毕业设计 [论文]题目：年产20万吨配煤炼焦工艺设计系别：化学与化学工程系专业：煤炭深加工与利用姓名：刘磊学号： 111308136指导教师：陈湘河南城建学院2010 年5 月20 日1总论 (4)1.1概述 (4)1.2炼焦煤种简介 (4)1.3配煤炼焦意义 (5)1.4煤场及配煤机械简介 (6)1.4.1卸煤机械 (6)1.4.2倒运机械 (7)1.4.3配煤槽及配煤设备 (7)1.5预热炼焦工艺 (7)1.6干法熄焦工艺 (8)2设计任务依据 (10)2.1设计任务 (10)2.2设计目标 (10)3生产方案确定及生产流程说明 (11)3.1生产方案确定 (11)3.2生产流程说明 (12)4炼焦用煤的准备 (14)4.2煤场机械的选型 (15)4.2.1卸煤机械 (15)4.2.2倒运机械 (15)4.3配煤比的确定 (16)4.4配煤设备和配煤操作 (18)4.4.1配煤槽 (18)4.4.2配煤设备 (18)4.5配煤比的控制 (19)4.5.1操作要点和配煤比检测 (19)4.5.2自动配煤 (20)5工艺计算 (22)5.1原始数据 (22)5.2原始数据处理与计算 (23)5.3物料平衡计算 (26)5.4热量平衡计算 (29)5.5焦炉的热效率和炼焦耗热量 (38)6炉型选择 (40)6.1焦炉的构造 (40)6.1.1燃烧室和炭化室 (40)6.1.2蓄热室 (40)6.1.3斜道区 (41)6.1.4炉顶 (41)6.2炭化室的中心距 (41)6.3焦炉的生产能力 (42)7干熄焦与预热炼焦联合工艺 (44)8强度校核 (45)8.1炭化室强度 (45)8.2燃烧室强度 (45)9设计心得体会 (46)10重要符号及其单位一览表 (47)11参考文献 (50)12致谢 (51)1总论1.1概述煤在炼焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右，经过干馏的一系列阶段，最终得到焦炭、化学产品和焦炉煤气。
这一过程称为煤的高温干馏或高温炼焦，一般简称炼焦。
炼焦的主要目的是为了获取焦炭，炼焦时副产的煤气和化学产品。
焦炭主要用于高炉炼铁。
煤气可以用来合成氨，生产化学化肥或用作加热燃料。
炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种芳香族化合物，主要由硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、蒽、萘和沥青等。
所以炼焦化学工业能提供农业所需的化学肥料和农药，合成纤维的原料苯，塑料和炸药的原料酚以及医药原料吡啶碱等。
可见，炼焦化学工业与许多部门都有关系，可生产很多重要产品，是煤综合利用行之有效的方法。
煤由常温开始受热，温度逐渐上升，煤料中水分首先析出，然后煤开始发生热分解，当煤受热温度在350-480℃左右时，煤热解有气态、液态和固态产物，出现胶质体。
由于胶质体透气性不好，气体析出不易，产生了对炉墙的膨胀压力。
当超过胶质体固化温度时，则发生粘结现象，产生半焦。
在由半焦形成焦炭的阶段，有大量气体生成，半焦收缩""现裂纹。
当温度超过650℃左右时，半焦阶段结束，开始由半焦形成焦炭，一直到950-1050℃时，焦炭成熟，结焦过程结束。
1.2炼焦煤种简介焦炭是钢铁、化工等工业的重要原料，随着国民经济的快速发展，对焦炭的需求量与日俱增，传统的单一煤种炼焦受储量短缺和推焦困难等因素的影响已被配煤炼焦新工艺所取代。
配煤炼焦是把不同煤化程度的煤按比例配合起来，利用各种煤在性质上的互补原理，生产符合质量要求的焦炭。
