焦化工艺流程简介

• 焦化厂主工艺流程和车间配置：

备煤：来煤的卸车和倒运至煤场储存，通过皮带将不同煤种的煤送配煤盘按一定配煤比混合，再送粉碎机粉碎后通过皮带送往焦炉煤塔。

炼焦：装煤车从煤塔取煤装入焦炉，生成焦炭和荒煤气，焦炭熄灭后筛除焦粉通过皮带送往炼铁；荒煤气送回收车间。

回收：经煤气鼓风机将荒煤气抽入系统，通过除油、脱硫脱氰、脱氨、脱苯等，生成比较洁净的焦炉煤气外送，同时得到不同的化学产品。

精制：（目前已拆除）对回收分离出的粗焦油进行深加工，得到不同的化工产品。

干熄焦（目前只针对3、4#焦炉）：将焦炉推出的赤热红焦通过冷惰性气体（氮气）冷却至200度以下，转运至筛焦。

焦炭与炼焦用煤的准备

• 焦炭

什么是焦炭：由烟煤、沥青或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为焦炭。

根据焦炭的用途分类：（根据原料煤的性质，干馏的条件不同）用于高炉炼铁的称为高炉焦，用于冲天炉熔铁的称为铸造焦；用于铁合金生产的称铁合金用焦，以及气化用焦、电石用焦等。

