使焦炉的生产能力增加35%以上；（3）煤料中无水分蒸发吸热，炼焦耗热量可以约降低10%；（4）煤料预热后不含水分，这样可大大减少焦化厂剩余氨水量和外排废水处理量。第六章煤炭转化型焦生产型焦是利用非粘结性煤，通过不同的工艺成型后，再进一步炭化制成型焦，用以代替普通冶金焦。正在研究开发的型焦方法有许多种。型焦成型工艺按成型时煤料状态可分为冷压成型和热压成型。前者煤料在远低于塑性状态温度下成型，后者煤料在塑性状态温度下成型。第六章煤炭转化四、炼焦化学产品的回收与煤气的净化煤在炼焦时产生的气体和液体产物全部转入荒煤气。荒煤气呈褐色或棕黄色，经冷却后，可从焦炉煤气中分离出焦油、粗苯、硫铵或氨等产品。煤经过高温干馏后主要产品产率如下表。第一节煤炭焦化产品焦炭净焦炉煤气焦油化合水粗苯氨其它产率（对干煤wt%）70～7815～193～4.52～40.8～1.40.25～0.350.9～1.1第六章煤炭转化第一节煤炭焦化净化后焦炉煤气中主要成分如下表所示。名称净焦炉煤气组成，体积%组分H2CH4CON2CO2CnCmO2含量54～5924～285.5～73～51～32～30.3～0.7炼铁原料原理设备化学反应铁矿石、焦炭、石灰石、空气在高温下，用还原剂将铁从铁矿石中还原出来炼铁高炉C+O2==CO2CO2+C==2COFe2O3+3CO=2Fe+3CO2CaCO3==CaO+CO2CaO+SiO2==CaSiO3返回第六章煤炭转化返回第六章煤炭转化第六章煤炭转化焦炉出焦第六章煤炭转化第六章煤炭转化炼焦第六章煤炭转化炼焦炉焦炉炼焦焦炉出焦返回