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學習情境一任務(wù)三配煤

《煉焦工藝》

授課教師：陸津津2任務(wù)三配煤

主要內(nèi)容123

單元一配煤的原則和意義單元二擴大煉焦配煤的途徑單元三煉焦用煤的粉碎與配合單元四備煤的工藝流程43單元一配煤的意義和原則配煤煉焦：將兩種或兩種以上的單種煤，均勻地按適當?shù)谋壤旌希垢鞣N煤之間取長補短，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)焦炭，并能合理利用煤炭資源，增加煉焦化學產(chǎn)品。配煤的意義煉焦工業(yè)的發(fā)展，煉焦煤儲量明顯不足高爐的大型化對冶金焦質(zhì)量提出了更高的要求單種煤煉焦的矛盾日益突出中國煤炭資源現(xiàn)狀4一、單種煤的結(jié)焦特性氣煤分子結(jié)構(gòu)：側(cè)鏈多且長，含氧量高。熱解特征：在熱分解過程中，不僅側(cè)鏈從縮合芳環(huán)上斷裂，而且側(cè)鏈本身又在氧鍵處斷裂。膠質(zhì)體：量較多，黏度小，流動性大，其熱穩(wěn)定性差，容易分解。焦炭質(zhì)量：收縮性大，裂紋多，大部分為縱裂紋，細長易碎。在配煤中作用：可以增加焦炭的收縮性，便于推焦，又保護了爐體，同時可以得到較多的化學產(chǎn)品。5肥煤分子結(jié)構(gòu)：所含的側(cè)鏈較多，但含氧量少。熱解特征：能產(chǎn)生大量的相對分子質(zhì)量較大的液態(tài)產(chǎn)物，熱分解和熱縮聚都比較劇烈。膠質(zhì)體：數(shù)量最多，其最大膠質(zhì)體厚度可達25mm以上，膨脹性較大，具有良好的流動性能，熱穩(wěn)定性能也好，粘結(jié)性最強。焦炭質(zhì)量：裂紋較多，又深又寬，多以橫裂紋出現(xiàn)，易碎成小塊，耐磨性差。在配煤中的作用：提高配煤的黏結(jié)性。6焦煤分子結(jié)構(gòu)：大分子側(cè)鏈比肥煤少，含氧量較低。熱分解特征：生成的液態(tài)產(chǎn)物較多。膠質(zhì)體：數(shù)量較多，熱穩(wěn)定性高，膠質(zhì)體數(shù)量多，黏性大，溫度間隔大。焦炭質(zhì)量：耐磨強度高、焦塊大、裂紋少，抗碎強度也好。在配煤中的作用：增加焦炭的強度。7瘦煤分子結(jié)構(gòu)：大分子側(cè)鏈少，含氧量很低。熱分解特征：生產(chǎn)的液態(tài)產(chǎn)物少。膠質(zhì)體：數(shù)量少，熱穩(wěn)定性高，黏性大。焦炭質(zhì)量：塊度大、裂紋少、抗碎強度高的焦炭，熔融性很差，耐磨性能也差。在配煤中的作用：提高焦炭的塊度。8二、配煤原則

①保證煉出的焦炭質(zhì)量符合規(guī)定的技術(shù)質(zhì)量指標，滿足用戶的要求。②焦爐生產(chǎn)中，不要產(chǎn)生過大的膨脹壓力，結(jié)焦末期要有足夠的收縮度，避免推焦困難和損壞爐體。③充分利用本地煤炭資源，合理運輸，降低生產(chǎn)成本。④盡可能多配一些高揮發(fā)分的煤，增加化學產(chǎn)品的產(chǎn)率。⑤在保證焦炭質(zhì)量的前提下，少用優(yōu)質(zhì)焦煤，合理利用我國的煤炭資源。9三、配煤理論與焦炭質(zhì)量預測

