焦化生产工艺、生产过程和主要设备

焦化生产工艺、生产过程和主要设备焦化厂有9个生产车间，分别为备煤车间、一号炼焦车间、二号炼焦车间、运焦车间、一回收车间、二回收车间、热力车间、维修车间和精制车间。焦化厂主要生产车间：备煤车间、炼焦车间、煤气净化车间及其公辅设施等，各车间主要生产设施如下表所示：序号系统名称主要生产设施1备煤车间煤仓、配煤室、粉碎机室、皮带机运输系统、煤制样室2炼焦车间煤塔、焦炉、装煤设施、推焦设施、拦焦设施、熄焦塔、筛运焦工段(包括焦台、筛焦楼)3煤气净化车间冷鼓工段(包括风机房、初冷器、电捕焦油器等设施)；脱氨工段(包括洗氨塔、蒸氨塔、氨分解炉等设施)；粗苯工段(包括终冷器、洗苯塔、脱苯塔等设施)4公辅设施废水处理站、供配电系统、给排水系统、综合水泵房、备煤除尘系统、筛运焦除尘系统、化验室等设施、制冷站等3、炼焦的重要意义由高温炼焦得到的焦炭可供高炉冶炼、铸造、气化和化工等工业部门作为燃料和原料；炼焦过程中得到的干馏煤气经回收、精制可得到各种芳香烃和杂环混合物，供合成纤维、医药、染料、涂料和国防等工业做原料；经净化后的焦炉煤气既是高热值燃料，也是合成氨、合成燃料和一系列有机合成工业的原料。因此，高温炼焦不仅是煤综合利用的重要途径，也是冶金工业的重要组成成分。政策性风险煤炭是我国最重要的能源之一,在国民经济运行中处于举足轻重的地位,焦化行业属于国家重点扶持的行业。为建立大型钢铁循环结构，在钢铁的重要生产基地和炼焦煤生产基地建设并经营现代化大型焦化厂符合我国产业政策和经济结构调整方向,也是焦化工业发展的一个前景。五、原料煤的准备备煤车间的生产任务是给炼焦车间提供数量充足、质量合乎要求的配合煤。其工艺流程为：原料煤→受煤坑→煤场→斗槽→配煤盘→粉碎机→煤塔。1、煤的接收与储存原料煤一般以汽车火车的方式从各地运输过来，邯钢焦化厂的原料煤主要来自邢台的康庄、官庄，峰峰和山西等地。当汽车、火车到达后，与受煤坑定位后，用螺旋卸煤机把煤卸到料仓里，当送料小车开启料仓开口后，用皮带把煤料运到规定位置。注意：每个料仓一次只能盛放同一种类别的煤。为了保证焦炉的连续生产和稳定焦炉煤的质量，应根据煤质的类别用堆取料机把运来的煤卸放在煤场的各规定位置。邯钢焦化厂的备煤车间用的气煤、肥煤、焦煤和瘦煤四种，按规定分别堆放在煤场的五个区。2、煤原料的特性及配煤原则①气煤气煤的煤化程度比长焰煤高，煤的分子结构中侧链多且长，含氧量高。在热解过程中，不仅侧链从缩合芳环上断裂，而且侧链本身又在氧键处断裂，所以生成了较多的胶质体，但黏度小，流动性大，其热稳定性差，容易分解。在生成半焦时，分解出大量的挥发性气体，能够固化的部分较少。当半焦转化成焦炭时，收缩性大，产生了很多裂纹，大部分为纵裂纹，所以焦炭细长易碎。在配煤中，气煤含量多，将使焦炭块度降低，强度低。但配以适当的气煤，可以增加焦炭的收缩性，便于推焦，又保护了炉体，同时可以得到较多的化学产品。由于中国气煤储存量大，为了合理的利用炼焦煤的资源，在炼焦时应尽量多配气煤。②肥煤肥煤的煤化程度比气煤高，属于中等变质程度的煤。从分子结构看，肥煤所含的侧链较多，但含氧量少，隔绝空气加热时能产生大量的相对分子质量较大的液态产物，因此，肥煤产生的胶质体数量最多，其最大胶质体厚度可达25mm以上，并具有良好的流动性，且热稳定性也好。肥煤胶质体生成温度为320℃，固化温度为460℃，处于胶质体状态的温度间隔为140℃。如果升温速度为3℃/min，胶质体的存在时间可达50min，因此决定了肥煤黏结性最强，是中国炼焦煤的基础煤种之一。由于挥发性高，半焦的热分解和热缩聚都比较剧烈，最终收缩量很大，所以生成焦炭的类问较多，又深又宽，且多以横裂纹出现，故易碎成小块，耐磨性差，高挥发性的肥煤炼出的焦炭的耐磨强度更差一些。肥煤单独炼焦时，由于胶质体数量多，又有一定的黏结性，膨胀性较大，导致推焦困难。在配煤中，加入肥煤后，可起到提高黏结性的作用，所以肥煤是炼焦配煤中的重要组分，并为多配入黏结性较差的煤提供了条件。