1、熱調工段培訓（二）,煉焦一車間 二零一五年十一月,熱調工段培訓,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途 第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦 第三節(jié)、推焦計劃 第四節(jié)、爐型特性,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,1.長焰煤 它的揮發(fā)分含量很高（ Vdaf37% ），沒有或只有很小的粘結性，膠質層厚度不超過5mm,易燃燒，燃燒時有很長的火焰，故得名長焰煤?？勺鳛闅饣偷蜏馗绅s的原料，也可作民用和動力燃料。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,2.不粘煤 不粘煤煤是一種比較特殊的煤種，因為它的揮發(fā)分（Vdaf值20-37%）與肥煤（Vdaf 10-37%） 、氣煤（Vdaf 28-37%）相當，但幾乎無粘性（粘結指數(shù)G5），C

2、、H、N含量低，而O含量高，認為是在成煤初期受到了相當程度的氧化。不粘煤主要用作制造煤氣和民用或動力燃料。,3.弱粘煤 弱粘煤是界于煉焦煤和非煉焦煤之間的煤種，在煉焦配煤時如有足夠的強粘煤，就可摻入30-40%左右的弱粘煤，以降低硫分灰，提高化學產(chǎn)品產(chǎn)率，降低裝爐煤成本。這種煤主要用作氣化原料和動力燃料。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,4. 1/2中粘煤 它具有中等粘結性和中高揮發(fā)分?？梢宰鳛榕涿簾捊沟脑希部梢宰鳛闅饣妹汉蛣恿θ剂?。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,5.氣煤 揮發(fā)分Vdaf30%，膠質層最大厚度Y 5-25mm，煉焦時能產(chǎn)生大量煤氣和較多的焦油。能單獨結焦，但結焦過程中收縮

3、大，煉出的焦炭細長易碎，且縱裂紋多，抗碎和耐磨性較差。在煉焦時多配入這種煤，可以降低焦爐的膨脹壓力，增大焦餅的收縮，增加化工產(chǎn)品產(chǎn)率。采用搗固裝煤，多用氣煤也能煉出高強度的冶金焦。氣煤除主要供煉焦外，一些高灰高硫或粘結性較差的氣煤，也可用來作動力煤、氣化煤。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,6.氣肥煤 它的揮發(fā)分和粘結性都很高，結焦性介于氣煤和肥煤之間，單獨煉焦時能產(chǎn)生大量的氣體和液體化學物質。最適合高溫干餾制造煤氣，更是配煤煉焦的好原料。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,7.肥煤 揮發(fā)分Vdaf20-40%，典型肥煤揮發(fā)分多為28-35%，膠質層最大厚度Y 25mm，具有很好的粘結性，加熱時能產(chǎn)

4、生大量的膠質體，結焦性最強。用這種煤來煉焦，可以煉出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但這種焦炭橫裂紋多，氣孔率較高，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小塊，因此肥煤很少單獨煉焦，多與粘結性較弱的瘦煤、弱粘煤配合煉焦。肥煤主要用于煉焦，除洗選后硫分很難降低的作為動力煤外，很少用于其它方面。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,8. 1/3焦煤 它是介于焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤，具有很強的粘結性和中高等揮發(fā)分，單獨用來煉焦時，可以形成熔融性良好、強度較大的焦炭。因此，它是良好的配煤煉焦的基礎煤。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,9.焦煤 一般揮發(fā)分Vdaf18-30%，膠質層最大厚度Y 12-25mm，加熱時可形

5、成穩(wěn)定性很好的膠質體，單獨用來煉焦，能形成結構致密、塊度大、強度高、耐磨性好、裂紋少、不易破碎的焦炭。但因其膨脹壓力大，易造成推焦困難，損壞爐體，而更重要的是這種煤儲量少，故只宜在配煤中適當配入一部分使用。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,10.瘦煤 具有較低揮發(fā)分和中等粘結性，揮發(fā)分Vdaf10-20% 。單獨煉焦時，能形成塊度大、裂紋少、抗碎強度較好，但熔融性較差，有時在焦塊中有顆粒物存在，因此耐磨性較差。用它加入配煤煉焦，可以增加焦炭的塊度和強度。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,11.貧瘦煤 揮發(fā)分低，粘結性較弱，結焦性較差。單獨煉焦時，生成的焦粉很多。但它能起到瘦化劑的作用。故可作煉焦配