炼焦煤的特征是具有不同程度的黏结性和结焦性，中国炼焦用煤包括：焦煤JM、肥煤FM、气煤QM和瘦煤SM以及中间过渡性牌号煤类构成的。
对煤化度中等、黏结性极强的烟煤也是炼焦用煤的一种。
此外，褐煤、长焰煤和贫煤没有粘结性，单独干馏得不到焦块。
在一定条件下可以少量配入配煤中炼焦。
肥煤（FM）的干燥无灰基挥发分V>10%～37%，胶质层最大厚度d a fy>25mm。
肥煤挥发物一般较高。
胶质层较厚。
粘结性强，加热时产生大量胶质体，单独炼焦时生成的焦炭，熔融性好，耐磨性大，故为炼焦煤。
用肥煤炼出的焦炭横裂纹多，气孔率高，焦根部蜂焦多，易碎，炼焦时必需配入气煤、瘦煤等以提高焦炭质量。
肥煤的粘结力很强，能与粘结力较弱的煤搭配后炼出优质煤称肥煤为配焦煤之母。
肥煤是炼焦配合煤中的重要组分，配入肥煤可使焦炭熔融良好，从而提高焦炭的耐磨强度，并为配加黏结性差的煤或瘦化剂创造条件。
贫瘦煤（PS）是炼焦煤中变质程度最高的一种，其特点是挥发分>10%～20%，粘较低，粘结性比典型瘦煤差。
其干燥无灰基挥发分Vd a f结指数G>5～12。
单独练焦时，生成的焦粉多，配煤炼焦时配入较少比例就能起到瘦化作用，有利于提高焦炭的块度。
这种没也可用于发电、机车、民用及锅炉燃料。
气煤（QM）是一种煤化程度较低的炼焦煤，结焦性较好，热解时能产生较多的煤气和焦油，胶质体的热稳定性较差。
其干燥无灰基挥>37%，粘结指数G>65。
单独练焦时，焦炭呈细长条且易碎，发分Vd a f有较多纵向裂纹，焦炭的抗碎强度和耐磨强度低于其他炼焦煤。
在配煤炼焦时配入气煤可增加焦炭的收缩，便于推焦，又可得到较多化学产品。
但多配气煤将使焦炭块度降低。
由于我国气煤储量大，为了合理利用炼焦煤资源，在炼焦配煤中应尽量多配气煤。
有些工厂根据气煤的特性，采用不同的方法炼焦，如捣固、高温快速加热、热压等。
1.3配煤炼焦意义以前炼焦只用单种焦煤，由于炼焦工业的发展，焦煤的储量开始感到不足。
而且还存在着煤炼得的焦饼收缩小，推焦困难;焦煤膨胀压力很大，容易胀坏炉体;焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小等缺点。
为了克服这些缺点，采用了多种煤的配煤炼焦。
配煤炼焦扩大了炼焦煤资源，把不能单独炼成合格冶金焦的煤，经过几种煤配合可炼出优质焦炭，还可以降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，并可提高化学产品产率，配煤炼焦可以少用好焦煤，多用结焦性差的煤，使国家资源不但利用合理，而且还能获得优质产品。
配煤炼焦是以各单种煤的特性以及它们在在配合煤中的相容性为基础的，肥煤一般是配煤炼焦的骨架煤和基础煤，它可以多配用弱粘结性煤和不黏煤；配入的肥煤可以提高化学产品的产率；瘦煤可以增加焦炭的块度，起一定的瘦化作用；贫煤可以少量配入，与肥煤配合炼焦，但必须细碎；当煤料较“瘦”或黏结性较差时可加入煤焦油、沥青等作为粘结剂。
由于新的炼焦工艺—-预热法炼焦的广泛使用,使得我国的煤炭资源更能够被充分利用,尤其是平顶山地区优质、低灰、低硫、高挥发分、弱黏结性或不黏结性的煤,用平顶山地区的煤作配煤炼焦,不仅提高了该地区煤的使用价值,在一定程度上降低钢铁生产成本,而且缓减了我国煤炭资源紧张的压力。
可见，配煤炼焦对合理利用煤炭资源、节约优质炼焦煤、扩大炼焦煤源具有重要意义。
1.4煤场及配煤机械简介焦化厂的配煤炼焦工艺要从煤场开始，来煤的卸车与储存以及单种煤配合成适合炼焦的配合煤的配煤机械的型号选取，诸如此类的都要根据焦化厂的生产规模而定。
1.4.1卸煤机械（1）翻车机翻车机的卸煤方式是通过把火车车箱翻转一定角度，从而把煤从车箱内倾倒出来。
