炼焦焦炭处理

从炼焦炉出炉的高温焦炭，需经熄焦、凉焦、筛焦、贮焦等一系列处理。为满足炼铁的要求，有的还需进行整粒。

炼焦熄焦

有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。前者是用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。后者是用180℃左右的惰性气体逆流穿过红焦层进行热交换，焦炭被冷却到约200℃，惰性气体则升温到800℃左右，并送入余热锅炉，生产蒸汽。每吨焦发生蒸汽量约400～500公斤，干法熄焦可消除湿法熄焦对环境的污染，提高焦炭质量，同时回收大量热能，但基建投资大，设备复杂，维修费用高。

炼焦凉焦

将湿法熄焦后的焦炭，卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。焦炭在凉焦台上的停留时间一般要30分钟左右，以蒸发水分，并对少数未熄灭的红焦补行熄焦。

炼焦筛焦

根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。中国钢铁联合企业的焦化厂，一般将焦炭筛分成四级，即粒度大于40毫米为大块焦，40～25毫米为中块焦，25～10毫米为小块焦，小于10毫米为粉焦。通常大、中块焦供冶金用，小块焦供化工部门用，粉焦用作烧结厂燃料。

炼焦贮焦

将筛分处理后的各级焦炭，分别贮存在贮焦槽内，然后装车外运，或由胶带输送机直接送给用户。

整粒将大于80（或75）毫米级的焦炭预先筛出，经切焦机破碎后再过筛，得到粒度80～25（或75～25）毫米级焦炭用于炼铁。这样可以提高焦炭粒度的均匀性，并避免大块焦炭沿固有的裂纹在高炉内碎裂，从而提高焦炭的机械强度，有利于炼铁生产。

有下述程序：炼焦煤料的制备简称备煤，是将煤矿运来的各种精煤（或低灰分原煤）制备成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。一般包括：卸煤、贮存和混匀、配合、粉碎和混合，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。严寒地区，还应有解冻库和破冻块设备。炼制优质焦炭，必须对备煤操作给予足够的重视。把煤混匀好，提高配煤的准确度，使煤质波动最小，保证焦炭的化学成分和物理机械性能的稳定，以稳定焦炭质量。因此配煤设备必须准确地按给定值配煤；配煤槽要均匀连续下煤。煤中杂物要除净，水分不能过高。煤料的合理粉碎，可以有效地提高焦炭的机械强度。必须根据具体情况对不同的煤料确定最适宜的粉碎粒度。

改进备煤流程，是扩大炼焦煤源和改善焦炭质量的途径。中国绝大多数焦化厂都采用先按规定比例配合的混合粉碎流程。这种流程不能根据各种煤的硬度差异分别进行处理，因此只适用于粘结性较好、煤质较均匀的炼焦煤料。较新的备煤流程有三种：①单独粉碎流程，是将各种煤先单独进行粉碎，然后按规定的比例配合，再进行混合；②分组粉碎流程，是先将硬度相近的各煤种，按比例配合成组，各组分别送往各自的粉碎机粉碎到要求的粒度，再进行混合；③选择粉碎流程，是将粉碎到一定程度的煤过筛，将筛出的粗粒级组分进行再粉碎，这样可使粘结性差、惰性物含量高的粗粒级组分粉碎得较细，避免粘结性好的岩相组分过度粉碎。

已经制备好的煤料从煤塔放入装煤车，分别送至各个炭化室装炉。干馏产生的煤气经集气系统，送往化学产品回收车间加工处理。经过一个结焦周期（即从装炉到推焦所需的时间，一般为14～18小时，视炭化室宽度而定），用推焦机将炼制成熟的焦炭经拦焦机推入熄焦车；熄焦后，将焦炭卸入凉焦台；然后筛分、贮藏。

炼焦车间一般由两座炼焦炉组成一个炉组。两座炼焦炉布置在同一中心线上，中间设一个煤塔。一个炉组配有相应的焦炉机械──装煤车、推焦机、拦焦机、熄焦车和电机车；还配备一套熄焦设施，包括熄焦塔、熄焦泵房、粉焦沉淀池及粉焦抓斗等，布置在炉组的端部。熄焦塔中心与炉端炭化室中心的距离一般不小于40米。如采用干法熄焦，则需设干熄焦站。炼焦车间还装备有必要的管道和换向系统。