焦碳的一般性质：焦炭是一种质地坚硬，多孔、呈银灰色并有不同粗细裂纹的碳质固体块状材料，其相对真密度为1.8～1.95，堆积密度为400～520kg/m3

焦炭的化学组成及高炉焦质量指标

工业分析：水分、灰分、挥发分和固定碳（主要元素：C、H、O、N、P、S）

水分： 焦炭的水分与炼焦煤料的水分无关，也不取决于炼焦工艺条件，主要受熄焦方式的影响。

灰分： 主要成分是SiO2和Al2O3。

挥发分：焦炭的挥发分是焦炭成熟程度的标志，与炼焦煤料和炼焦最终温度有关。

硫分： 受炼焦煤料影响，使生铁的主要有害杂质。

磷分： 含量较少，主要受炼焦煤料影响。

B、机械强度：我国采用米库姆转鼓实验方法测定焦炭的机械强度。

抗碎强度（俗称M40）：焦炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的抗碎强度。

耐磨强度（M10）：焦炭抵抗摩擦力破坏的能力，称为焦炭的耐磨强度。

C、筛分组成：焦炭块度＞80mm、80～60mm、60～40mm、40～25mm各粒级百分比。

D、焦炭的热性质：

反应性（CRI）：焦炭在1100℃时与CO2的反应能力。

反应后强度（CSR）：高温转鼓试验反映出焦炭在 高温下的热破坏比常温转鼓试验更接近于高炉内的情况。

炼焦用煤

我国煤的分类根据半工业和实验室的试验基础上，对无烟煤、烟煤、褐煤进行分类，共14类，烟煤分为12类

单种煤的结焦特性：（分别介绍气、肥、焦、瘦、1/3焦、气肥煤）

气煤：变质程度低，挥发分含量较高，粘结性低，容易形成纵裂纹，焦炭碎，强度低。可提高煤气和化学产品产率。

肥煤：中等变质程度的煤，粘结性高，容易形成横裂纹，强度高，耐磨性差。

焦煤：是单独成焦最好的炼焦煤，焦炭块度大、裂纹少，耐磨性好，在配煤中起到提高焦炭强度的作用。

瘦煤：粘结性不高，适当配入瘦煤可加大焦炭块度，配入量过多，则降低配煤粘结性，使焦炭耐磨性下降，质量不好。

1/3焦煤：是过渡性煤种，介于焦煤、肥煤、气煤之间，有较高的粘结性，是配煤炼焦的骨架煤之一。

气肥煤：是挥发分和粘结性都较高的特殊煤种。

配合煤概念、配合煤质量

• 配合煤概念：由于单种煤的结焦特性不同,为了得到符合质量要求的焦炭,同时降低炼焦成本,必须把不同牌号的煤配合使用。

配煤原则：满足焦碳质量要求；扩大炼焦煤资源；有利于增产化学产品、降低配合煤成本等。

配煤比制定方法：通过对各单种特性参数进行加权计算，得到配煤比；再通过小焦炉试验确认配比是否合乎要求。

• 配合煤质量

水分：配合煤水分多少和稳定与否，对焦炭产量、质量以及焦炉寿命有很大影响。

灰分：焦炭的灰分来自配合煤，因此要严格控制配合煤灰分。

硫分：煤中硫分约60%～70%转入焦炭。

挥发分：配合煤的挥发分高低，决定煤气和化学产品的产率，同时对焦炭强度也有影响。

粘结性：是配合煤在炼焦时能形成塑性物的性能

细度：是煤料经过粉碎后，小于3mm的煤料占全部煤料的质量百分数，一般要求控制在80%左右。

• 配合煤流程

先配后粉流程：将参与炼焦的单种煤按配煤比例先配合好，然后进行粉碎。

先粉后配流程：对参与炼焦的单种煤，按性质不同进行不同细度的粉碎，然后按配煤比混合均匀。

选择性粉碎流程：将粉碎与筛分结合，煤料经过筛分装置，大颗粒的筛上物进入粉碎机在粉碎。

焦炉及其设备

• 焦炉

焦炉结构：

炉顶区：位于炉体最上部，设有看火孔、装煤孔和从炭化室导出荒煤气的上升管孔。厚度按保证炉体强度和降低炉顶温度的要求确定。

燃烧室：燃烧室是煤气燃烧的地方，经过与两侧炭化室的隔墙向炭化室提供热量。

炭化室：装炉煤在炭化室内经高温干馏变成焦炭。

蓄热室：为了回收利用焦炉燃烧废气的热量预热贫煤气和空气，在焦炉炉体下部设置蓄热室。

斜道区：位于燃烧室和蓄热室之间的通道。

小烟道、烟道、烟囱：废气导出的通道。

• 焦炉分类

A 按装煤方式：顶装和侧装。

B 按加热用煤气种类：复热式和单热式。

C 按空气和加热用煤气供入方式：侧入式和下喷式。

D 按气流调节方式：上部调节式和下部调节式。

E 按拉长火焰方式：多段加热式、废气循环式和高低灯头式。

焦炉炉型简介：我厂现有四座焦炉为两座2×42孔的JN43-58型焦炉，两座2×45孔JN43-80型焦炉，现有四座焦炉均为4.3m焦炉。设计总生产能力约110多万吨/年。

