煉焦配煤研究資料

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1、摘要：闡述了煤的成焦過(guò)程及影響焦炭質(zhì)量的因素，分析了煉焦產(chǎn)品產(chǎn)率的計(jì)算及預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量的計(jì)算。關(guān)鍵詞：煤的成焦質(zhì)量預(yù)測(cè)產(chǎn)率計(jì)算中圖分類號(hào)：TQ520.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1產(chǎn)品生成1.1煤的成焦過(guò)程煉焦煤在隔絕空氣下加熱，其有機(jī)質(zhì)隨溫度的升高而發(fā)生一系列變化，形成氣態(tài)(煤氣)、液態(tài)(煤焦油)和固態(tài)(半焦或焦炭)產(chǎn)物。煤的成焦過(guò)程可分為三個(gè)階段：第一階段(常溫至300℃)是煤的干燥脫氣階段，釋放出水分并析出CH4、CO和N2。第二階段(300℃～600℃)以解聚和分解反應(yīng)為主，煤粘結(jié)成半焦。通常煙煤在300℃后開(kāi)始軟化，伴

2、隨有煤氣和煤焦油析出；中等煤化度的煙煤在此期間的一定溫度范圍內(nèi)生成氣、液、固三相共存的質(zhì)體。第三階段(600℃～1000℃)是半焦變成焦炭的階段，此階段以縮聚反應(yīng)為主，產(chǎn)生大量煤氣(以H2為主)，半焦經(jīng)收縮形成有裂紋的焦炭。1.2炭化室內(nèi)結(jié)焦過(guò)程裝爐煤結(jié)焦需要的熱量是通過(guò)兩側(cè)爐墻提供的，熱量從兩側(cè)爐墻傳向炭化室中心。因此，結(jié)焦過(guò)程是從兩側(cè)炭化室墻面處開(kāi)始，逐漸移向炭化室中心的層狀結(jié)焦過(guò)程。當(dāng)炭化室中心的焦餅溫度達(dá)到950℃～1050℃時(shí)焦餅成熟。結(jié)焦速度反映炭化室內(nèi)的平均升溫速度。結(jié)焦速度過(guò)快，將使焦炭裂紋增多、塊度變小。當(dāng)炭

3、化室墻面附近的煤料形成塑性層時(shí)，炭化室頂部和底部的煤料也受熱形成了塑性層，同時(shí)，煤料分解的氣態(tài)產(chǎn)物不斷產(chǎn)生，由于四面的塑性層均不易透過(guò)氣體，炭化室內(nèi)壓力不斷升高，塑性層膨脹，并通過(guò)半焦和焦炭層將膨脹壓力傳遞給炭化室墻。當(dāng)塑性層在炭化室中心面匯合時(shí)，炭化室膨脹壓力達(dá)到最大值。通常所說(shuō)的膨脹壓力就是指這一最大值。膨脹壓力取決于裝爐煤的特性、爐料散密度及結(jié)焦速度，提高膨脹壓力有助于煤料顆粒的粘合、融熔，改善焦炭的物理性，但是膨脹壓力過(guò)高，將對(duì)炭化室墻體造成損壞。1.3炭化室內(nèi)氣體析出動(dòng)態(tài)炭化室內(nèi)的裝爐煤在結(jié)焦過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物(含

4、液體產(chǎn)物的蒸汽)一部分通過(guò)兩側(cè)塑性層之間的煤層流向炭化室頂部空間，稱為“里行氣”，約占全部氣態(tài)產(chǎn)物的10%～25%。另外約占75%～90%的氣態(tài)產(chǎn)物，通過(guò)半焦層和焦炭層以及焦炭與炭化室墻之間的縫隙流向炭化室頂部空間，稱為“外行氣”。它們?cè)诮範(fàn)t頂空間流動(dòng)時(shí)，受高溫作用發(fā)生二次熱解反應(yīng)。由于炭化室墻的溫度高于爐頂空間溫度，因此外行氣比里行氣的二次熱分解劇烈得多。外行氣中氫、苯和甲苯多，而里行氣中甲烷、乙烷、低分子量烯烴和含氧含氮有機(jī)化合物多。二次熱分解后產(chǎn)生的氣體則達(dá)炭化室頂部空間后經(jīng)上升管排出，這些氣體產(chǎn)物統(tǒng)統(tǒng)為粗煤氣。炭化室中結(jié)

