焦化工艺篇_分类

动漫新闻 2020-05-2387未知admin

  ℃),经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段,最终产生焦炭和荒煤气的一种生产工艺。

  2.1.1煤的基准:在煤质中得到的煤质指标,根据不同的基准来表示。煤质中常用的“基”有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基。

  气煤(QM):属于煤化程度较低、挥发份较高的烟煤。气煤分为四组,其中以45#、34#气煤较好,45#是Vdaf大于37%,G大于65,Y值不大于25mm,其特点是挥发份特别高,而粘结性较强;34#气煤的Vdaf大于28%到37%,G大于50到65,其特点是粘结性中等而挥发份稍高。气煤单独炼焦时炼出的焦炭呈细长形,有较多的纵裂纹,易碎,其强度和耐磨性均较差,但炼焦时能产生较多的煤气、焦油与其它化工产品,多数作配合煤用于炼焦。

  气肥煤(QF): 是煤化程度和气煤相近、挥发份高、粘结性强的烟煤。单独炼焦时能产生大量的胶质体和煤气,因为析出的气体多,不能生成致密、度的焦炭,通常用作炼焦配煤。

  1/3焦煤:属煤化程度中等,性质介于气煤、肥煤与焦煤之间的过渡煤种,是中等或较高挥发份的较强粘结性煤。单独炼焦时炼出的焦炭强度较高,是配煤炼焦的好原料。

  肥煤:肥煤是煤化度中等的烟煤。受热到一定温度能产生较多的胶质体,且有极强的粘结性。单独炼焦时,能产生熔融良好的焦炭,焦炭耐磨性特别好。但焦炭有较多的横裂纹,焦根部分有蜂焦,其抗碎强度比焦煤炼得的焦炭要差,是配煤炼焦的重要煤种。

  焦煤:是烟煤中煤化程度中等或偏高的一类煤,中等挥发份和有较好的粘结性。受热后能产生热稳定性好的胶质体。单独炼焦时,可熔融性好,块度大、裂纹少、抗碎强度高、耐磨性好的焦炭,是一种优质的炼焦用煤。15、25焦煤结焦性特别好,可单独炼出合格的冶金焦。

  瘦煤:瘦煤是烟煤中煤化程度较高、挥发份较低的一类煤。受热后能产生一定数量的胶质体,单独炼焦时,炼出的焦炭熔融性差、耐磨性不好、裂纹少、块度较大的焦炭。我国的瘦煤资源很少,一般作为配煤炼焦的原料。

  灰分:灰分在焦炭中是一个非常有害的组分。煤的灰分全部到焦炭中去,使焦炭的含炭量减少,致使高炉中铁水温度下降,渣量增多,为了使渣量易于排出,要添加更多的助溶剂,同时增加焦比,降低高炉的生产效率。另外,焦炭的灰分中含有一些矿物质,如Na2O、K2O等,对焦炭与CO2反应具有催化作用,对焦炭的反应性和反应后强度有很大影响。

  硫分:煤中的硫大约有80-85%黑心化到 焦炭中去,焦炭的硫会严重影响生铁的质量。在高炉中,硫要靠炉渣排出,这就要增加溶剂,使炉渣的碱度和渣量提高,同时降低高炉的生产效率。而且硫对还有很大影响。

  挥发份:煤的挥发份是表征煤的变质程度的一个重要指标,炼焦配合煤的挥发份最好在28%左右。

  水份:装炉煤的水份对炼焦生产和焦炭的质量有一定影响。例如,水份含量会影响装炉煤的堆密度,从而影响焦炭的强度。另外,影响焦炉的耗热 量及生产操作等。

  粘结指数(G):它是表征煤的粘结能力的指标。它对焦炭的冷、热强度均有很大影响。是炼焦配煤的主要参考指标。

  胶质层厚度(Y)。它是指煤在加热过程中,形成胶质体过程中瞬间所产生胶质体的最大量。它也是指导炼焦配煤的一个主要指标。

  除上述几个主要指标外,奥亚膨胀度(b)、基氏流动度、坩埚膨胀序数(CSN)、煤的岩相组成及镜质组最大反射率等。

  煤的粉碎细度:粉碎细度主要影响到装炉煤的堆密度,另外,对配合煤的粘结性也有一定影响,粒度细,煤的比表大,粘结性变差。但如果粒度太粗,大颗粒的惰性物质易在焦炭中形成裂纹中心,影响焦炭的强度。