6、煤使用，同時，也是民用和動力的好燃料。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,12.貧煤 具有一定的揮發(fā)分，加熱時不產(chǎn)生膠質體，沒有粘結性或只有微弱的粘結性，燃燒火焰短，煉焦時不結焦。主要用于動力和民用燃料。在缺乏瘦料的地區(qū)，也可充當配煤煉焦的瘦化劑。,第一節(jié)、煙煤的主要特征和用途,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,煤的熱解 概念煤在隔絕空氣的條件下進行加熱，發(fā)生一系列的物理變化和化學反應，生成氣體(煤氣)、液體(焦油)、固體(半焦或焦炭)的過程，稱為煤的熱解、干餾或炭化。 熱解分類 按熱解終溫 低溫干餾(500-600)以液體產(chǎn)物為目標 中溫干餾(700-800)制取燃料煤氣 高溫干餾(950-105

7、0)煉焦,粘結性煙煤的熱解過程,具有黏結性的煤，在高溫熱解時，從粉煤分解開始，經(jīng)過膠質狀態(tài)到生成半焦的過程稱為煤的黏結過程。而從粉煤開始分解到最后形成焦塊的整個過程稱為結焦過程，如圖所示。,黏結與成焦過程階段示意圖,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦,粘結性煙煤的熱解過程 （1）第一階段階段（室溫350-400） 從室溫到活潑熱分解溫度（Td，除無煙煤外一般為350400)稱為干燥、脫吸階段。褐煤在200以上發(fā)生脫羧基反應，約300開始熱解反應。煙煤和無煙煤的原始分子結構僅發(fā)生有限的熱作用（主要是縮合作用）。120前主要脫水，約200完成脫氣(CH4、C02和N2)。,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,

8、（2）第二階段（Td550 ） 這一階段的特征是活潑分解，以解聚和分解反應為主。生成和排出大量揮發(fā)物（煤氣和焦油），約450排出的焦油量最大，在450550氣體析出量最多。煙煤約350開始軟化，隨后是熔融、黏結，到550時結成半焦。 煙煤（尤其是中等變質程度煙煤）在這一階段經(jīng)歷了軟化、熔融、流動和膨脹直到再固化，出現(xiàn)一系列特殊現(xiàn)象，并形成氣、液、固三相共存的膠質體。液相中有液晶（中間相）存在。膠質體的數(shù)量和質量決定了煤的黏結性和結焦性。,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,（3）第三階段(5501000)。 又稱二次脫氣階段。在這一階段，半焦變成焦炭，以縮聚反應為主。析出的焦油量極少，揮發(fā)分主要是

9、煤氣。煤氣成分主要是H2，少量CH4和C的氧化物。從半焦到焦炭，一方面析出大量煤氣，另一方面焦炭本身的密度增加，體積收縮，導致生成許多裂紋，形成碎塊。焦炭的塊度和強度與收縮情況有直接關系。 煤的熱解和熱加工一般包括以上三個階段。如果最終溫度提高到1500以上則為石墨化階段，用于生產(chǎn)石墨炭素制品。,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,煤的粘結性和結焦性概念 煤的粘結性是煤在加熱（隔絕空氣）過程中顯示出的一種性質。所謂粘結性是指煤在加熱過程中自身粘結或粘結其他外加惰性物的能力。 不同種類的煤其粘結性亦不同。有些煤種（低、高變質程度的煤）沒有粘結性，加熱時不能粘結成塊；有些煤種（中變質程度的煙煤）具有粘

10、結性，加熱時能粘結成塊。,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,煤的結焦性概念 結焦性是指煙煤在焦爐或模擬焦爐的煉焦條件下，形成具有一定塊度和強度的焦炭的能力。結焦性是評價煉焦煤的主要指標。,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,煤的粘結性和結焦性關系 煤的粘結性與結焦性密切相關，煉焦用煤必須是具有一定粘結性的煤，一般來說，粘結性較好的煤才能煉成質量較好的焦炭。粘結性較差的煤，煉出的焦炭質量也較差，而沒有粘結性的煤則不能煉焦。但是粘結性與結焦性又有所區(qū)別，煤的粘結性主要反映在煉焦過程的前一段（半焦形成之前），煤料粘結的好壞直接影響著焦炭的質量，從這一點看粘結性與結焦性是一致的，即粘結性較好的煤結焦性也較好

