cha煤的轉(zhuǎn)化之煤焦化

第六章煤炭轉(zhuǎn)化煤炭開采煤炭加工煤炭轉(zhuǎn)化階段1階段2階段3污染物處理階段4篩分、破碎選煤、成型水煤漿煤炭焦化煤炭氣化煤炭液化中國潔凈煤技術(shù)加工利用階段6.1焦化煤的干餾指在隔絕空氣條件下的加熱作用。煉焦煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行干餾的過程。其產(chǎn)物主要有揮發(fā)性的氣體(煤氣、焦油氣、蒸汽等)、不揮發(fā)性的液體(主要是煤焦油)和固體殘留物——焦炭。

焦炭就是高溫干餾經(jīng)過干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化，收縮等階段所得的固體殘留物工業(yè)煉焦：分為高溫干餾、中溫干餾和低溫干餾

高溫干餾：把煤粉隔絕空氣加熱到1000℃以上使煤發(fā)生復(fù)雜變化。中溫干餾:把煤粉隔絕空氣加熱到700-800℃使煤發(fā)生復(fù)雜變化。低溫干餾：把煤粉隔絕空氣加熱到500-600℃使煤發(fā)生復(fù)雜變化。煉焦產(chǎn)品和產(chǎn)品的用途煉焦產(chǎn)品和產(chǎn)品的用途焦炭的主要用途：1、煉鐵煉鐵主要設(shè)備——高爐高爐是中空的豎爐，由上至下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸五段，高爐的爐身上口小，下口大形成倒錐狀。爐料由鐵礦石、熔劑和焦炭組成，生產(chǎn)中爐料從爐頂依次分批裝入爐內(nèi)，預(yù)熱的高溫空氣(熱風(fēng))由風(fēng)口鼓入，焦炭在風(fēng)口前激烈燃燒，釋放出的熱量為高爐冶煉過程提供熱源。燃燒反應(yīng)后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑。燃燒和還原反應(yīng)生成的高溫煤氣穿過料層上升，對下降的爐料進(jìn)行加熱。爐料在下降過程中，礦石中的鐵氧化物被還原成金屬鐵，在爐腹下部的高溫區(qū)內(nèi)，鐵礦石和熔劑都將熔化、熔融，只有焦炭還以固態(tài)存在，焦炭的存在為爐內(nèi)下部維持良好的透氣性，因此在高爐內(nèi)焦炭還起到高溫填料的作用。煉鐵過程中焦炭的作用燃燒反應(yīng)發(fā)熱提供熱源燃燒反應(yīng)后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑疏松骨架高溫填料煉鐵過程中焦炭的要求內(nèi)在水分小于6％灰分在11％～15％之間揮發(fā)分控制在0.9～1.6％之間氣孔率越低越好全硫含量在0.5％以下磷含量在0.02％以下粒度范圍25～80mm2、鑄造鑄造過程中焦炭的作用提供熱量鑄造過程中焦炭的要求粒度大于80mm氣孔率小反應(yīng)性低機(jī)械強(qiáng)度好3、氣化氣化過程中焦炭的作用造氣鑄造過程中焦炭的要求粒度小氣孔率大反應(yīng)性高焦?fàn)t的結(jié)構(gòu)和設(shè)備現(xiàn)代焦?fàn)t有多種型式，各不相同。焦?fàn)t主要是由三個部分構(gòu)成炭化室：帶有錐度的長方形空間，頂部有加煤孔和荒煤氣出口，兩側(cè)有可以打開的門燃燒室：若干垂直的立火道，與炭化室錐度相同，方向相反，立火道分為供煤氣和空氣燃燒及供排燃燒產(chǎn)生的廢氣兩組。每隔一段時間進(jìn)行一次交換，維持加熱均勻。蓄熱室：在炭化室和燃燒室的下面，作用為回收燃燒室產(chǎn)生的廢熱，預(yù)熱燃燒用的空氣或煤氣?？扛褡哟u交替吸熱和放熱實(shí)現(xiàn)。此外，附有加煤車、推焦車、導(dǎo)焦車和熄焦車等機(jī)械。煉焦工藝配煤煉焦配型煤煉焦；搗固煉焦；煤干燥預(yù)熱煉焦；型焦生產(chǎn)方法配煤煉焦（一）配煤的意義配煤的目的在于使各種煤之間性質(zhì)上取長補(bǔ)短，符合焦?fàn)t的生產(chǎn)要求，生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的優(yōu)質(zhì)焦炭，并副產(chǎn)煉焦化學(xué)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的合理利用。