  煤要尽可能单独堆放,避免混堆;煤堆与煤堆之间要保持2米以上的间距;每一个煤种煤至少应堆两堆,且不位与同一跨内;堆取煤要采用平铺直取;煤的存放时间不宜过长;在夏季,对存放时间较长的煤,经常检查煤堆温度,避免煤的氧化变质和自燃。

  3.2、配煤:①尽可能焦炭质量达到的指标;②不会产生对炉墙有的膨胀压力和引起推焦因难;③在满足焦炭质量的前提下,尽可能多配高挥发份的气煤,降低配合煤成本;④在焦炭质量的前提下,尽可能节约焦煤、肥煤等优质资源,合理利用我国的煤炭资源;⑤尽可能降低配煤中的灰分和硫分;⑥力求达到配煤质量稳定,有利于生产和操作。⑦配煤要准确,按频次跑盘检查。

  炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区和炉顶区组成。炭化室是煤空气干馏的地方;燃烧室是煤气燃烧的地方,每一个燃烧室有32个火道组成;斜道区位于蓄热室与燃烧室之间,是连接两者的通道。蓄热室位于炉体的下部,其上经斜道同燃烧室相连,其下经废气盘分别同烟道、贫煤气管道和大气相同。蓄热室用来回收焦炉燃烧废气的热量并预热贫煤气和空气。炉顶区是指炭化室盖顶砖以上的部位,设有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔及拉条沟等。

  装煤要求装满、装实、装平和装匀。装煤不满不仅影响焦炭产量,且使炉顶空间温度升高,加速粗煤气的裂解和沉积炭的形成,易造成推焦困难和堵塞上升管。但装煤也不宜过满,以防堵塞装煤孔,使粗煤气导出困难而大量冒烟冒火,装煤过满还会使上部供热不足而产生生焦,这两种情况都 会影响焦炭质量。装实不但可以增加装煤量,还有利于改善焦炭质量。装平,以利于粗煤气的畅通导出。装匀,以焦炭产量和炉温稳定。

  出焦,出焦前要先观察焦饼收缩和成熟情况,推焦过程中时刻注意推焦电流的变化,出现推焦困难后要组织原因。

  装煤和出焦要严格按计划进行。为评定推焦操作的均匀性,用推焦计划系数K1和推焦执行系数K2。

  每次推焦后,应清扫炉门、炉框、板、小炉门等上的积炭和焦油渣,以确保炉门严密。

  分干法熄焦和湿法熄焦。湿法熄焦主要要注意控制焦炭水份。接焦要均匀,喷洒要均匀,熄焦时间要严格按执行,熄焦后熄焦车应停留30s,在焦台上应尽可能多停留一段时间。

  干法熄焦是用惰性气体氮气来将焦炭熄灭并冷却,同时将惰性气体回收的热量传给蒸汽锅炉用于发电。干法熄焦可大大改善焦炭质量。这是由于焦炭在干熄过程中缓慢冷却,降低了内部的热应力,网状裂纹减少,气孔率低,因而机械强度提高,真密度也增大。此外,干熄焦过程不发生水煤气反应,焦炭表面有球状组织覆盖,内部闭气孔多,故耐磨性改善,反应性降低。干熄过程中料层相对运动,增加了焦块间的相互摩擦和碰撞,起到了焦炭的整粒作用,故块度均匀性提高。焦炭在预存室中保温相当于在焦炉中的焖炉,进一步提高了焦炭成熟度,使其结构致密化,也有利于降低焦炭的反应性,提度。

