煤炼焦工艺的进展

炼焦工艺的发展1目录前言................................................................2第一章炼焦的背景及意义.........................................31.1炼焦的必要性...............................................3一、炼焦配煤与焦炭的成焦机理.................................3二、炼焦配煤对焦炭生产上的影响...............................41.2焦炭的性质、分类及其应用...................................5一、物理性质.................................................5二、化学性质及成分...........................................5三、焦炭的分类...............................................5四、焦炭的应用...............................................71.3炼焦的过程..................................................7一、炼焦原理.................................................7第二章炼焦工艺的进展............................................112.1炼焦原料的选择--配煤......................................11一、炼焦煤的划分............................................11二、配煤的基本要求..........................................122.2捣固炼焦反应机理...........................................14一、捣固炼焦的定义..........................................14二、捣固炼焦的机理..........................................14三、捣固焦对煤料的要求......................................15四、捣固炼焦存在的问题与改进措施............................152.3焦炉的反应工艺............................................16一、炼焦工艺................................................16二、炼焦工艺主要设备........................................172.4炼焦工艺新技术............................................18一、原料煤的预处理技术......................................18二、采用焦炉加热自动控制系统................................19三、引进新型熄焦工艺........................................20第三章结语.......................................................21致谢...............................................................21参考文献...........................................................21炼焦工艺的发展2前言焦炭广泛用于高炉炼铁、冲天炉熔铁、铁合金冶炼和有色金属冶炼等生产，作为还原剂、能源和供炭剂，也应用于电石生产、气化和合成化学等领域作为原料。据统计，世界焦炭产量的90％以上用于高炉炼铁，冶金焦炭已经成为现代高炉炼铁技术的必备原料之一，被喻为钢铁工业的“基本食粮”，具有重要的战略价值和经济意义。我国是传统的焦炭生产和出口大国，近年来焦炭产量一直占世界焦炭产量的50％左右，出口量占世界贸易量的60%左右，根据中国炼焦行业协会的统计，我国2007年和2008年焦炭产量分别达到3.3亿吨和3.27亿吨，出口为1400万吨和213万吨，焦炭是我国目前为数不多排世界第一位的、具有重要影响力的资源型产品。由烟煤、石油、沥青或者其他液体碳氢化合物为原料，在隔绝空气的条件下干馏得到的固体产物都可称之为广义的焦炭。本文所指焦炭相对上述范围较小，是指以烟煤为主要原料，在隔绝空气条件下通过室式焦炉中加热至950～1050℃干馏形成而得到的固体产物，特征通常表现为质地坚硬、多孔、呈银灰色并有不同粗细裂纹的炭质固体块状材料，其真相对密度为1.8～1.95，堆积密度为400～520kg/m，肉眼可以观察到明显的纵横裂纹。根据原料煤的性质、干馏的条件不同，可以形成不同规格和质量的高温焦炭，其中用于高炉冶炼的称高炉焦，用于冲天炉熔铁的称铸造焦，用于铁合金生产的称铁合金用焦，还有非金属冶炼用焦（以上统称冶金焦），以及气化用焦、电石用焦等。山西具有得天独厚的煤炭资源，炼焦煤资源占全国50%，优质主焦煤占70%以上。80年代以来，在国民经济高速发展的拉动一下，山西炼焦业发展迅速。近两年山西焦炭年产量约4500万t，占全国40%以上。但是由于资金短缺，山西炼焦业的发展是以污染严重的土焦起步，投资低廉的改良焦炉替代为主体。