③焦煤焦煤的变质程度比肥煤稍高，挥发性比肥煤低，分子结构中大分子侧链比肥煤少，含氧量较低。热分解时产生的液态产物比肥煤少，但热稳定性更高，胶质体数量多，黏性大，固化温度较高，半焦收缩量和收缩速度均较小，所以炼焦出的焦炭不仅耐磨强度高、焦块大、裂纹少，而且抗碎强度也好。就结焦性而言，焦煤是最好的能炼制出高质量焦炭的煤。配煤时，焦煤的配入量可在较宽的范围内波动，且能获得强度较高的焦炭。所以配入焦煤的目的是增加焦炭的强度。④瘦煤瘦煤的煤化程度较高，是低挥发性的中等变质程度的黏结性煤，加热时生成的胶质体少，黏度大。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭，但焦炭的熔融性很差，焦炭的耐磨性也差。在配煤时配入瘦煤可以提高焦炭的块度，作为炼焦配煤效果较好。为了保证焦炭的质量，利于生产操作，配煤应遵循以下原则：①配合煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应，保证炼出的焦炭质量符合规定的技术质量指标，满足用户的需求。②焦炉生产中，注意不要产生过大的膨胀压力，在结焦末期要有足够的收缩度，避免推焦困难和损坏炉体。③充分利用本地区的资源，做到运输合理，尽量缩短煤源的平均距离，便于车辆的调配，降低生产成本。④在尽可能的情况下，适当多配一些高挥发性的煤，以增加化学产品的产率。⑤在保证煤炭质量的前提下，应多配气煤等弱黏结性煤，尽量少用优质焦煤，努力做到合理利用中国的煤炭资源。3、配煤过程当需要哪种煤时，用堆取料机通过皮带把煤输送到斗槽里，斗槽里的煤再次通过皮带送向配煤盘按要求进行配煤。邯钢焦化厂配煤比一般为：气煤28%，焦煤45%，肥煤18%，瘦煤9%。在进行配煤时，邯钢焦化厂采用的是利用核子秤进行衰减，通过信号的转换传到电脑上进行控制的。信号控制流程为：Cs-137→煤料→（衰减）电离室→（惰性气体）电流→放大器、变送单元→称重频率信号、变速信号→电脑系统。4、煤的粉碎邯钢焦化厂备煤车间的原料煤的精细度为70%～80%，含义为＜3mm的煤料占总重量的百分数。在进入粉碎机之前，一部分达到原料煤细度的煤直接由皮带运往煤塔，另一部分未达标的由配煤工段运来的配合煤则先经除铁装置将煤料中的铁件吸净后进入粉碎机，再由皮带运往煤塔。在邯钢焦化厂的配煤车间用的是可逆锤式粉碎机，在粉碎机旁还设有除尘装置。5、备煤车间设备简介螺旋卸煤机：旋转机构、提升机构、走行机构、机架。堆取料机：取料机构、回转机构、变幅机构、悬臂皮带机、尾车、走行机构。斗槽；南斗槽供1#-4#焦炉有8个仓库每个仓库500吨；北斗槽供5#-6#焦炉，有8个仓库每个仓库500吨。配煤盘：圆盘、刮料机、加减套筒、减速机、电机。粉碎机：转子、锤头。六、炼焦所谓高温炼焦，就是煤在隔绝空气加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等过程最终得到焦炭。1、炼焦生产工艺流程由备煤车间送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管、桥管进入集气管。约700℃左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至90℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经过吸煤气管送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热室，又格子赚把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。2、焦炉结构分析焦炉结构的变化与发展主要是为了更好的解决焦饼高向与长向的加热均匀性，节能降耗、降低投资成本，提高经济效益。为了保证焦炭、煤气的质量和产量，不仅需要有合适的配煤比，而且要有良好的外部条件，而合理的焦炉结构就是用来保证外部条件的手段。