  要筛分效率,供料连续均匀,筛板经常检查,不堵眼、筛板不损坏。炉前焦库、筛焦楼保持高料位。

  焦炉燃烧室的火道数量较多,为了均匀加热和便于检查、控制,每一个燃烧室的机、焦侧各选择一个火道作为测温火道,其温度分别代表机、焦两侧温度,这两个火道称为测温火道和标准火道。其所测得的实际温度称为直行温度。为全炉各燃烧室温度均匀,各测温火道温度与同侧直行温度的平均值不应超过±20℃,边炉相差不超过±30℃,超过此值的测温火道为温度不合格火道,并以均匀系数K均表示:

  K均=[(M-A机)+(M-A焦)]/2M M---焦炉燃烧室数 A机、A焦-----机、焦侧测温火道温度不合格数。

  直行温度不但要求均匀,还要求直行温度的平均值保持稳定,并用安定系数K安考核。

  K安=〔2N-(A'机+A'焦)〕/2N N----直行温度的测量次数 A'机、A'焦-----全炉机、焦测直行平均温度与加热制度的该测标准温度相差超过±7℃的测量次数。

  同一燃烧室的各火道温度,称为横排温度。每一个燃烧室各火道温度,应当由机侧向焦侧逐渐增高,要求从机侧第2火道至焦侧第2火道的温度均匀上升。横排温度均匀系数=(考核火道数-不合格火道数)/考核火道数

  燃烧室两端的炉头火道,由于散热量大,温度较低。为防止炉头焦炭不熟,以及装煤后炭化室头部降温过多,引起炉砖开裂变形,一般要求边火道温度低于标准温度的值在100℃以内。为评定炉头温度的好坏,要求每一个炉头温度与该侧炉头平均温度差不超过±50℃。

  为防止因蓄热室高温而将格子砖烧熔,应严格控制蓄热室温度。对于硅砖蓄热室,其顶部温度应控制在1320℃以下。在一般情况下,蓄热室的高温事故应不容易发生,但是,当炭化室窜漏,荒煤气被抽到蓄热室内燃烧,砖煤气道煤气漏入蓄热室内燃烧,立火道煤气燃烧不充分,继续到蓄热室燃烧以及废气循环发生短等等,仍可能引起蓄热室高温事故,特别是当炉体衰老时容易出现上述情况。故应加强对蓄热室温度及串漏忣况的检查监督。(一般低于立火道温度150℃)

  小烟道温度即废气排出温度,它决定于蓄热室格子砖型 式、蓄热、炉体状态和调火操作等。

  炉顶空间温度是指炭化室顶部空间荒煤气温度。顶空间温度应控制在800±30℃,且不应超过850℃。炉顶空间温度与装煤、平煤、调火操作以及配煤比有关。它对化产品产量与产率以及炉顶石墨的生长有直接关系。

  焦饼中心温度是焦炭成熟的指标。焦饼中心温度要达到1000±50℃时焦饼已成熟。

  7.1 集气管压力:是根据吸气管正下方炭化室底部压力在结焦未期不低于5Pa来确定的。

  7.2 看火孔压力:看火孔压力应保持在-5Pa~+5Pa。如果看火孔压力过大,不便于观察火焰和测量温度,而且炉顶散热也多;如果压力过小即负压过大时,冷空气被吸入燃烧系统,使得火焰燃烧不正常。

  分烟道吸力的波动会直接影响蓄热室顶部吸力,因此,控制的分烟道吸力大小应尽量使蓄热室顶部吸力稳定。

  作为冶金焦炭供给高炉炼铁生产,焦炭水分波动主要是给高炉入炉焦炭重量的称量造成误差,带来炉况波动,焦炭水分过大还会将焦粉带入高炉使高炉冶炼时透气性不好,所以保持焦炭水分稳定能为高炉炉温稳定创造条件,一般湿熄焦要求焦炭水分控制在4—6%。