以JN43-80型焦炉为例：

设计生产能力：60万吨/年（2×42孔）。

炭化室有效容积：23.9m3

炭化室尺寸（mm）：全长14080；有效长13280；全高4300；有效高4000；平均宽450；锥度50；中心距1143。

立火道：个数28；中心距480。

加热水平（从立火道盖顶砖的下表面到炭化室盖顶砖下表面之间距离）：800mm。

设计结焦时间：18h。

在建的5号焦炉为1×60孔的JN60-6型6m焦炉，设计生产能力60万吨/年。

焦炉用耐火材料：硅砖、粘土砖、高铝砖

硅砖：主要用于燃烧室、斜道和蓄热室等焦炉重要部位，占全炉总量的80%左右。

粘土砖：蓄热室封墙、小烟道衬砖、蓄热室格子砖及炉门衬砖、炉顶及上升管衬砖。

高铝砖：燃烧室炉头及炭化室铺底砖的炉头部位。

护炉设备：包括炉柱、小炉柱、保护板、纵横拉条、弹簧和机焦侧操作台。

作用是对砌体施加保护性压力，使砌体在烘炉及生产过程保持整体性，避免在温度及机械力冲击下产生破损。

煤气设备：我厂复热式焦炉配有两套加热系统。

煤气总管：设有开闭器，调节和切断全炉煤气。焦炉煤气总管上有预热器。

主管：设有煤气压力自动调节翻板，自动保持煤气压力的规定值。

分管：煤气分管上有调节旋塞、交换旋塞和孔板盒、水封槽等。

废气设备：

交换开闭器：控制进入蓄热室的加热煤气、空气和排出燃烧室所生成的废气的设备。

总、分烟道翻板：是用来调节和稳定烟道吸力的设备。

交换设备：是用于切换焦炉加热系统气体流动方向的动力设备和传动机构，包括交换机和交换传动装置。每隔20分钟交换一次，每次动作所需时间46.6秒。

交换机操作步骤：关煤气→交换废气和空气→开煤气

荒煤气导出设备：上升管和桥管、水封阀、集气管、吸气管、氨水喷洒管。

焦炉机械（四大车）

装煤车：是顶装焦炉顶上往炭化室装煤的焦炉机械。新车功能：打开装煤孔盖、清扫装煤孔、除尘

拦焦车：是把从炭化室推出的赤热焦炭导入熄焦车内的焦炉机械。

熄焦车：接受焦炭，送往熄焦塔熄焦，然后送回焦台。（电机车和焦罐：送干熄焦）

推焦车：开启和清扫机侧炉门、推焦、平煤。

四车定位系统和三车连锁系统

焦炉生产

1、焦炉的三班操作

① 、装煤：煤塔贮煤，从贮煤塔取煤，装煤与平煤。

装煤注意事项

a 设计贮煤塔容量一般尽量保证焦炉有16h用量

b 取煤时，必须按车间规定的顺序进行，同一排放煤嘴，不准连续放几次煤。

c 装煤车接煤前后进行称量，正确计量装入炭化室内实际煤量，保证炭化室煤量准确。

d 装平煤原则：先两侧后中间，力求装满煤，平好煤，不缺角、少冒烟为原则。

② 、推焦

a 推焦计划的制定：

周转时间：一个炭化室两次推焦相距的时间，即包括煤的干馏时间和推焦装煤的操作时间。对全炉来说，周转的时间也是全部炭化室进行一次推焦所需的时间。 （18h）

操作时间：指某一炭化室从推焦、平煤、关上小炉门再至下一炉号开始摘门所需时间，即相邻两个特区炭化室推焦的间隔时间。（10~12min）

检修时间：全炉所有炭化室都不出炉的间歇时间，周转时间分为总操作时间和检修时间。

结焦时间：煤在炭化室内高温干馏后的时间，一般规定从平煤杆进入炭化室到推焦杆开始推焦的时间间隔。

推焦顺序： 9—2顺序、5—2顺序、2—1顺序

9--2顺序：我国普遍采用的顺序。

（数字代表炭化室号，9—2顺序不编0号炭化室）

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91

3 13 23 33 43 53 63 73 83 93

5 15 25 35 45 55 65 75 85

7 17 27 37 47 57 67 77 87

9 19 29 39 49 59 69 79 89

2 12 22 32 42 52 62 72 82 92

4 14 24 34 44 54 64 74 84

6 16 26 36 46 56 66 76 86

8 18 28 38 48 58 68 78 88

b 推焦操作

推焦一般注意事项：

1、每次推焦打开炉门时间按推焦计划不允许提前 或落后5min，摘炉门后，应清扫炉门、炉门框等上的焦油和沉积炭。

2、推焦机与拦焦机之间应有信号装置。

3、推焦机司机要记录推焦时间、装煤时间和推焦最大电流。