冶金焦的質(zhì)量要求是：灰分低、硫分少、強(qiáng)度高、各向異性程度大。這種要求在常規(guī)煉焦方法條件下，用單種煤煉焦是很難實(shí)現(xiàn)的。此外，由于煤種的相對儲量、分布和開采能力的制約，不可能進(jìn)行大規(guī)模的單種煤煉焦生產(chǎn)，特別是優(yōu)質(zhì)主焦煤的資源受限，工業(yè)上必須采用配煤煉焦以確保焦炭質(zhì)量和合理利用煤炭資源。煉焦煤常用煤種：氣肥焦瘦（二二））配配煤煤主主要要質(zhì)質(zhì)量量要要求求（1））配配合合煤煤的的灰灰分分和和硫硫分分成焦焦過過程程中中，，煤煤料料中中的的礦礦物物質(zhì)質(zhì)以以灰灰分分形形式式全全部部轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入入焦焦炭炭，，而而硫硫分分部部分分殘殘留留在在焦焦炭炭中中，，另另一一部部分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為氣氣態(tài)態(tài)硫硫化化物物進(jìn)進(jìn)入入煤煤氣氣，，極極少少量量進(jìn)進(jìn)入入液液體體產(chǎn)產(chǎn)物物。。（2））配配合煤煤的粘粘結(jié)性性指標(biāo)標(biāo)煤的粘粘結(jié)性性決定定了煤煤的結(jié)結(jié)焦性性，煤煤粘結(jié)結(jié)性指指標(biāo)較較多，，我國國過去去一直直采用用膠質(zhì)質(zhì)層最最大厚厚度Y作為為粘結(jié)結(jié)性指指標(biāo)，，其合合適的的范圍圍是：：Y＝＝17～22mm。。1975年以以后，，北京京煤化化所提提出了了粘結(jié)結(jié)指數(shù)數(shù)G指指標(biāo)，，推薦薦采用用該指指標(biāo)指指導(dǎo)配配煤，，其合合適范范圍是是：G＝58～～72。。（三））配煤煤工藝藝（1））先配配后粉粉流程程將單種種煤，，先按按配煤煤比例例的要要求配配合，，然后后再進(jìn)進(jìn)行粉粉碎。。該工工藝流流程簡簡單、、設(shè)備備少、、操作作方便便，粉粉碎過過程兼兼作混混勻操操作，，在焦焦化廠廠得到到廣泛泛采用用。（2））分組組粉碎碎(先先粉后后配)流程程該工藝藝是將將單種種煤先先粉碎碎，然然后按按比例例配合合均勻勻。該該流程程可按按單種種煤的的性質(zhì)質(zhì)和粉粉碎細(xì)細(xì)度要要求分分別控控制不不同的的粉碎碎程度度，有有助于于提高高焦炭炭質(zhì)量量。配型煤煤煉焦焦配型煤煤煉焦焦是在在煉焦焦裝爐爐煤料料中按按一定定比例例配入入成型型煤進(jìn)進(jìn)行煉煉焦的的技術(shù)術(shù)。其其基本本原理理是：：配入入成型型煤塊塊后，，提高高了裝裝爐煤煤料的的密度度。這這樣可可降低低炭化化過程程中半半焦的的收縮縮，從從而減減少焦焦炭的的裂紋紋，提提高焦焦炭的的強(qiáng)度度；型型煤塊塊中配配有一一定量量粘結(jié)結(jié)劑，，從而而改善善煤料料的粘粘結(jié)性性能，，對提提高焦焦炭質(zhì)質(zhì)量有有利；；成型型煤中中煤粒粒相互互接觸觸遠(yuǎn)比比粉煤煤緊密密，從從而顯顯著地地提高高了型型塊煤煤料的的結(jié)焦焦性能能。高高密度度型塊塊與粉粉煤配配合煉煉焦時時，在在軟化化熔融融階段段，型型塊本本體產(chǎn)產(chǎn)生的的膨脹脹，對對周圍圍煤料料施加加壓緊緊作用用，促促進(jìn)了了煤料料顆粒粒間的的膠結(jié)結(jié)，使使焦炭炭結(jié)構(gòu)構(gòu)更加加致密密，強(qiáng)強(qiáng)度提提高。。搗固煉煉焦搗固煉煉焦是是在爐爐外將將煤粉粉搗實(shí)實(shí)成餅餅后推推入炭炭化室室的側(cè)側(cè)裝爐爐煉焦焦工藝藝。