炼焦生产实用技术

第一章焦炭1

一、高炉生产及焦炭作用1

二、高炉冶炼用焦炭2

三、冶金焦炭的质量指标4

第二章炼焦用煤6

第一节煤的组成与性质6

一、煤的元素组成6

二、煤的工业分析7

三、煤的黏结性与结焦性8

第二节煤炭分类11

一、我国煤炭分类11

二、烟煤的分类11

三、单种煤的结焦特性12

第三章炼焦用煤的准备14

第一节备煤工艺14

一、先配合后粉碎工艺流程14

二、先粉碎后配合工艺流程14

第二节来煤接受和贮存15

一、洗精煤质量检验15

二、煤岩分析在配煤中的应用16

三、贮煤场类型17

四、来煤的接受18

五、来煤的贮存18

六、贮煤场管理20

第三节配煤21

一、配煤原则21

二、配合煤质量指标及对焦炭质量的影响21

三、企业制定配煤比的步骤25

四、配煤炼焦试验25

五、扩大炼焦配煤煤源的技术措施27

第四节配煤机械设备30

一、翻车机30

二、螺旋卸煤机31

三、堆取料机32

四、粉碎机34

五、胶带输送机36

六、配煤系统38

第四章结焦原理42

第一节煤的热解过程42

一、煤分子结构的一般概念42

二、煤的热解过程42

第二节烟煤的结焦过程43

一、煤的黏结过程43

二、煤的半焦收缩45

第三节炭化室内的结焦过程46

一、温度变化与炉料状态46

二、炭化室各部位的焦炭特征与质量差异47

三、影响炭化室结焦过程的因素48

第四节炼焦过程的化学产品48

一、化学产品的生成49

二、炼焦化学产品产率的估算49

第五章焦炉结构及炉型简介52

第一节焦炉砌筑材料52

一、焦炉对耐火材料的要求53

二、焦炉用耐火材料的主要性能53

三、焦炉用主要耐火材料55

四、焦炉用耐火泥料56

五、焦炉常用的隔热保温材料58

第二节炉体结构59

一、蓄热室59

二、斜道62

三、炭化室64

四、燃烧室65

五、炉顶区67

六、基础平台与烟道68

第三节炉型分类68

一、按装煤方式69

二、按加热用煤气种类69

三、按煤气的供入方式69

四、按气流调节方式69

五、按火道结构形式69

六、按拉长火焰方式70

第四节现代焦炉简介71

一、国内目前常用炉型71

二、JN型焦炉简介73

三、炉组选择与生产能力的确定78

四、炉型选择的原则78

五、大容积焦炉的比较79

第六章护炉铁件与煤气设备81

第一节护炉铁件81

一、护炉铁件的作用81

二、护炉铁件81

三、炉体膨胀87

四、护炉铁件的检测内容及频次88

第二节荒煤气导出设备89

一、上升管89

二、桥管90

三、集气管91

四、氨水喷洒装置93

第三节焦炉加热设备93

一、加热煤气管道及设施93

二、废气设备100

三、交换设备102

第七章焦炉机械105

第一节侧装煤焦炉机械105

一、装煤车105

二、推焦车107

三、拦焦车110

四、熄焦车112

五、捣固机113

六、导烟车115

第二节顶装煤焦炉机械116

一、顶装煤装煤车117

二、推焦车的平煤装置117

第三节机车联锁118

一、电气联锁118

二、通话联锁119

三、γ射线联锁119

四、激光联锁119

第八章出炉操作120

第一节装煤操作120

一、从贮煤塔取煤120

二、往炭化室装煤121

第二节推焦操作127

一、推焦计划的制订127

二、推焦操作131

三、推焦操作的考核137

四、推焦过程中的特殊操作137

第三节熄焦138

一、湿法熄焦138

二、干法熄焦142

第四节焦炉操作管理144

一、焦炉“五字”操作方针145

二、执行焦炉技术管理规程145

三、焦炉操作的检查和评定146

第九章煤气燃烧147

第一节煤气性质与燃烧147

一、煤气性质147

二、煤气燃烧148

第二节热效率与耗热量150

一、焦炉的热效率150

二、炼焦耗热量150

第十章焦炉的加热制度153

第一节温度制度153

一、标准温度与直行温度154

二、焦饼中心温度160

三、横排温度161

四、炉顶空间温度165

五、炉头温度165

六、冷却温度166

七、蓄热室顶部温度167

八、小烟道温度167

第二节压力制度168

一、确定压力制度的基本原则168

二、集气管压力168

三、炭化室底部压力的测量169

四、看火孔压力170

五、蓄热室顶部吸力170

六、蓄热室阻力的测量174

七、全炉压力(五点压力)分布174

八、横管压力174

九、分烟道吸力175

第三节焦炉加热调节175

一、全炉煤气量的供给175

二、全炉空气量的供给177

第四节废气分析178

第五节温度压力测量的常用仪器179

一、U形压力计179

二、斜形微压计180

三、热电偶180