11、。,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,而煉焦的后一段過程，即半焦收縮過程，對焦炭質量也有明顯影響。例如粘結性很好的煤（如肥煤），在半焦收縮過程中由于收縮較大而形成了塊度較小和內裂紋較多的焦炭，只是焦炭質量變差。這是粘結性與結焦性的不同點。一般結焦性好的煤煉出的焦炭質地堅硬，熔融性好，抗碎強度和耐磨強度高，塊度較均勻。實驗表明，肥煤的粘結性最好，粘結能力最強；焦煤的結焦性最好，結焦能力最強。 例如有的氣肥煤；其粘結性很強，但其生成的焦炭裂隙多，機械強度差，故結焦性不好。,第二節(jié)、煤的熱解和粘結成焦性質,第三節(jié)、 推焦計劃,為使焦爐均衡生產(chǎn)，保證各炭化室結焦時間一致，整個爐組實現(xiàn)準時出焦，定時進行機

12、械設備的預防性維修，焦爐應按一定計劃組織推焦、裝煤和設備檢修。 為了制定推焦檢修計劃，應首先掌握焦爐操作中的幾個時間概念。 1.幾個時間的概念 (1)結焦時間 指煤料在炭化室內的停留時間。一般規(guī)定為，從托煤底板進入炭化室(即裝煤時間)到推焦桿開始推焦(即推焦時間)的一段時間間隔。 (2)操作時間 指某一炭化室從推焦開始到裝完煤，關上爐門，車輛移至下一爐號開始推焦為止所需的時間，也即相鄰兩個炭化室(按推焦串序的排列)推焦或裝煤的時間間隔。,(3)炭化室處理時間 指炭化室從推焦開始(推焦時間)到裝煤后托煤底板進入炭化室(裝煤時間)的一段時間間隔，應與操作時間區(qū)別開。 (4)周轉時間(也叫小循環(huán)時間

13、) 指結焦時間和炭化室處理時間之和，即某一炭化室兩次推焦(或裝煤)的時間間隔。在一個周轉時間內除將一組焦爐所有炭化室的焦炭全部推出、裝煤一次外，多余時間用于設備檢修，因此，周轉時間包括全爐操作時間和設備檢修時間。而全爐操作時間則為每孔操作時間和車輛所操作的炭化室孔數(shù)的乘積。,第三節(jié)、 推焦計劃,(5)大循環(huán)時間為不同日期在相同的時間推同號炭化室焦炭的時間間隔，也即小循環(huán)時間開始重復的時間間隔。 因此，對于每個炭化室而言: 周轉時間=結焦時間+炭化室處理時間 對于整個爐組而言: 周轉時間=全爐操作時間+檢修時間 一般情況下，檢修時間不應低于2h，以利于設備檢修保養(yǎng)，但也不宜過長，以利于生產(chǎn)平衡和

14、減輕對爐體損害。,第三節(jié)、 推焦計劃,(6)火落時間 是指炭化室裝煤至焦炭成熟的時間間隔，焦炭是否成熟可以通過打開待出爐室上專設的觀察孔，觀察冒出火焰是否呈藍白色來判定。焦炭成熟后再經(jīng)一段悶爐時間，才能推焦。因此結焦時間=火落時間+燜爐時間。通過燜爐可提高焦餅均勻成熟程度和焦炭質量。,第三節(jié)、 推焦計劃,2.循環(huán)檢修計劃 為保證焦爐生產(chǎn)的正常進行，焦爐的機械設備應定期檢修，焦化廠通常采用循環(huán)檢修(推焦)計劃組織出爐操作。 一個大循環(huán)時間=大循環(huán)需要的天數(shù)24h=大循環(huán)包括的小循環(huán)數(shù)周轉時間。,第三節(jié)、 推焦計劃,因此，為找出大循環(huán)所需時間，可由24h與周轉時間的最小公倍數(shù)求得。如周轉時間為32

15、h和36h，其大循環(huán)時間分別為96h和72h。 在編排循環(huán)檢修計劃時，還應考慮周轉時間的長短，為均衡出爐并有利于爐溫穩(wěn)定，可將一個周轉時間內的檢修分為數(shù)次安排?，F(xiàn)以單爐63孔為例，討論循環(huán)檢修計劃的編排。如周轉時間為36h，單孔爐的操作時間為l6min，則總的檢修時間為: 3660-6316=1152min?？砂才艦?次檢修，每次128min。,第三節(jié)、 推焦計劃,第三節(jié)、 推焦計劃,36h循環(huán)計劃,第三節(jié)、 推焦計劃,推焦計劃,3.推焦計劃的制定與評定 推焦計劃根據(jù)循環(huán)檢修計劃及上一周轉時間內各炭化室實際推焦、裝煤時間制定。 編制時應保證每孔炭化室的結焦時間與規(guī)定的結焦時間相差不超過5min