一般用于大型焦化厂。
（2）螺旋卸车机螺旋车煤机由两大部分组成；机架及其行走机构，螺旋及其旋转提升机构。
各厂使用的螺旋卸车机，按整体形式的不同，大致可分为桥式、门式和单臂式三种。
一般用于中型焦化厂。
（3）链斗卸车机（联合卸煤机）链斗卸车机主要有机架、链斗提升机构和可移动胶带机等三部分所组成。
一般用于小型焦化厂。
1.4.2倒运机械倒运机械用于把卸下的煤料倒运到贮煤场指定位置堆放，以及从贮煤场堆取回送至配煤槽系统。
主要的倒运机械有几种:（1）门式抓斗起重机和装卸桥（2）桥式抓斗起重机（3）斗轮式堆取料机1.4.3配煤槽及配煤设备配煤槽用来存配煤所需的各种煤料，一般设在配煤设备之上。
其数目和容量与煤种及焦化厂的生产规模有关。
其中数目一般比煤种多2～3个，主要考虑煤种的更换及设备的维修，对配煤量大的煤种要同时开两个槽。
其容量在大多数情况下，应能保证焦炉一昼夜的用煤量。
配煤设备主要有配煤盘和电磁震动给料机两种。
（1）配煤盘调节简单，设备运行可靠，其缺点是耗电量大，传动部件多，设备笨重，另外刮煤板要经常清理，不然挂上杂物，影响配煤的准确性。
（2）电磁震动给料机结构简单，维修方便，布置紧凑、投资省、耗电量小及产量容易调节等优点。
其缺点是安装、调整要求严格，若调整不好，进行中将产生噪音，且达不到预期效果。
电磁震动给料机在炼焦配煤上广泛使用，使配煤的准确性不断提高。
1.5预热炼焦工艺装炉煤在装炉前用气体热载体或固体热载体快速加热到分解前开始前温度（150～250℃），然后再装炉炼焦的工艺过程称为煤的预热炼焦技术。
预热煤炼焦有下述显著效果：①提高焦炉生产能力，当煤料预热到200℃时，由于堆比重增大，装煤量增加8～10％，由于升温速度加快，结焦时间缩短25～30％，使焦炉生产能力可提高35～40％；②装炉煤堆密度增大而且均匀化。
将煤加热到后，煤颗粒表面的水膜几乎全脱尽，煤自动铺平而且紧密堆积，使装炉煤堆密度增加。
煤预热炼焦与湿煤炼焦的焦炭质量比较 % 表 1.1煤预热是炼焦前对煤料进行预处理的有效措施，该工艺不仅可以脱除煤水分，降低炼焦耗热量，而且可增加装炉煤堆密度。
此外，还因煤料加热速度提高及堆密度增加等使塑性层厚度增加，改善结焦性能，煤预热工艺还可以大幅度提高焦炉生产能力，比湿煤炼焦增加焦炭产量。
预热后的煤粉装人由高热导率耐火砖砌筑的薄壁室式焦炉，在低于通常干馏温度下(中低温于馏)推焦，送入干熄炉内再次加热，以获得所需的焦炭质量，提高生产率，改善环境。
1.6干法熄焦工艺采用惰性气体（通常为氮气）熄灭赤热焦炭的熄焦方法称为干法熄焦，简称“干熄焦”。
炽热的焦炭出炉时温度约1000℃，由熄焦车运至干熄焦工段，由接焦车和提升机装至冷却塔内，被惰性气体冷却只200℃左右从底部卸出；惰性气体从冷却塔底部的环形风管及中央风帽处进入，与焦炭进行热交换吸收热焦炭的热量后，温度升至约850℃作为二次能源，从上部的风口流出，进入锅炉给出热量而重新冷却到约200℃后，经旋风除尘器，由风机加压后进入冷却塔内冷却后再去冷却红焦炭，循环使用。
这一过程实际上是气相与固相的热交换过程，热交换方式主要是对流传热，辐射传热比例不大。
在热交换过程中，焦炭的冷却速度既取决于惰性气体的温度和惰性气体穿过焦炭层的速度，也取决于焦块的温度和外形表面积。
因而要提高冷却速度，一是降低入口气体温度，二是增大气体流速。
但气体流速过大将使循环风机的电耗量大大增加，因而降低入口气体速度是切实可行的。
干法熄焦克服了湿法熄焦的缺点,具有下列优点:(1)节约能源干熄焦能从每吨红焦中回收500kg中压蒸汽,对年产冶金焦90万吨的厂家,年回收的热量相当于节省5万吨的标准煤。