为此，需从焦炉结构的各个部位加以分析。邯钢焦化厂采用的是JN43-58-Ⅱ型焦炉和JN43-80型焦炉。现代焦炉炉体最上部是炉顶，炉顶之下为相间配置的燃烧室和炭化室，炉体下部有蓄热室和连接蓄热室和燃烧室的斜道区，每个蓄热室下部的小烟道通过交换开闭器与烟道连接。烟道设在焦炉基础内或基础两侧，烟道末端通向烟囱。因此焦炉由三室两区组成，即炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶区和基础部分。因为JN43-80型焦炉是在JN43-58-Ⅱ型焦炉的基础上，通过多年的生产实践，进一步完善改进而来的，所以下面以JN43-58-Ⅱ型焦炉为例将焦炉的以上部分做下分析。1）炭化室炭化室是接受煤料并对装炉煤料隔绝空气进行干馏焦碳的炉室，一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之间，顶部由3-4个加煤孔，并有1-2个导出干馏煤气的上升管，它的两端为内衬耐火材料的铸铁炉门。JN43-58-Ⅱ型焦炉的炭化室尺寸分为两种宽度，即平均宽为407mm和450mm两种形式，炭化室全高为4300mm，全长为14080mm，有效长为13350mm，炭化室的有效面积为21.7m3,加热水平高度为800mm。2）燃烧室燃烧室位于炭化室两侧，是煤气燃烧的地方，煤气与空气在其中混合燃烧，产生的热量传给炉墙，间接加热炭化室中煤料，对其进行高温干馏。燃烧室一般用硅砖砌筑。JNⅡ型焦炉燃烧室宽度为736mm和693mm（包括炉墙），炉墙为厚度为100mm的带舌槽的硅砖砌筑。燃烧室属于双联火道带废气循环式结构，它有28个立火道组成，相邻火道的中心距为480mm，立火道隔墙厚度为130mm。其中成对的隔墙上部有跨越孔，下部取消了边火道的循环孔，防止了短路。立火道底部的两个斜道区出口设置在燃烧室中心线的两侧，在JN43-58-Ⅱ型焦炉基础上加大边斜道口的断面积，保证了两端炉头的供气量。3）蓄热室蓄热室作用就是利用蓄积废气的热量来预热燃烧所需的空气和贫煤气。JN43-58-Ⅱ型焦炉每个炭化室底部有两个蓄热室，一个为煤气蓄热室，另一个为空气蓄热室。它们同时和其侧上放的两个燃烧室相连。燃烧室正下方为主墙，主墙内有垂直砖煤气道，焦炉煤气由地下室煤气与主管经此道送入立火道底部与空气混合燃烧。由于主墙两侧气流导向，中间又有砖煤气道，压差大容易串漏。故砖煤气道系用内径为50mm的管砖，管砖外用带舌槽的异型砖交错砌成厚为270mm的主墙。蓄热室洞宽为321.5mm，内放17层九孔薄壁式格子砖。为使蓄热室长向气流均匀分布，采用扩散式箅子砖，配置不同孔径的扩散或收缩孔型，蓄热室隔墙均用硅砖砌筑，且其内表面衬有黏土砖。4）斜道区连接蓄热室和燃烧室的通道为斜道区，它位于蓄热室顶部和燃烧室底部之间，用于导入空气和煤气，并将其分配到每个立火道中，同时排除废气。燃烧室的每个立火道与其相应的斜道相连，当用焦炉煤气加热时，由两个斜道送入空气和导出废气，而焦炉煤气由垂直砖煤气道进入。当用贫煤气加热时，一个斜道送入煤气，另一个斜道送入空气，换向后两个斜道均导出废气。斜道口布置调节砖，在确定斜道断面尺寸时，一般应使斜道口阻力占上升气流斜道总阻力的2/3-3/4；为了保持炉头温度，应使炉头斜道出口断面比中部大50%-60%；斜道口的倾斜角一般不应低于30°，斜道断面逐渐缩小的夹角一般小于7°等等。5）基础平台基础平台位于炉体底部，它支撑整个炉体，炉体设施和机械的质量，并把它传到地基上。JN43-58-Ⅱ型焦炉基础为下喷式，又底板、顶板和支柱组成，用钢筋混凝土浇铸而成。为了减轻温度对基础的影响，焦炉砌体的下部与基础平台之间有4-6层红砖。6）炉顶区JN43-58-Ⅱ型焦炉炉顶区砌有装煤孔、上升管孔、看火孔、洪炉孔和拉条钩等。炉顶的实心部分由砌炉过程中的废耐火砖砌筑，炉顶表面用耐磨性好、能抵抗雨水侵蚀的缸砖砌筑。总之，JN43-58-Ⅱ型焦炉