  焦炭主要组成是碳和灰分,焦炭含碳愈高则含灰就愈少,在高炉冶炼中灰分是有害物质,吸收热量变成炉渣排出。也就是说焦炭中的灰分越高,炼铁的焦比就越高。一般焦炭灰分波动1%,高炉的焦比要波动2.5—3.0%,焦炭灰分的高低,主要取决于原料煤的灰分,煤的灰分在炼焦过程中也是完全转入焦炭中,另外在炼焦生产过程中混入杂质和炼焦不良操作,也会增加焦炭中灰分,炼铁要求焦炭中灰分愈少愈好。

  焦炭挥发分是焦炭被二次加热后,气态析出物的含量,这种含量取决于煤料的变质程度和焦饼最终温度,一般将焦炭挥发分视作焦炭成熟程度的标志。但也不能完全作成熟标志,就是焦饼完全成熟时焦炭的挥发分也含有1.0%左右,这是因为成熟的焦炭它可以吸附CO和O2,在试样干燥后,仍会吸收空气中水气,这些少量水气也是挥发分。在炼焦过程中,未被挥发出来的C、H化合物是极少的,因为在一定温度下,C、H化合物各种形态必然以挥发出,冶金焦新国标:Vd≤1.8%。

  焦炭的固定碳是煤经过高温干馏后残留的固态可燃物质,它是焦炭中的主要可燃成分,含碳(C)愈高就表明焦炭热值愈高,使用价值就愈大,它的工业计算方法:Fc=100-(Vd+Ad)%

  焦炉生产出的焦炭,经过筛焦系统分级后,应达到GB1996—2003标准,焦炭块度种类要求即:

  各级产品具有不同粒度组成。高炉用主要是25mm的冶金焦,所谓冶金焦率就是25mm粒度焦炭占焦炭试样总重的百分数为冶金焦率,余下的为冶金的焦末含量指标。

  焦炭的机械强度是冶金焦物能的最重要指标,评定焦炭机械性能多种试验方法,目前大都选择转鼓试验。采用米库姆焦炭在转鼓内的机理:

  米库姆转鼓测定得到的两个指标:M10、M40(或M25)确能很好地表示焦炭的耐磨强度和抗碎强度,也就是我们称之为焦炭机械强度。M10、和M40两个指标既是两个互不相干的因素过程造成的,又是有相关联的,因为一方面是因存的裂纹而破碎成小块时可能产生小于10mm的,也就作为M10考核了。另一方面,因转鼓试验结果得到各粒级的焦炭总和必须等于100%,则M10的波动大了,必然会影响M40指标。

  (1)焦炭水份过大能使焦粉粘在大块焦上,影响M10、和M40指数失真,所以要求试验应将焦样水份控制在5%以下。

  (2)转鼓检验焦炭质量是一种经验性的方法,从试验取样、称量、入鼓、出鼓、筛分等操作方法都应在严格的条件下进行结果才真实可靠,所以存在着不同操作人员是有误差的。

  (3)对块度相对较小,耐磨性又差的焦炭M10、和M40指标也会失线焦炭的物理化学性质

  焦炭的物理化学性质有两项指标表示,即:焦炭的反应性和焦炭的反应后强度,这两项指标都影响高炉生产,在冶金焦炭质量新标准中:一级冶金焦CRI

  反应一定时间后焦炭消耗量占焦炭试样的百分比表示。目前高炉冶炼对焦炭的反应性十分关注,故在《冶金焦炭》新国标中列为其中,要求:CRI%

  (1)焦炭反应性愈低,在风口回旋区与鼓风反应愈慢,回旋区断就增大,炉料下降更均匀。

  反应,得不到有效利用。(3)焦炭反应性高最主要的是在高炉中,下部焦炭要CO2以及铁氧化物等作用,即产生碳熔反应和焦炭龟裂,结果耐磨性大大降低,形成焦粉进入炉渣中,降低炉渣流动性,使炉内料柱的透气性降低,这就说明:高炉容积愈大,对焦炭的反应性要求愈低,一般要求CRI30%。