煤的有机质基本结构单元，是以芳香族稠环为主体，周围连接侧链杂环和官能团的大分子。煤在结焦过程中受热到350～480℃，大分子剧烈分解，断裂后的侧链继续裂解，其中分子量小的呈气态，分子量适中的呈液态，分子量大的和不熔组分呈固态，相互渗透的三相物组成胶质体。煤的粘结性强弱，取决于胶质体的数量以及流动性和热稳定性。当温度继续升高到 450～550℃时，液相产物进一步分解，其中一部分又呈气态析出，剩余部分逐渐变稠，与分散的固相颗粒融成一体，最后缩聚并固化，形成半焦。在这过程中，气态产物通过胶质体逸出，产生膨胀压力，使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气孔。当温度进一步升高到700～1000℃时，半焦主要析出气体，碳网继续缩聚，体积变小，焦质变硬，形成多孔的焦炭。这时，热解产物已无液相出现。由于半焦的收缩，各点的温度和升温速度不同，使收缩量和收缩速度不均，产生焦炭裂纹。

装炉煤经过高温干馏转化为焦炭、焦炉煤气和化学产品的工艺过程。即煤炭焦化。指主要从硬煤和褐煤中生产焦炭、煤气、干馏炭及煤焦油或沥青等副产品的炼焦炉的操作活动。

根据最终温度，有高温炼焦(900～1100℃）、中温炼焦(660～750℃）和低温炼焦(500～580℃）。通常指高温炼焦。

现代炼焦生产在焦化厂炼焦车间进行。炼焦车间一般由一座或几座焦炉及其辅助设施组成，焦炉的装煤、推焦、熄焦和筛焦组成了焦炉操作的全过程，每个炉组都配备有装煤车、推焦车、拦焦机、熄焦车和电机车，一侧还应设有焦台和筛焦站。开发的炼焦新工艺还有：配入部分型煤炼焦的配型煤工艺、用捣固法装煤的煤捣固工艺、煤预热工艺等。

炼焦产品

⑴焦炭。炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色金属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。

⑵煤焦油。焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用

⑶煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%，常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形试作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kj/Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3，其质量约占装炉煤的16%~20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。

炼焦简史

中国明代以前就已采用土窑炼焦，并用焦炭冶铁。到20世纪初，经过发展的土窑有圆窑和长窑两种，前者适用于地下水位不高、煤结焦性较好的地区；后者因炉底高于地面，操作受地下水的影响较小，结焦时间较短，适用于多雨而煤结焦性略差的地区。土窑的特点是结焦室和燃烧室不分开，炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供，因而成焦率低，焦炭灰分高，结焦时间长（约8～12昼夜），化学产品不能回收利用，对大气污染严重。后经改进，出现一种带固定拱顶的圆窑，称为蜂窝式炼焦炉（图1）。每孔炉的装煤量5～7吨，结焦时间48～72小时。焦炭在炉内熄火，最初用人工出焦，后来改为机械化出焦。

19世纪中叶出现了倒焰式炼焦炉。倒焰炉的炭化室和燃烧室用砖墙分开，但上部相通，使炭化室发生的煤气转入燃烧室，并从燃烧室上部引入空气，使煤气燃烧，火焰由上“倒焰”而下，经炉底烟道排入烟囱。这种炼焦炉不回收化学产品，加热用煤气量不能调节，结焦末期煤气产量小，供热不足。

自20世纪80代以来，随着我国经济的快速发展，我国的炼焦产业也进入了一个快速发展期。

1991年，我国的焦炭产量跃居世界第一，1994年，我国焦炭年产量首度超过1亿吨，到2000年，我国焦炭出口量占到世界焦炭贸易量的60%，成为全球最大的焦炭生产国。

截至2011年末，我国炼焦产业规模以上企业有733家，资产总额达5982.22亿元，同比增长24.32%。2011年，炼焦产业实现销售收入6212.91亿元，同比增长35.72%;实现利润总额178.77亿元，同比增长26.14%。从企业经济类型来看，私营企业数量最多，其企业数量占行业的52.52%，资产占行业的33.11%。

随着国内及世界钢铁工业迅猛发展，其对炼焦产品的需求急剧增长，投资日趋升温，行业产能迅速扩张。但是炼焦产业资源消耗高，生产排放大，特别是排放物中有害物质多，造成严重的资源浪费和环境污染，对国民经济健康可持续发展带来巨大压力，从而也阻碍了炼焦产业的快速发展。

