热设备庞大,管道易于磨损。
(3)煤料选择破碎与合理配煤。
煤料的选择破碎目的是将结焦性差的气煤,经过破碎、筛分富集气煤中结焦性好的岩相组成。
因煤是一混合物,其各岩相组分的破碎性及可熔性不同,如镜煤,亮煤,易破碎,可熔化粘结,而暗煤,丝炭则不易破碎,可熔性,粘结性较差。
所以煤经破碎后小颗粒中含有较多的可熔性组分,大颗粒中含有更多不可熔性组分,筛分后,前者可用于配煤,后者再细粉碎后配煤,当后者量较多时,可部分弃掉作其它用途,以保证配煤质量。
这样原来不能炼焦的粘结性差的气煤,经选择破碎后亦能用作配煤。
所以利用选择性破碎使煤料中气煤配料增加,降低焦煤用量,提高及保证焦炭质量。
2.增加焦炉生产能力,提高劳动生产率(1)大型快速炼焦炉:我国目前绝大多数焦炉炭化室高仅4一5米,炭化室有效容积为21一24米’,攀钢大容积焦炉高5.5米,有效容积35.4米3,而目前世界各国新建造焦化厂均多属于大容积焦炉,炭化室高度有6.5米,7.5米,甚至8.0米高的焦炉亦在筹建中,日本扇岛焦化厂修建了炭化室高7.55米,有效容积52.5m3的焦炉。
大容积焦炉为了解决高度方面加热均匀性常采用煤气和空气沿高度分段加入燃烧室燃烧。
快速炼焦的措施,采用高密度,高导热率,高耐热强度的硅砖及新材料的耐火砖,这样可提高火道温度。
若火道温度由1350℃提高到1490℃对炉宽为400毫米的焦炉,其结焦时间由14小时缩短到11小时,相当于焦炉生产能力提高20%以上。
采用高强度的耐火材料亦可减少炉墙厚度,这样亦可提高传热效率,在相同的燃烧室立火道温度下,可增加焦炭的产量。
(2)生产过程的机械化和自动化国外新的焦炉机械都是一次对位,每操作一炉只需6分钟(包括装炉、推焦),可集中遥控,24小时一套机械可装、堆焦180一200炉。
装煤车上都有电磁取炉盖机以及将装炉冒出的煤气,烧却、洗涤后放入大气来实现无烟装煤,熄焦和焦台操作亦实现自动化。
整个生产流程控制皆用电子计算机系统,所以工人的劳动生产率很高。
(3)干法熄焦目前我国采用熄焦方法为湿法熄焦,而用大量水来冷却赤热的焦炭,湿法熄焦主要缺点,大量污水化为蒸汽,此蒸汽含有酚,严重污染大气,腐蚀设备,焦炭热量无法回收。
干法熄焦主要是利用隋性气体(主要是C02或NZ)将灼热焦炭冷却,加热后的惰性气体送到废气锅炉产生蒸汽,经废气锅炉和换热器,冷却后的惰性气体再循环使用。
干熄焦其优点是焦炭块度与物理性质均匀,焦炭强度高。
用干法熄的焦炭用于高炉炼铁焦比*可降低2%,高炉增产4%。
每吨干熄焦可产39一40公斤/厘米’过热温度为400℃一450℃的蒸汽400公斤,可用于发电。
一个年产600万吨的焦化厂,用于熄焦可节省煤炭约40万吨。
干熄焦可避免水雾与粉尘排至大气,改善操作环境。
三、焦化产品的回收焦炉煤气经过冷却和用不同的吸收剂处理可得到焦油,氨、硫化氢、氰化氢、禁、*焦比:即生产每吨生铁所需焦炭公斤数。
48-分:小于11%,因焦炭灰分有一定要求,(不大于12%),焦炭灰分增加,炼铁时,焦炭及石灰石用量将增加,高炉生产能力下降。
硫分:小于1.2%,因焦炭含硫要小于1%,否则炼铁时制得生铁含硫量增加,生铁容易脆裂。
或者需要消耗更多的熔剂和焦炭,这样高炉的生产能力下降。
挥发分:一般在25一30%之间,配煤中挥发分多少,对焦炉煤气量炼焦化学产品和焦炭的产率有直接的影响。
粉碎度:炼焦用煤较适宜的粒度是o一3毫米量为80%左右。
膨胀压力:配煤除了要保证焦炭及化学产品的产量和质量外,尚需注意保护焦炉炉体,所以膨胀压力不应太大,一般规定小于0.1公斤/厘米’。
除了采用配煤炼焦外,还必须使炼焦炉有一个合适的操作制度,即温度制度,压力制度、焦炉各大机械设备的运行制度。
焦炉的加热速度及结焦的最终温度对焦炭的质量有很大的影响。
炼焦炉本身亦要求结构严密、牢固、操作简便,易于控制,整个加热系统阻力要小,热工效率高,单位产品耗热量低。
目前我国大、中、小型炼焦厂大都是采用粉碎、配煤、炼焦、湿法熄焦的流程。
洗煤直接在煤矿进行,这样可减少煤歼石的运输费用。
随着钢铁工业的发展,我国的焦化工业面貌不断更新,并向国外引进了一些新工艺、新技术、新设备,以加速焦化工业的发展。
现介绍国内、外焦化工业目前的发展概况及研究动向。
1.扩大炼焦煤的资源(1)型焦为了扩大炼焦用煤的资源除了进行配煤外,还生产型焦,生产型焦的方法很多,主要可分为热压、冷压,及热团球三种,热压法是将具有一定粘结性的煤料(单种煤或配合料)加热到烟煤的塑性温度(一般为430℃~500℃)后压制成块。