为了不断提高炼焦业的经济效益，山西焦化业在政府部门引导下始终将进行焦炉改造、升级作为提高炼焦业经济技术发展水平和污染防治能力的大事来抓！炼焦工艺的发展3第一章炼焦的背景及意义1.1炼焦的必要性一、炼焦配煤与焦炭的成焦机理1.迄今为止尚没有一项指标能够全面说明单种煤对焦炭强度的最终影响因为炼焦配煤时，影响焦炭质量的指标太多，因此这些指标都会对焦炭质量的精度有所影响。焦化企业对常规的炼焦指标进行分析后，通过对一些经过引进后，并加以优化的煤岩，通过煤炭的优化后，对结焦性质进行分析，对这二种不同的配煤方法在功能上进行研究。分析检测煤岩的结构，对于单一煤的性质所得出的质量分析结果有很重要的作用。煤的炼焦性质是通过检测单一煤种而得来的，技术方面上，应该进行合理的配煤评价，并且在同种煤的性质作用等，关联到焦煤的强度上、不同种类的煤之间的配煤结果，作为主要配煤判断依据。2.焦炭结构是在焦炭的树脂里形成的通过磨光与抛光以后，可以在显微镜下看到其结构。焦炭的结构是有结构单元、有序度的，尤其是最基本的结构。对于这些研究试验，主要包括同批次不同煤样、相同煤样的结果比对，焦化企业需要设立规范化的实验室，用于实际生产的产品检测，兼有工艺研究的职能。除一般的管理措施外，为及时、充分发挥专业实验室的技术优势，通过比对试验，不仅规范了实验室的检测操作，还着重强调试验结果，在新系统配置强度高但容惰能力普通的焦煤，它需要通过对瘦煤的分配量上进行适合的控制。对生产过程中的三配比的原则进行遵循，一些高而大的炉子需要使用焦煤的强度较高，但硫分略有宽松。焦化厂根据不同系统对焦炭质量的不同要求，在工艺研究的基础上合理资源配置。3.要将容惰能力上较强的焦煤多与瘦煤进行搭配，与此同时，对硫含量高的煤在配比上进行严格的控制。由于煤性质的不同，在合理配置资源的配比程度上，还有对于焦炭的质量上的各种要求都是不同的。一些较小的高炉在焦炭的强度要求上比较一般，可是它需要含硫量较低的煤。煤炭资源有一个季节性，通常在上半年，它的质量与供应量都比较稳定，可以看到，通过上半年的合理配比生产，可以取得较好的产出质量。在下半年的生产中，因为煤炭资源发生变化且来炼焦工艺的发展4量不稳定，技术条件下降等原因，为保证焦炭质量不受影响，该配比也随之调整。二、炼焦配煤对焦炭生产上的影响1.因为炼焦配煤所指的焦煤，实际上是指挥发分低跟粘结性中等的煤，和粘结性强的煤，因此要在工艺的研究上来进行配煤结构的优化，进而提供比较科学的依据以及准确的实验数据。在焦炉所进行投产的初期，很多原料煤在进厂时的各项分析指标表现为合格，可是在配合煤的指标上出现波动，从而令煤在焦炭的质量上出现超标问题。在生产过程中对炼焦配煤生产系统的各个环节进行排查，出现差异的原因是在配煤取煤环节上的失误所造成的。焦煤挥发的百分数在21~27%之间；粘结指数大于20~65%；另一个生产过程中常见的指数是，焦煤的粘结指数在50~65%间。焦煤的挥发的百分数在20~28%之间，这二种情况下，胶质层在厚度低于25的焦煤通过加热，可以使焦煤的受热稳定，并且产生非常高的胶质体，因而，所炼出的焦炭质量都很好。2.不同种类的煤，炼制出的焦炭是不同的焦煤的结焦性特别好，可以单独炼焦，肥煤单独炼出的焦炭熔融性好，耐磨性大，但是产生的横裂纹多，气孔率高，焦炭易碎。气煤不可以单独炼焦，其炼出的焦炭收缩度大，裂纹多。瘦煤炼出的焦炭熔融性差，耐磨性小，易破碎。贫煤不粘结或是微粘结，只能作为瘦化剂掺混炼焦。基于上面所说，除了焦煤跟肥煤可以单独炼出合格的焦炭外，其它煤种炼出的焦炭质量不理想。但是主焦煤储量只占6%左右，肥煤也只占到5%，况且这两种煤价格都比较贵。因此就需要合理的将这些煤种进行配合炼焦，这样既能炼出质量更好的焦炭，而且大大降低了炼焦成本，同时也节约了稀有炼焦煤种。假设焦化厂现有2座生产焦炉，年产焦炭量为60万吨，那么在这些产量下≤10mm的焦粉大概有3.5×104吨，约占到了总产产量的5.7%，但是这些焦粉是不适用于炼铁的，它们的价格低而且也不畅销，一旦被积压下来，在环境污染上就是一个难题。如果焦化企业单个工厂每年需进行采购约85万吨的原料煤，需要使用约2.8亿元的资金，单焦粉就消耗了约1600万。因此在生产中，如何降低焦粉的产量，显得至关重要，所以优化配煤参数就成了焦化企业的关键所在。根据煤的结焦原理和煤岩的介绍，煤主要由活性物还有惰性物这两个部分而炼焦工艺的发展5组成的，如果煤里面的活性物，还有它的惰性物可以在组分的含量上达到某一优化比例，那么焦炭强度就会达到最好，可以有效减少焦粉的产量。因此焦化企业在生产上，做好配煤控制是非常重要和必要的。1.2焦炭的性质、分类及其应用一、物理性质焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下：平均比热容为0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）热导率为2.64kj/（mhk）（常温），6.91kj/（mhk）（900℃）；着火温度（空气中）为450-650℃；干燥无灰基低热值为30-32KJ/g；二、化学性质及成分焦炭的化学成分包括有机成分和无机成分两大部分。有机成分是以平面炭网为主体的类石墨化合物，其他元素氢、氧、氮和硫与炭形成的有机化合物，则存在于焦炭挥发分中，无机成分是存在于焦炭的各种无机矿物质，以焦炭灰成分表征其组成。焦炭的化学成分主要用焦炭工业分析和焦炭元素分析来测定。（1）按焦炭元素分析，焦炭成分为：炭82％～87％，氢1％～1.5％，氧0.4％～0.7％，氮0.5％～0.7％，硫0.7％～1.0，磷0.01％～0.25％。（2）（2）按焦炭工业分析，其成分为：灰分10％～18％，挥发分1％～3％，固定碳80％～85％。可燃基挥发分是焦炭成熟度的重要标志，成熟焦炭的可燃基挥发分为0.7%～1.