16、。并保證必要的機械操作時間。同時應考慮爐溫及煤料的情況，遇有亂箋號應盡力加以調正。調正方法為：一是向前提，即每次出爐時將亂箋號向前提12爐，這種方法不損失出爐數(shù)，但調正較慢；二是向后調，即延長該爐號的結焦時間，使其逐漸調至原來位置，此法調正快，但損失出爐數(shù)。一般如錯10爐以上時可采取向后調正的方法，但延長結焦時間不應超過規(guī)定結焦時間的1/4，并注意防止高溫事故。,第三節(jié)、 推焦計劃,第四節(jié)、 爐型特性,現(xiàn)代焦爐已定型，但因裝煤方式、加熱煤氣種類、空氣及加熱用煤氣的供入方式和氣流調節(jié)方式、燃燒式火道結構及實現(xiàn)高向加熱均勻性的方法等分成許多型式。每一種焦爐型式均由以上分類的合理組合而成。 一、 火

17、道型式 燃燒室是焦爐加熱系統(tǒng)的主要部分，其加熱是否均勻對焦爐生產(chǎn)影響很大。焦爐的發(fā)展和爐型的改進很大程度上是改進加熱系統(tǒng)，因此燃燒室有多種型式，根據(jù)上升氣流與下降氣流連接方式不同，燃燒室可分為水平火道式焦爐和直立火道式焦爐，水平火道式焦爐由于氣流流程長、阻力大，故現(xiàn)已不再采用。直立火道式焦爐根據(jù)火道的組合方式，又可分為兩分式、四分式、過頂式、雙聯(lián)火道和四聯(lián)火道式5種，如圖所示。,燃燒室火道型式示意圖 a雙聯(lián)式火道；b四聯(lián)式火道；c過頂式火道；d兩分式火道；e四分式火道,第四節(jié)、 爐型特性,兩分式火道燃燒室是將燃燒室內火道分成兩半，彼此以水平集合煙道相聯(lián)。在一個換向周期內，一半立火道走上升氣流，

18、另一半立火道走下降廢氣。換向后，則氣流向反方向流動。它的最大優(yōu)點是結構簡單，異向氣流接觸面小；主要缺點是由于在直立火道頂部有水平集合煙道，所以燃燒室沿長度方向的氣流壓力差太大，氣流分配不均勻，從而使炭化室內煤料受熱不均勻，尤其當焦爐的長度加長或采用低熱值煤氣加熱時更為嚴重，同時削弱了砌體的強度，因此斷面形狀和尺寸的確定應合適。,第四節(jié)、 爐型特性,為減少氣流通過水平集合煙道的阻力，常增大其斷面，但將削弱砌體的強度。炭化室容積增大時，燃燒室廢氣量增多，兩分式焦爐的缺點更為突出，相反中小型焦爐炭化室較短，且一般均用焦爐煤氣加熱，廢氣量小，上述缺點就不突出，故我國中小型焦爐多采用兩分式結構，而大型焦

19、爐則不采用。但國外有的大型焦爐，為充分利用兩分式焦爐同側氣流同向的優(yōu)點，將水平集合煙道設計成由爐頭向中部逐漸擴大，以減少其阻力及對砌體強度的影響，故仍有不少大型焦爐采用兩分式火道結構，如德國的斯蒂爾焦爐。,第四節(jié)、 爐型特性,對兩分式焦爐，當進入焦側的煤氣量和空氣量多于機側時，上升與下降的供熱不易平衡，機、焦側溫度調節(jié)比較困難，因此機側火道數(shù)應比焦側火道數(shù)稍多。如70型焦爐機側火道比焦側多一個，機、焦側溫差較66型焦爐好控制。但焦側火道數(shù)過少時，供熱仍會失去平衡。 雙聯(lián)式火道燃燒室中，將燃燒室設計成偶數(shù)個立火道，每兩個火道分為一組，一個火道走上升氣流，另一個火道走下降廢氣。換向后，氣流呈反向流