  焦炭的反应后强度(CSR)焦炭的反应后强度是高炉下部焦炭反应后性能的要求,通常将反应后强度指标称之为热强度。

  从生产实践证明:焦炭的反应性与反应后强度有着较好的相关关系是:反应性高的焦炭孔孢壁碳熔损大,其反应后强度低;通俗的说:就是焦炭的反应性愈高,则反应后强度就愈低。

  焦炭反应后强度与高炉内处于软融带强度相一致,它在与高炉下部的透气性有着良好的相关性,一般来说反应性高的焦炭其冷态转鼓指数M

  10就差,反之,反应性低的焦炭M10就好。若反应性相近似值的焦炭,冷态转鼓强度高,反应后强度也高。

  9、高炉冶炼对焦炭质量的要求焦炭在高炉冶炼过程中,起着发热剂、还原剂和支撑炉料的三大作用,故此对焦炭的质量要求是:

  (6)、焦炭块度要均匀,40~80mm级含量要高,25mm级含量要低。

  满足上述要求,可以高炉生产达到高产、优质、低耗,还可有效提高利用系数,冶炼强度高,焦比低,得到低硫、磷的优质的生铁。

  对焦炭的质量控制,这里主要是针对冶金焦炭的质量控制。这对钢铁企业中的高炉炼铁常重要的,因为钢铁企业中的焦化厂所进行煤干馏得到的焦炭主要是供给高炉炼铁用的。

  对焦炭的质量控制,也就是对不利焦炭质量的因素的控制,深层研究也就是对作为炼焦炭的煤和炼焦工艺过程有关因素的控制。

  )、硫份(Sed)和磷份(P)的含量。而焦炭的块度和强度在很大程度上也是取决于原料煤的成份和性质。配合煤是由各种单种煤配制而成,也就是说原料煤的成份和性质决定了配合煤的成份和性质。如:配合煤中的硫份和灰份低,说明单种煤的硫份和灰份低,所炼出的焦炭的硫份和灰份也低。比如:在配合煤中增加高挥发份,低变质程度的气煤所炼出的焦炭细长,块度小,若在配合煤中增加焦煤和瘦煤,炼出的焦炭就会使收缩裂纹减少,块度增大。若在配合煤中配有含无机物矿物质增多(也就是所说的灰份)也就会影响焦炭的强度。这说明配合煤的成份和性质是由各单种煤的成份和性质决定的,除此外,配合煤的粉碎细度也会影响焦炭的强度,粉碎细度影响堆比重,由于煤的结构复杂,所粉碎的细度也不一定一样,故此对细度的要求不能一概而论(一般要粉碎粒度小于3

  炼焦加热制度是影响焦炭质量因素之一,而影响焦炉的加热制度的主要因素是炼焦的加热速度和结焦末期的温度,加热速度和结焦末期的温度都与结焦时间有关,结焦时间愈短则加热速度愈快,标准温度就愈高,而结焦末期温度也就高。

  通过生产实践研究表明:当加快结焦速度时,可使煤在干馏过程中使胶质体的流动性增加,炼出块度小的坚固焦炭,这是好的一面,但是加快结焦速度,也会使焦炭收缩裂纹增加,焦炭的块度变小,强度降低,这又是不利的一面。我的55孔大型6米焦炉设计的结焦时间为19小时,若结焦时间小于设计结焦时间1小时,则大块焦(