圖3-1黏結(jié)組分與纖維質(zhì)組分的配合關(guān)系示意圖

Ⅰ─強黏結(jié)煤；Ⅱ─黏結(jié)組分多的弱黏結(jié)煤；Ⅲ─弱黏結(jié)煤；Ⅳ─非黏結(jié)煤；Ⅴ─無煙煤10四、配合煤的質(zhì)量指標及計算方法1、水分配合煤收到基水分控制在10%左右；水分每增加1%，結(jié)焦時間延長10~15min；水分可以直接測定，也可以用加和法計算。煤料堆密度與水分關(guān)系112、灰分焦炭的灰分為配煤灰分的1.3~1.4倍；配合煤灰分可直接測定也，可以用加和法計算中國規(guī)定：一級冶金焦的灰分不大于12%，按成焦率75%計算，配合煤的灰分應(yīng)不大于12%×75%=9%。例：12例某焦化廠配煤情況見下表，求配合煤的灰分。解：配合煤的灰分為133、硫分在配煤煉焦中，可通過控制配煤比以調(diào)節(jié)配合煤的硫分含量，使硫分控制在1.1左右；配合煤硫分可直接測出，也可將各單種煤的硫分按加和性計算。4、揮發(fā)分配合煤適宜的Vdaf=26~28%；配煤揮發(fā)分的高低對焦炭的強度有影響；配煤的揮發(fā)分可直接測定，也可根據(jù)加和性計算。145、配合煤的黏結(jié)性指標黏結(jié)指數(shù)G=58~72，膠質(zhì)層厚度Y=16~20mm；配合煤的粘結(jié)性指標不能用加和性計算，需測定。6、配合煤的膨脹壓力膨脹壓力的極限值應(yīng)不大于10～15kPa；膨脹壓力不能用簡單的加和性來計算，只能通過實驗的方法加以測定。157、煤料細度常規(guī)煉焦煤料細度要求為80%左右，搗鼓煉焦細度一般大于85%；相鄰班組細度波動不應(yīng)大于1%；細度過低，配合煤混合不均勻，焦炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，強度降低；細度過高，不僅粉碎機動力消耗增大，設(shè)備生產(chǎn)能力降低，而且不利于黏結(jié)，影響焦炭質(zhì)量。16單元二擴大煉焦配煤的途徑擴大煉焦煤源的基本途徑：（1）為了利用大量高揮發(fā)分弱黏煤，常采用爐外干燥、預熱、搗固的方法煉焦，對高揮發(fā)分弱黏結(jié)煤，可采用選擇粉碎，改善配煤比等方法；（2）為了提高化學產(chǎn)品的產(chǎn)率，改善焦炭質(zhì)量或制取特殊用焦，可以配入添加物煉焦；（3）為了利用高硫煤煉焦，可采用煉制縛硫焦等。17一、搗固煉焦搗固煉焦：將配合煤在入爐前在搗固機內(nèi)搗實成體積略小于炭化室的煤餅后，從焦爐的機側(cè)推入炭化室內(nèi)的煉焦方法。搗固煉焦目的：煤餅搗實后堆密度增大。搗固機工作畫面18

搗固煉焦的特點及效果①原料范圍寬②提高焦炭強度③提高焦炭產(chǎn)量

④環(huán)保方面19

搗固煉焦的缺點：①搗固機比較龐大，操作復雜，投資高。②煤餅尺寸小于炭化室，炭化室的有效率低。③焦餅與炭化室墻面有空隙，影響傳熱，結(jié)焦時間長。

④有區(qū)域性20搗固煉焦的要求及影響因素(1)水分控制搗固煉焦的煤料水分控制在9%～11%較為合理。(2)細度要求細度小于3mm的煤應(yīng)控制在90%左右(3)增加瘦化組分配煤中，為提高搗固煉焦的M40，需加入一定數(shù)量和品種的瘦化組分，因瘦化組分可減少焦炭的裂紋形成。21二、配入添加物煉焦添加改制黏結(jié)劑煉焦由于優(yōu)質(zhì)煉焦煤短缺，造成煉焦煤料中黏結(jié)組分的比例下降，惰性組分相應(yīng)增加，必然導致焦炭質(zhì)量下降。若添加適當?shù)酿そY(jié)劑或人造煤來補充低流動度配合煤的黏結(jié)性，就可以提高焦炭的質(zhì)量。（1）黏結(jié)劑的種類（2）黏結(jié)劑的要求（3）配入黏結(jié)劑的效果二、配型煤煉焦

1.配型煤煉焦的原理型煤塊的堆密度為1.1～1.2t/m3

，而一般粉煤裝爐僅0.7～0.75t/m3，裝爐煤的堆密度約增加10%，裝爐煤料堆密度的提高，不僅可以降低結(jié)焦過程中半焦階段的收縮速度，從而減少焦塊裂紋；而且高密度型煤塊與粉煤配合煉焦時，在熔融軟化階段，型塊本身產(chǎn)生的膨脹壓力對周圍軟化煤粒施加的壓緊作用大大地超過了常規(guī)粉煤煉焦，促進了煤料顆粒間的黏結(jié)，使焦炭結(jié)構(gòu)更加致密。型煤塊中有一定量的黏結(jié)劑，從而可改善煤料的黏結(jié)性能，對提高焦炭質(zhì)量有利。型煤中煤粒間的距離比粉煤小的多，在結(jié)焦過程中增加了煤料的溫度間隔，延長了膠質(zhì)體存在的時間，提高了黏結(jié)組分和惰性組分的黏結(jié)作用和效果，從而也就提高了煤料的結(jié)焦性能。2.配型煤煉焦的特點