为了加快调整炼焦产业结构，使焦化企业向规模化、现代化、环保型方向发展，国家制定了“焦化行业准入条件”标准。如企业的焦炉炭化室高4.3m以上(含4.3m)，规模能力60万吨以上，环比基本达到国家要求等，经省级环保部门核实推荐和专家组评议标准合格，可进入“焦化行业准入条件”行列，并由主管部门发布。

近几年来，全国各炼焦大省也先后按照国家政策，加大了调整炼焦产业结构的力度。山西省在淘汰2600多万吨的土焦、改良焦的基础上，又淘汰了一批落后的小焦炉;内蒙古自治区关掉小焦炉20多座，河南省关掉落后焦炉生产企业20多家，贵州省关掉落后焦炉生产企业19家，黑龙江、山东、云南等省淘汰落后焦炉都取得了较大的成绩。

煤按其在炼焦过程中的性状，可分为炼焦煤和非炼焦煤。

（1）炼焦煤是指用单种煤炼焦时，可以生成具有一定块度和机械强度的焦炭的煤。这类煤具有粘结性，主要供炼焦用。烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤都属于炼焦煤。炼焦煤中的焦煤可以单独炼焦，生产出符合要求的高炉焦。但是焦煤的资源从世界范围来说，都是匮乏的。因此，通常把两种或两种以上煤牌号的炼焦煤。以适当比例进行配煤，然后炼焦，以满足对焦炭质量的各种要求。

（2）非炼焦煤在单独炼焦时不软化、不熔融、不能生成块状焦炭。这类煤没有或仅有极弱的粘结性，一般不作为炼焦用煤。但当配煤中粘结组分过剩或需要生产特殊焦炭(如铸造焦)时，可以配入少量非炼焦煤，作为瘦化剂用。非炼焦煤也可以作为生产型煤或型焦的原料。褐煤、无烟煤以及烟煤中的长焰煤、不粘煤和贫煤，都属于非炼焦煤。

为了扩大炼焦用煤资源，在中国煤炭分类国家标准中，还划分一些过渡性煤种如贫瘦煤、1/2中粘煤和弱粘煤等.根据各地资源特点以及配煤和炼焦技术的发展水平，有的焦化厂可在配合煤中配入部分过渡煤;如在有一定量强肥煤的情况下，配用一些低灰低硫的弱粘煤，以降低焦炭的灰分和硫分。根据中国冶金系统主要焦化厂1990年的统计，炼焦用煤的煤种比例(%)为:瘦煤9.8，焦煤31.2，肥煤16.9。气煤25.9，1/3焦煤12.8，气肥煤1.7，其他煤1.7。 2100433B

在选择炼焦用煤时，还必须考虑煤在炼焦过程中的膨胀压力。低挥发分的煤，因其胶质体粘度人，炼焦时容易产生高的膨胀压力，对焦炉砌体造成损害，这需要从配煤方面加以解决。此外，在焦化厂的生产成本中，炼焦用煤占很大比重，因此在选择炼焦用煤时，还必须考虑煤的价格和运输距离等经济因素世界煤炭资源尚丰富，但炼焦用煤资源有限，故必须注意节约使用和扩大其范围。

炼焦用煤是指炼焦炉炼焦条件下，用于生产一定质量焦炭的原料煤。为保证焦炭质量，选择炼焦用煤的最基本要求是考察它的挥发分、粘结性和结焦件，保证尽可能低的灰分、硫分和磷含量。因此，绝大部分炼焦用煤必须经过洗选。炼焦用煤必须具有良好的结焦性，通常用具有粘结性的气煤、肥煤、焦煤和瘦煤（或其中的二、三种）按比例配成炼焦原料。随着工业技术的发展，为扩大炼焦用煤资源，长焰煤、弱粘煤、不粘煤、贫煤和无烟煤等也可以少量地参与炼焦。除粘结性外，炼焦用煤要求低灰（Aad≤10%）、低硫（St,d<1.0%）和低磷（P<0.02%），以保证获得高强度、低杂质的优质焦炭。炼焦的副产品有焦炉煤气和煤焦油，它们都是重要的化工原料。从煤焦油中分离和测定的化合物已经近百种。