20、動。這種燃燒室由于沒有水平集合焰道，因此具有較高的結構穩(wěn)定性和砌體嚴密性，而且沿整個燃燒室長度方向氣流阻力小，分配比較均勻，因此炭化室內煤料受熱較均勻。但異向氣流接觸面多，焦爐老齡時易串漏，結構較復雜，磚型多。雙聯(lián)式火道目前被我國大型焦爐廣泛采用。,第四節(jié)、 爐型特性,四聯(lián)式火道燃燒室中，立火道被分成四個火道或兩個為一組，邊火道一般兩個為一組，中間立火道每四個為一組。這種布置的特點是一組四個立火道中相鄰的一對立火道加熱，而另一對走廢氣。在相鄰的兩個燃燒室中，一個燃燒室中一對立火道與另一燃燒室走廢氣的一對立火道相對應，或者相反。這樣可保證整個炭化室爐墻長向加熱均勻。 過頂式燃燒室中，兩個燃燒室為

21、一組，彼此借跨越炭化室頂部且與水平集合煙道相連的68個過頂焰道相連接，形成一個燃燒室全部火道走上升氣流，另一個燃燒室全部火道走下降廢氣。換向后，氣流呈反向流動。這種燃燒室中的火道，沿長度方向分68組，每組45個火道。每組火道共用一個短的水平集合煙道與過頂煙道相連，因此氣流分配較均勻，但爐頂結構復雜，且爐頂溫度高。,第四節(jié)、 爐型特性,沿燃燒室長度和高度方向的加熱均勻性，是獲得質量均勻的焦炭、縮短結焦時間及降低焦爐耗熱量的重要手段。為此，應通過控制給每個火道的煤氣量及空氣量來保證燃燒室沿長度方向的加熱均勻性。 二、解決高向加熱均勻性的方法 在煤料結焦過程中最重要、也是最困難的是沿炭化室高度方向加

22、熱均勻性問題。高度越高，加熱均勻性越難達到。當火道中煤氣在正常過?？諝庀禂?shù)條件下燃燒時，由于火焰短而造成沿高度方向的溫差很大，一般在50200之間，所以沿高度方向加熱是否均勻，主要取決于火焰長度。加熱不均勻將引起結焦時間延長和產(chǎn)品產(chǎn)量、質量降低等不良后果。,第四節(jié)、 爐型特性,由于燃燒室下部溫度高，所以炭化室內下部煤料先結成焦塊，為了使上部煤料完全成焦，則必須延長加熱時間，結果使下部焦炭過火。而且結焦時間的延長，使熱損失增加，甚至使下部耐火材料熔化或爐墻變形。 近年來，為了實現(xiàn)燃燒室高向加熱均勻性，在不同結構的焦爐中，采取了不同措施。根據(jù)結構不同，主要有以下四種方法，如圖。,第四節(jié)、 爐型特性

23、,各種解決高向加熱均勻的方法 a高低燈頭；b爐墻不同厚度；c分段加熱；d廢氣循環(huán),第四節(jié)、 爐型特性,（1）高低燈頭 高低燈頭系雙聯(lián)火道中單數(shù)火道為低燈頭、雙數(shù)火道為高燈頭（燈頭即為焦爐煤氣噴嘴），火焰在不同的高度燃燒，使爐墻加熱有高有低，以改善高向加熱均勻性。奧托式焦爐即采用高低燈頭法。但此種方法僅適用于焦爐煤氣加熱，并且效果也不顯著。而且由于高燈頭高出火道底面一段距離才送出煤氣，故自斜道出來的空氣，易將火道底部磚縫中的石墨燒盡，造成串漏。奧托式、JN6082、JNX6087型焦爐即用此法。,第四節(jié)、 爐型特性,（2）分段燃燒 分段燃燒是將空氣和貧煤氣（當用焦爐煤氣加熱時，煤氣則從垂直磚煤氣

24、道進入火道底部）沿火道墻上的通道，在不同的高度上通入火道中燃燒，一般分為上、中、下三點，使燃燒分段。這種措施可以使高向加熱均勻，但爐墻結構復雜，需強制通風，空氣量調節(jié)困難，加熱系統(tǒng)阻力大。上海寶鋼引進的新日鐵M型焦爐即采用此法。 （3）按炭化室高度采用不同厚度的爐墻 即靠近炭化室下部的爐墻加厚，向上逐漸減薄，以保證加熱均勻。但是，爐墻加厚，傳熱阻力增大，結焦時間延長，故現(xiàn)在已不采用。,第四節(jié)、 爐型特性,（4）廢氣循環(huán) 這是使燃燒室高向加熱均勻最簡單而有效的方法，故現(xiàn)在被廣泛采用。由于廢氣是惰性氣體，將它加入煤氣中，可以降低煤氣中可燃組分濃度，從而使燃燒反應速度降低，火焰拉長，因而保證高向均勻加熱。雙聯(lián)火道焦爐可在火道隔墻