(1)在配煤比相同的條件下，配型煤工藝所生產(chǎn)的焦炭與常規(guī)配煤生產(chǎn)的焦炭比較，耐磨強度M10值可降低2～3%,抗碎強度M40變化不大或稍有提高，轉(zhuǎn)鼓試驗指標值可提高3～4%。

(2)在保持焦炭質(zhì)量不降低的情況下，配型煤工藝強黏結(jié)性煤的用量較常規(guī)煉焦工藝可減少10～15%。

(3)焦炭篩分組成有所改善，大于80mm級產(chǎn)率有所降低，80～25mm級顯著增加,一般可增加5～10%，﹤25mm級變化不大，因而提高了焦炭的粒度均勻系數(shù)。3.影響配型煤煉焦的因素(1)型煤配比的影響(2)原料煤性質(zhì)的影響(3)型煤強度和密度的影響(4)配型煤工藝對焦油、煤氣產(chǎn)率的影響(5)配型煤工藝對焦爐操作的影響(6)配型煤工藝對膨脹壓力和推焦電流的影響三、煤調(diào)濕技術(shù)1.定義煤調(diào)濕技術(shù)（CoalMoistureControl簡稱CMC）是“裝爐煤水分控制工藝”的簡稱，是一種煉焦用煤的預處理技術(shù)，即通過加熱來降低并穩(wěn)定、控制裝爐煤的水分。2.煤調(diào)濕的效果(1)采用煤調(diào)濕技術(shù)后，煤料含水量每降低1%，煉焦耗熱量就降低62.0MJ/t(干煤)。(2)由于裝爐煤水分的降低，干餾時間縮短，因此，在保證焦炭質(zhì)量合格的情況下，焦爐生產(chǎn)能力可以提高11%；(3)煤料水分的降低可減少1/3的剩余氨水量，剩余氨水蒸氨消耗蒸汽量相應(yīng)減少1/3，減輕了廢水處理裝置的生產(chǎn)負荷。(4)因煤料水分穩(wěn)定在6%的水平上，使得煤料的堆密度和干餾速度穩(wěn)定，這樣有利于改善焦爐的操作狀態(tài)，有利于焦爐的降耗高產(chǎn)。此外，煤料的水分穩(wěn)定還可保持焦爐操作的穩(wěn)定，有利于延長焦爐的使用壽命。（1）黏結(jié)劑的種類四、配入添加物煉焦

1.配入黏結(jié)劑煉焦類型原始材料處理方法概要工藝名稱石油系石油瀝青丙烷萃取后加入配煤—石油瀝青經(jīng)分餾、蒸汽熱處理后配加尤里卡—住金法石油瀝青真空裂解處理后配加日本礦業(yè)法和日本鋼管法煤系焦油瀝青經(jīng)熱處理后配加大阪煤氣公司Cherry-T法非黏結(jié)煤溶劑加氫裂解處理后配加SRC法煤—石油混合系煤—石油瀝青溶劑萃取分解處理后配加九州工業(yè)研究所法煤—石油瀝青溶劑萃取分解處理后配加大阪煤氣公司Cherry-T法（2）黏結(jié)劑具備條件①黏結(jié)劑需有一定的黏結(jié)機能;②黏結(jié)劑需有溶劑效能;③黏結(jié)劑需有適宜的供氫性能（3）各種黏結(jié)劑的性質(zhì)總結(jié)在配合煤中配入黏結(jié)劑，會改善焦炭的強度和反應(yīng)性。配入黏結(jié)劑的煤可代替強黏結(jié)煤或增加非黏結(jié)煤的用量。不影響焦炭質(zhì)量的前提下，配煤中加入一定量的黏結(jié)劑，可改善配煤的黏結(jié)性能，熱解時，生成的液相物質(zhì)的量增多，流動度增大，可熔融黏結(jié)更多的非黏結(jié)性煤。（4）添加黏結(jié)劑的效果圖幾種黏結(jié)劑添加量與強度的關(guān)系圖幾種黏結(jié)劑與反應(yīng)性的關(guān)系（1）瘦化劑的作用:

瘦化劑可以吸附一定數(shù)量的煤熱解生成的液相物質(zhì)，使流動度和膨脹度降低，氣體產(chǎn)物易于析出，黏鮚度提高，氣孔壁增厚，同時減慢了結(jié)焦過程的收縮速度，減少了焦炭的裂紋(故也稱為抗裂劑)，因可提高焦炭的強度和塊度。

2．添加瘦化劑煉焦種類無煙煤粉延遲焦粉

焦粉半焦粉降低配煤的揮發(fā)分，減弱氣體析出量，增大塊度和抗碎強度提高焦炭的耐磨性

降低焦炭氣孔率，提高塊度和抗碎強度，降低焦炭灰分和反應(yīng)性。提高焦炭的塊度和抗碎強度（2）瘦化劑的種類（3）瘦化劑選用原則當配煤中揮發(fā)分和流動度均很高，加入瘦化劑以降低配煤的揮發(fā)分，減弱氣體析出量，增大塊度和抗碎強度，用焦粉。當配煤中揮發(fā)分和流動度中等，并且希望耐磨性好，可選用無煙煤粉或揮發(fā)分約15％的半焦粉。若要求降低焦炭氣孔率，提高塊度和抗碎強度，還希望降低焦炭的灰分、反應(yīng)性，可選用延遲焦粉。31日本粘結(jié)劑的開發(fā)狀態(tài)32三、干煤煉焦干煤煉焦是將裝爐煤預先干燥，使其水分降到6%以下，然后再裝爐煉焦。常用的煤干燥器：轉(zhuǎn)筒干燥器、直立管氣流式干燥器和流化床干燥器。

轉(zhuǎn)筒干燥器33

直立管氣流式干燥器34

流化床干燥器35四、預熱煤煉焦預熱煤煉焦：裝爐煤在裝爐前用氣體載熱體或固體載熱體將煤預先加熱到150～250℃后，再裝入煉焦爐中煉焦。預熱煤煉焦改善焦炭質(zhì)量的實例36普列卡邦法煤預熱工藝流程圖37五、配型煤煉焦配型煤煉焦：以弱黏結(jié)煤或不黏結(jié)煤為原料加入一定量的有機黏結(jié)劑混捏，成型后制成型煤，按一定的比例和粉煤混裝煉焦。作用：配型煤使煤料堆密度增加，型煤內(nèi)部煤粒間隙小，使煤料在炭化時的塑性階段黏結(jié)組分與惰性組分充分作用，從而顯著提高了煤料的黏結(jié)性。38六、縛硫焦縛硫焦：在高硫煤中加入縛硫劑后煉出的焦炭?？`硫焦特性：（1）縛硫焦改變了焦炭中的硫的存在形式；（2）縛硫焦的灰分與揮發(fā)分增高；（3）改善了加熱制度，提高了焦炭質(zhì)量。39單元三煉焦用煤的粉碎與配合

一、粒度控制①各種煤的粉碎性②各種煤的粒度組成對焦炭質(zhì)量的影響③裝爐煤的粒度分布原則40二、配煤工藝與設(shè)備

1．煤槽個數(shù)和容量在配煤過程中，配煤槽是用來貯存所需的各單種煤料的，一般設(shè)在給料設(shè)備之上。它的數(shù)目和容量與煤料及焦化廠的生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)，參看下表。41配煤工藝圖

配煤倉43

2．定量給料設(shè)備

有配煤盤和電磁震動給料機兩種型式。（1）配煤盤配煤盤由圓盤、調(diào)節(jié)套筒、刮煤板及減速傳動裝置等組成。如圖為配煤盤示意圖1—圓盤；2—調(diào)節(jié)套筒；3—刮煤板；4，5—鐵盤44（2）電磁振動給料器電磁振動給料器是一種利用電磁鐵和彈性元件配合作為振動源，使給料槽作高頻率的往復運動，槽上的物料以某一角度被拋出的一種給料機械。其結(jié)構(gòu)如圖所示。如圖為電磁震動給料機結(jié)構(gòu)示意圖1—減震器及吊桿；2—給料槽體；3—激振器殼體；4—板彈簧組；5—鐵芯的壓緊螺栓；6—鐵芯的調(diào)節(jié)栓；7—密封罩；8—鐵芯；9—銜鐵；10—檢修螺栓；11—頂緊螺栓；12—連接叉453．配煤比的控制配煤比是根據(jù)對配煤的質(zhì)量要求確定的，通常用百分比來表示。配煤比控制的準確與否，將和穩(wěn)定焦炭質(zhì)量密切相關(guān)。4．自動配煤系統(tǒng)用人工跑盤的方法檢查煤料的配比并調(diào)整配煤操作，