4、关闭炉门后，严禁炉门及小炉门冒烟、冒火。

5、炭化室摘开炉门的敞开时间不应超过7分钟。

6、脚饼推出到装煤开始的空炉时间不宜超过8分钟。

7、禁止推生焦和相邻炭化室空炉时推焦。

8、严禁用变形的推焦杆和变形杆头推焦。

推焦电流监视：

1、推焦电流因不同焦炉及炉体状况及不同推焦机而不同，应根据具体情况规定焦炉的最大推焦电流，防止造成炉墙损坏变形。

2、当推焦杆启动时，焦炭首先被压缩，推焦阻力达到最大，此时指示的电流为推焦最大电流。

3、炉墙石墨情况也影响推焦电流大小，推焦电流的变化对监视炉墙的石墨情况提供了一定的依据。

难推焦的处理。

焦炉推焦是推焦电流超过规定的最大电流时成为难推焦。

焦饼一次推不动，再推第二次时一般称为二次焦事故。原因：加热制度不合理，炉墙石墨沉积过厚，炉墙变形，平煤不良，原料煤的收缩值过小以及推焦杆变形等。

遇到难推焦号时，应立即停止推焦，严禁不查明原因延续推焦。查明原因并采取相应措施后方可在此推焦。

推焦操作的考核指标（K1、K2、K3）。

推焦计划系数K1：计划表中计划结焦时间与循环图表中规定结交时间的偏离。

推焦执行系数K2：用以评定班推焦计划实际执行的情况。

推焦总系数K3： K3=K1×K2，用以评定焦化厂和炼焦车间在遵守规定的结焦时间方面的管理水平，代表焦炉操作的总情况。

③、熄焦

由于煤干馏成焦的最终温度为950°~1050°C，所以从炭化室内推出的是赤热的焦炭，将它熄灭至300°C以下的过程，称熄焦。可分湿法熄焦和干法熄焦两种。

湿法熄焦：直接向红焦洒水将其熄灭至300℃以下，包括接焦、熄焦、晾焦及放焦等操作。

干法熄焦：干熄焦是利用冷的惰性气体（氮气）在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦，吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉内冷却红焦。干熄焦锅炉产生的高压蒸汽用于发电。

2、焦炉加热系统

加热用煤气：焦炉煤气和高炉煤气

焦炉煤气主要成分是H2和CH4，热值高有17600KJ/m3。焦炉煤气燃耗，可燃成分高，热值高，加热系统阻力小，煤焦耗热量低，增减煤气流量时，焦炉然是温度变化比较灵敏。

高炉煤气主要成分是CO和N2，热值较低4000 KJ/m3，剧毒无味。

高炉煤气不可燃成分高，热值低，燃烧速度慢，高向加热均匀，耗热量高，加热系统阻力大，须经蓄热室加热，要求炉体严密，因毒性大，要求管道设备严密。

空气系数：为了保证燃料完全燃烧，实际供给的空气量必须多与理论所需空气量，两者之比较空气系数a

3、温度与压力制度的确定

焦炉加热制度包括：温度制度、压力制度与煤气流量和空气量的供给等。

①温度制度：标准温度、横排温度。

标准温度与直行温度：是指机、焦侧测温火道平均温度的控制值，是在规定结焦时间内保证焦饼成熟的主要温度指标。

横排温度：同一燃烧室的各火道温度，称为横排温度。由于炭化室宽度由机侧往焦侧逐渐增加，装煤量也逐渐增加，为保证焦饼沿炭化室长向同时成熟，每个燃烧室各火道温度，应当由机侧向焦侧逐渐增高。

边火道温度：焦炉机、焦侧两端火道的温度。一般要求边火道温度不低于1100℃。

蓄热室顶部温度：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。

小烟道温度：即废气排出温度，为保持烟囱应有的吸力，小烟道温度不低于250℃。

炉顶空间温度：是指炭化室顶部空间荒煤气温度，对化学产品的产率与质量以及炉顶石墨生长有直接影响。

焦饼中心温度：焦饼中心温度是焦炭成熟的指标。

压力制度：

• 焦炉压力制度确定的原则：

1、炭化室底部在任何情况下均应大于相邻同标高的燃烧系统压力和大气压力。

2、在同一结焦时间内，燃烧系统沿高度方向的压力分布应保持稳定。

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

看火孔压力：实际操作中，在控制看火孔压力为基准来确定燃烧系统的各点压力，在各种周转时间下，看火孔压力均应保持－5～5Pa。

蓄热室顶部吸力：与看火孔压力是相关的。

分烟道吸力：控制分烟道吸力大小应尽量使蓄热室顶部吸力稳定。