加压的目的使煤粒之间接触更紧密、有利于粘结。
冷压法是将低挥发分的弱粘结煤或不粘结性煤,也有将高挥发分弱粘结煤或不粘结煤的半焦、配以适量的粘结剂,在粘结剂的软化温度(一般为50℃一100℃)下压制成块(个别亦有不加热成型)的。
成型的热压块或冷压块在炭化炉中最终炭化为型焦。
热团球即用没有粘结性的单种高挥发分煤在热态下与一部分粘结性煤或粘结剂团成直径为38毫米的球团,然而在焙烧炉中焙烤成焦。
冷压法或热团球所常用的粘结剂为焦油沥青,石油沥青,或脱晶的焦油馏分,液化煤等。
生产型焦的优点除了可利用弱粘结性与不粘结性煤,扩大炼焦用煤资源外,因为型焦生产都在密闭的流程线内进行,所以可防止大气和水的污染,目前型焦生产成本比焦炉焦炭高,工艺过程复杂。
(2)煤料的干燥预热煤料经干燥、预热后装入焦炉,不仅可缩短结焦时间,同时可提高焦炭质量,特别是提高焦炭的耐磨性,弱粘性煤量亦可增加。
据资料报导,煤干燥到水分3%装炉,焦炉可增产9%,干燥到水分1%,可增产20%。
煤预热到120℃装炉焦炉可增产35%,预热到250℃可增产50%,预热温度不宜过高,否则影响煤的粘结性。
煤千燥后装炉使炼焦产生含酚废水减少一半。
预热煤装炉是采密封管道,这样可减少装炉时粉尘及煤气逸出污染大气,大大改善操作环境,劳动强度亦降低,便于焦炉操作的自动化,但干燥,烟煤在炼焦炉中隔绝空气加热可得到焦炭、炼焦煤气和许多炼焦化学产品。
在工业生产条件下,它们的产率(干煤重量%)为焦炭75~78,煤焦油3.5一4,粗苯0.9一1.1,氨0.22一0.25,干煤气300一330标准米”/吨干煤。
干煤气的组成(体积%)为H254~59,CH423~28,C:H。
2一3,CO5.5一7,COZ2.5一2.5,O:0.3~0.7,N23一5,低热值42。
~44。
千卡/标米’,炼焦化学产品的产率和组成,主要取决于炼焦配煤的性质和炼焦过程的技术操作条件。
焦炭是高炉炼铁的重要原料:此外焦炭还用于铸造和生产合成氨、电石、石灰氮化肥和钙、镁、磷肥等产品。
炼焦煤气和炼焦化学产品(如焦油、硫按、毗吮、苯、蔡、酚、葱等)是化肥工业、塑料工业、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、染料、炸药以及国防等工业极其宝贵、不可缺少的重要原料。
所以焦化工业的发展直接影响人们的衣、食、住行等各方面,它是国民经济中一个重要的工业部门,占有重要的地位,随着我国钢铁工业的发展,焦化工业在我国社会主义建设中必将发挥更大的作用。
二、炼焦炼焦就是煤的高温干馏,在工业生产时,将烟煤装入炼焦炉的炭化室中,炭化室隔绝空气,炭化室两侧有燃烧室,在燃烧室中,燃烧炼焦过程中自产煤气(或燃烧高炉煤气、发生炉煤气)燃烧产生的热量通过炭化室与燃烧室之间的炉墙,间接加热炭化室的煤料。
煤受高温干馏作用而发生热分解,软化、熔融、固化。
煤的大分子发生分解化合等一系列复杂的化学反应,生成小分子的液态和气态产物。
在高温条件下,它们皆以气态形式逸出炭化室。
煤中的大部分碳则在炼焦的高温下碳化为固体的焦炭、留在炭化室。
炭化室的焦炭经推焦、熄焦、筛分等步骤得工业所用的冶金焦。
为了得到合格的冶金焦及多产化学产品,同时又要合理利用全国煤炭资源,必须进行炼焦配煤。
配煤就是将两种以上的煤均匀地按适当比例混合,使各煤种性质之间能取长补短。
我国的配煤是以肥煤、肥气煤或肥焦煤等粘结性较强的煤作为基础,适当的增加高、低挥发分的弱粘结煤,这样配煤不仅能炼出优质的焦炭,增加化学产品,并扩大炼焦煤源。
炼焦配合煤除了应有良好的粘结性外,还必须具有如下工艺指标。
水分:一般为6一8%,水分不仅与煤料堆积比重有关,配煤水分减少可增加生产能力。
粗苯等粗制产品,经过净化后的焦炉煤气,可作为城市煤气或进一步分离为单独的组分而加以利用。
焦炉煤气中的氨,可用来制取硫馁或浓氨水等化学肥料。
而硫化氢是生产单体硫和硫酸的原料,氰化氢可用来生产黄血盐。
随着科学技术的发展为了防止环境污染和提高焦化产品的回收率,许多国家的焦化厂已采用各种新的回收工艺流程。
粗苯和焦油都是组成很复杂的半成品,经过精制分离和加工,可得到的产品有二硫碳,苯、甲苯、二甲苯、古马隆一贫树脂,酚苯酚、甲酚、二甲酚,葱禁、毗咤、度琳、沥青等数百种产品,它们都是塑料工业、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、耐辐射耐高温材料以及国防工业的极为宝贵的原料。