搗搗固煉煉焦具具有以以下優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：：1）在在使用用同樣樣的配配煤比比之下下，搗搗固煉煉焦的的焦炭炭質(zhì)量量比常常規(guī)頂頂裝煤煤煉焦焦有所所改善善和提提高；；2）擴(kuò)擴(kuò)大煉煉焦煤煤源，，可以以多配配入高高揮發(fā)發(fā)分煤煤和弱弱粘結(jié)結(jié)煤，，生產(chǎn)產(chǎn)高爐爐用焦焦，也也可摻摻入焦焦粉和和石油油焦粉粉生產(chǎn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)質(zhì)高爐爐用焦焦和鑄鑄造用用焦，，還可可全部部采用用高揮揮發(fā)分分煤生生產(chǎn)氣氣化焦焦；3)焦焦炭炭產(chǎn)量量提高高，搗搗固煉煉焦的的裝爐爐煤堆堆比重重增加加的倍倍數(shù)大大于結(jié)結(jié)焦時時間延延長的的倍數(shù)數(shù)，故故焦炭炭產(chǎn)量量增加加。煤干燥燥煉焦焦煤干燥燥后煉煉焦，，是將將裝爐爐煤干干燥至至水分分4%～5%后后，再再裝爐爐煉焦焦。由由于水水分降降低，，降低低了煤煤料間間水分分表面面張力力，增增加了了煤料料顆粒粒之間間的潤潤滑，，可以以提高高裝爐爐煤的的堆比比重。。又因因?yàn)樗纸到档停?，結(jié)焦焦時間間縮短短，煉煉焦速速度提提高，，改善善了煤煤料的的粘結(jié)結(jié)性，，提高高了焦焦炭的的質(zhì)量量和產(chǎn)產(chǎn)量，，降低低煉焦焦耗熱熱量，，而且且也可可以降降低火火道溫溫度以以減少少NOx排排放量量，同同時也也減少少了焦焦化廠廠的剩剩余氨氨水量量，減減少污污水處處理量量。煤預(yù)熱熱煉焦焦煤預(yù)熱熱煉焦焦，是是指煉煉焦煤煤料在在爐外外預(yù)熱熱到200℃左左右，，然后后裝入入炭化化室內(nèi)內(nèi)的煉煉焦。。煤預(yù)熱熱煉焦焦的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是是（1））煤預(yù)熱熱煉焦焦可以以增加加黏結(jié)結(jié)性較較差的的氣煤煤的用用量，，改善善焦炭炭質(zhì)量量；（（2））煤預(yù)預(yù)熱煉煉焦可可以縮縮短結(jié)結(jié)焦時時間，，提高高焦?fàn)t爐的生生產(chǎn)能能力，，煤料料預(yù)熱熱到250℃裝裝爐，，可以以使焦焦?fàn)t的的生產(chǎn)產(chǎn)能力力增加加35%以以上；；（3）煤煤料中中無水水分蒸蒸發(fā)吸吸熱，，煉焦焦耗熱熱量可可以約約降低低10%；；（4）煤煤料預(yù)預(yù)熱后后不含含水分分，這這樣可可大大大減少少焦化化廠剩剩余氨氨水量量和外外排廢廢水處處理量量。型焦生生產(chǎn)型焦是是利用用非粘粘結(jié)性性煤，，通過過不同同的工工藝成成型后后，再再進(jìn)一一步炭炭化制制成型型焦，，用以以代替替普通通冶金金焦。。正在在研究究開發(fā)發(fā)的型型焦方方法有有許多多種。。型焦成型工工藝按成型型時煤料狀狀態(tài)可分為為冷壓成型型和熱壓成成型。前者者煤料在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于塑性性狀態(tài)溫度度下成型，，后者煤料料在塑性狀狀態(tài)溫度下下成型。四、煉焦化化學(xué)產(chǎn)品的的回收與煤煤氣的凈化化煤在煉焦時時產(chǎn)生的氣氣體和液體體產(chǎn)物全部部轉(zhuǎn)入荒煤煤氣?；拿好簹獬屎稚蜃攸S色色，經(jīng)冷卻卻后，可從從焦?fàn)t煤氣氣中分離出出焦油、粗粗苯、硫銨銨或氨等產(chǎn)產(chǎn)品。煤經(jīng)經(jīng)過高溫干干餾后主要要產(chǎn)品產(chǎn)率率如下表。。第一節(jié)煤煤炭炭焦化產(chǎn)品焦炭凈焦?fàn)t煤氣焦油化合水粗苯氨其它產(chǎn)率（對干煤wt%）70～7815～193～4.52～40.8～1.40.25～0.350.9～1.1第一節(jié)煤煤炭炭焦化凈化后焦?fàn)t爐煤氣中主主要成分如如下表所示示。名稱凈焦?fàn)t煤氣組成，體積%組分H2CH4CON2CO2CnCmO2含量54～5924～285.5～73～51～32～30.3～0.7煉鐵原料原理設(shè)備化學(xué)反應(yīng)鐵礦石、焦焦炭、石灰灰石、空氣氣在高溫下，，用還原劑將鐵從鐵礦礦石中還原出來煉鐵高爐C+O2