5、焦過(guò)程是周期性的，所以從炭化室逸出的粗煤氣組成是隨結(jié)焦時(shí)間而變化的。但是由于焦?fàn)t由多個(gè)炭化室組成，而每個(gè)炭化室所處結(jié)焦時(shí)間不同，因此所有炭化室的粗煤氣匯集于集氣管混合后，其組成基本上是穩(wěn)定的。對(duì)粗煤氣進(jìn)行冷凝冷卻、洗滌、吸收及制取可得到凈煤氣、煤焦油及粗苯等產(chǎn)物。2產(chǎn)品產(chǎn)率2.1成焦率成焦率(即煤焦比)是裝爐煤(干)經(jīng)高溫干餾轉(zhuǎn)變?yōu)榻固?干)的百分率。成焦率主要取決于煤質(zhì)，也受煉焦條件和爐型的影響。成焦率的主要計(jì)算方法有：2.1.1利用煤、焦炭灰分之間的關(guān)系求成焦率Kd·j=Ad·m/Ad·j×100%(1)式中，Kd·j

6、為干焦對(duì)干煤的成焦率；Ad·m、Ad·j分別為煤和焦炭的干基灰分(%)。用式(1)計(jì)算的成焦率往往比實(shí)測(cè)值低，除取樣和分析誤差等原因外，主要是在高溫干餾過(guò)程中灰分組成也發(fā)生變化，焦炭在炭化室內(nèi)和熄焦過(guò)程中發(fā)生燒損使灰分增大。2.1.2利用裝爐煤和焦炭的揮發(fā)分求成焦率Kd·j=100-Vd·m/100-Vd·j×100+Q(2)式中，Vd·m和Vd·j分別為煤和焦炭的干基揮發(fā)分(%)；修正系數(shù)Q是指在煤中揮發(fā)分逸出后，經(jīng)二次裂解而引起的增碳，它與裝爐煤揮發(fā)分、焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)和焦?fàn)t操作制度等因素有關(guān)，通常取Q=1。2.1.3利用煤

7、和焦的揮發(fā)分間的關(guān)系求成焦率Kd·j=99-5/6Vd·m(3)式中，Vd·m為裝入煤干基揮發(fā)分，焦炭的干基揮發(fā)分Vd·j=1.2%(假定)。2.1.4由煤質(zhì)與煉焦操作條件求成焦率Kd·j=103.17-0.75Vd·m-0.0067tJ。式中，Vd·m為裝入煤干基揮發(fā)分；tJ為焦餅中心溫度(℃，推焦前15min測(cè)定)。該式由日本提出，前蘇聯(lián)克里活羅格焦化廠經(jīng)標(biāo)定認(rèn)為符合該廠實(shí)際，中國(guó)也推薦使用。2.2凈煤氣產(chǎn)率2.2.1前蘇聯(lián)凈煤氣對(duì)干基裝入煤的產(chǎn)率計(jì)算式Kd·g=QVd·m(4)式中，Q為系數(shù)，對(duì)氣煤Q=3，對(duì)焦煤Q=

8、3.3；Vd·m為裝入煤干基揮發(fā)分。2.2.2我國(guó)熱能院凈煤氣對(duì)干基裝入煤的產(chǎn)率計(jì)算式Kd·g=(1-β)AVd·m(5)式中，β=2%～4%(爐墻漏氣率)；A=64～72，是與煤種有關(guān)的校正系數(shù)；Vd·m為裝入煤的干基揮發(fā)分。冶金部推薦此式為我國(guó)焦化企業(yè)計(jì)