四、光学高温计181

五、红外测温仪182

第六节热调故障及处理182

一、焦炉热调的常见问题182

二、焦炉热调事故的处理185

三、地下室煤气管道着火186

四、煤气爆炸事故186

第十一章焦炉的特殊操作187

第一节焦炉的停送煤气操作187

一、焦炉停止加热187

二、送煤气操作188

三、停送煤气时的注意事项189

第二节焦炉更换煤气操作189

一、更换煤气前应具备的条件189

二、焦炉煤气更换高炉煤气的操作189

三、高炉煤气更换为焦炉煤气的操作189

第三节带煤气钻眼190

一、钻眼前的准备190

二、钻眼操作190

三、钻眼操作注意事项190

第四节带煤气抽堵盲板191

一、抽堵盲板安全要求191

二、准备工作191

三、抽堵盲板操作191

四、操作要点及注意事项192

第五节焦炉强化生产192

一、结焦时间192

二、温度管理193

三、压力制度193

四、炼焦耗热量及煤气流量194

五、加强三班操作194

第六节延长结焦时间195

一、延长结焦时间，焦炉管理应遵循的

原则195

二、最长结焦时间195

三、焦炉的管理196

四、结焦时间的恢复198

第七节焦炉焖炉保温操作199

一、焦炉焖炉保温的方法选择199

二、焖炉保温的原则200

三、焖炉保温操作200

四、带焦保温操作注意事项201

五、空炉保温操作注意事项202

第八节焦炉停产操作203

一、确定降温计划203

二、护炉铁件的测量与管理203

三、停炉企业应制定详细地实施方案和

成立组织指挥部203

第十二章焦炉炉体维护204

第一节焦炉损坏的原因204

一、非正常损坏的原因204

二、正常损坏的原因205

第二节焦炉砌体的日常检查、维护206

一、对热修泥料的基本要求206

二、日常维护的泥料配制206

三、焦炉各部位的检查207

四、焦炉维护的主要措施207

五、焦炉各部位的日常维护操作208

第三节焦炉砌体的大中修211

一、检修依据211

二、检修内容212

三、焦炉燃烧室修理212

四、焦炉冷炉修理214

第四节焦炉维修新技术—陶瓷焊补215

一、陶瓷焊补技术简介215

二、陶瓷焊补工作原理216

三、陶瓷焊补操作与控制216

四、陶瓷焊补技术的应用217

五、陶瓷焊补的技术优势218

第十三章炼焦生产安全220

第一节炼焦车间的安全技术220

一、炼焦车间一般安全技术规则220

二、煤气使用安全规则220

第二节煤气事故应急预案223

一、指导思想和原则223

二、煤气重大事故现场应急处理224

三、煤气泄漏的应急处理224

四、煤气着火事故应急处理225

五、煤气爆炸事故应急处理226

六、煤气中毒事故的应急处理227

七、应急救援组织指挥机构227

八、事故报告和现场保护228

第三节全公司停电、焦炉系统的应急预案228

一、因全公司大停电可能引发的生产故障228

二、突然停电(停水、停汽)时各岗位的应急措施228

第四节炼焦其他安全问题231

一、焦炉机械伤害231

二、高空坠落伤害231

三、滑触线触电伤害231

四、烧烫伤害232

第十四章焦炉地面除尘站233

第一节地面站烟尘控制技术233

一、密封胶带提升小车形式233

二、固定接口阀对接导通烟气形式233

第二节烟尘的治理234

一、捣固炼焦过程中烟尘的治理234

二、捣固焦炉装煤过程中的烟尘治理235

第三节地面除尘站的维护237

一、焦炉除尘地面站的点检与维护237

二、焦炉除尘地面站的常见故障及处理237

附录238

附录1焦炉用硅砖的技术标准(YB/T 5013—2005)238

附录2黏土质耐火砖的技术标准(YB/T 5016—1993)240

附录3硅火泥技术要求242

附录4黏土火泥技术要求242

参考文献243 2100433B

本书的编写本着内容浅显易懂，力求紧密结合实际的原则、以反映当前生产实用工艺为重点，同时广泛地介绍比较成熟的新工艺、新技术。内容包括炼焦用煤的准备、焦炉结构、焦炉机械、出炉操作、热调技术、炉体维护、炼焦生产安全及事故应急预案等，使学生和炼焦职工更多地掌握生产操作技能，更紧密地与生产实际相结合。

本书可作为高职高专煤化工专业的教材，也可作为焦化企业生产岗位操作人员参加国家职业技能鉴定的培训考试用教材，同时也可作为焦化企业工程技术人员和管理人员的参考用书。

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。

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 。2100433B

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。