  40mm粒度)就降低约6%左右,当然不同的配煤比也有所不同。加快加热速度时,中块冶金焦(25—40mm)就会增加,但平均焦炭的块度也下降了。我6米焦炉设计结焦时间为19小时,而宝钢炼焦工艺,同样6米大容积焦炉是采用结焦时间21小时,火落温度控制实际上就是控制炼焦加热速度和结焦末期的温度方法。

  )同时也可以减少小于10mm的焦末的产率,但是必须要考虑到在此同时也会减小焦炭的块度,因此造成焦炭最终收缩增加,小裂纹增多,块度变小,整个抗碎强度M40降低。因此,炼焦工艺要求必须要制定合理的加热制度,执行过程中必须要稳定,不可以波动太大,使成熟的焦炭有尽可能小的磨损和得到尽可能大的块度,来焦炭强度的质量指标。

  影响炭化室内煤料的堆比重,也是影响焦炭质量因素之一,其因素很多,如:堆比重是取决于设计炭化室的高度,装煤操作方式,煤料在炭化室里的形状,配煤的细度和水等都能影响堆比重。对影响焦炭质量而言,增加炭化室内煤料的堆比重,可以使煤料在干馏过程紧密结合,由此获得机械强度较高的焦炭,使M

  %上升M10%下降。当今,国内外炼焦工艺增加装煤的堆比重的方式有:进行煤干燥预热或增设煤调湿工艺,增加配型煤工艺,捣固炼焦,采用高炭化室大容积焦炉,提高加煤速度等都能增加装炉煤的堆比重,达到改善和提高焦炭质量的目的。

  从上述三大因素影响冶金焦炭质量的原因,针对不利焦炭质量的因素是作为炼焦生产工艺控制焦炭质量的原则和手段,以达到提高焦炭质量目的。

  提高焦炭质量除了主要从炼焦工艺的主要因素着手,还要从其它方面来焦炭质量进一步提高。

  对焦炭进行整粒,使经进一步整粒的冶金焦块度趋于均匀,转鼓强度也相应的提高,进入高炉后,可以改善炉料的透气性,有利于高炉增产和降低焦比。

  实践证明冶金焦的粒度并不是愈大愈好,在国外和国内的一些厂家反复试验应用粒度大于80

  或100mm普通焦炭高炉生产焦比要上升,采用小于80mm的冶金焦,焦比就下降,若高炉采用经整粒后的25—75mm的冶金焦,使高炉焦比大大降低。所采用整粒方法就是用切焦机对大于80mm以上的焦块进行破碎。经切焦机破碎的焦炭机械强度明显得到提高。干熄焦

  提高3—5%,M10降低0.5—0.8%,粒度更均匀,这样的粒度有利于高炉反应和降低焦比。装满红焦的焦罐车由电机车牵引至提升井架底部。提升机将焦罐提升并送至干熄炉炉顶,通过带布料料钟的装入装置将焦炭装入到干熄炉内。在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换,焦炭被冷却至200℃以下,经排焦装置卸到带式输送机上,然后送到焦处理系统。

  循环风机将冷却焦炭的惰性气体从干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉内,与红热的焦炭逆流换热。自干熄炉排出的热循环气体的温度约为819℃,经一次除尘器除尘及引入空气将可燃组分燃烧一部分后进入干熄焦余热锅炉换热,温度降至173℃。由锅炉出来的冷循环气体经二次除尘后,由循环风机加压,再经气体冷却器冷却至140℃后进入干熄炉循环使用。

  一、二次除尘器分离出来的焦粉,由专门的输送设备将其收集在贮槽内,以备外运。

  通过配30—40%型煤可以提高堆比重,型煤的导热性比粉煤好,型煤先在高温下软化熔融,使胶质体流入粉煤,由于型煤的膨胀压力大,挤压周围的粉煤,均使整体煤料粘结性进一步改善,另外,由于制取型煤时所添加粘合剂,又对弱粘结性煤起到改质作用。配一定量型煤(30—40%),可以改善焦炭的冷、热态性能,也可以使焦炭质量逐步提高。

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