焦化工艺与原理讲稿2013.8.ppt

焦化工艺及原理讲稿;目 录;一、炼焦定义及焦炉结构;1、煤的成焦过程示意图;2、焦化工艺流程;3、现代炼焦炉的结构;倒焰式焦炉结构示意图;3.1　现代焦炉纵剖面图;3.2　炭化室;炭化室机侧推焦示意图;炭化室焦侧推焦示意图;3.3 燃烧室;立火道;3.4 蓄热室;蓄热室砌筑图;二、焦炭的作用及质量指标; 2、高炉的结构及温度分布 高炉是中空的竖炉，由上至下由炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸组成。;3、焦炭的质量指标 ① 水分(Mt)：焦炭水分越大，高炉内温度越低且不均匀，影响间接还原反应速度，要求焦炭水分5%。 ② 灰分(Ad)：灰分是焦炭中的有害成分，主要是高熔点的SiO2(熔点1713℃)和Al2O3 (熔点2025℃)，高炉需要在炉料中额外添加熔剂(CaO和MgO)除去灰分。焦炭的灰分全部带入高炉铁水中，占铁水有害成分的70%以上，焦炭灰分每升高1%，熔剂量增加4%，高炉产能降低2.6%，日效益损失在3万元以上，且焦炭热强度迅速下降。 ③ 硫分(St.d)：焦炭中的硫分是有害成分，占炉料中总硫量的80%以上，也需要额外添加熔剂除去硫分，生铁含硫越高，炼钢性能越差，焦炭硫分升高0.1%，焦炭量消耗中1.6%，生铁产量下降2.0%，由于高炉脱硫是固液相反应(FeS+CaO=FeO+CaS)，因此操作困难。 ④ 挥发分(Vdaf)：挥发分是衡量焦炭成熟的标志，国内外焦化行业一般认为焦炭挥发分1.4%表明焦炭成熟，焦炭挥发分也不是越低越好，焦炭挥发分0.8%，则焦炭粒度过碎，容易造成生产事故，控制范围在0.9~1.2%。;⑤ 抗碎强度(M40)：指焦炭承受一定的冲击力，沿裂纹和缺陷处碎裂成小块，焦炭抵抗此种破坏的能力称为M40，M40越高越好，2800m3以上的大型高炉要求M4084.0%。 ⑥ 耐磨强度(M10)：指焦炭表面受到的摩擦力超过焦炭气孔壁强度时，产生表面薄层分离的现象，焦炭抵抗此种破坏的能力称为M10，M10越小越好，2800m3以上的大型高炉要求M106.0% 。 焦炭的M40和M10被称为焦炭的冷强度，检验方法：将粒度60mm焦炭50.0kg装入Φ1.0m、长1.0m的米贡转鼓内，以每分钟25r/min的速度转100转，然后对焦炭进行筛分，其中40mm的筛上物占总重的比例称为M40，25mm的筛上物占总重的比例称为M25，10mm的筛下物占总重的比例称为M10。 ;焦炭米贡转鼓示意图;⑦ 热反应性(CRI)：指一定量的焦炭与气体CO2在1100℃下进行碳溶反应2h，损失的程度用来衡量焦炭热反应性，热反应性越低越好，大型高炉要求CRI25.0%。 ⑧ 热反应后强度(CSR)：指一定量的焦炭与气体CO2在1100℃下进行碳溶反应2h，再用小转鼓进行强度检验，焦炭抵抗此种破坏能力称热反应后强度，热反应后强度越高越好，大型高炉要求CSR65.0%。 焦炭的CRI和CSR称为焦炭的热强度，焦炭的冷强度和热强度统称为焦炭的机械强度。热强度检验方法：将粒度在23~25mm的焦炭共200.0g先烘干2h，然后装入反应炉内，以8~16℃/min的加热速度将焦炭加热到400 ℃然后通入0.8L/min氮气保护，在1100 ℃时通入5L/min流量的CO2反应2h，再通入氮气保护降温，将反应后的焦炭称重，放入小转鼓内以20r/min的转速转600转，取出筛分，其中焦炭损失的重量占总重的比例称为CRI，10mm的筛上物占总重的比例称为CSR。;焦炭热强度反应炉;4、焦炭质量的影响因素;三、高炉的生产原理;3.2 焦炭在高炉炉身下部的Ⅱ区 (温度在800~1100℃)内进行的反应即有间接还原反应，也有直接还原反应，反应特点是气体产物CO2和CO共存。 3.3 焦炭在高炉炉腹附近的Ⅲ区(温度1100℃) 进行的反应是直接还原反应，反应特点是气体CO2全部与C反应生成气体CO，反应总效应是大量吸热，直接还原反应如下：;3.4 焦炭在高炉炉缸区(温度在1300℃左右)进行的反应是碳溶反应，即焦炭燃烧生成的CO2和直接还原反应的中间产物CO2全部与焦炭反应生成气体CO，焦炭的消耗量约35%，海绵铁与焦炭作用，渗碳熔化，炉料体积减小，不断下降，焦炭快速粉化，粒度减小，产生大量焦末，使料柱透气性变差，焦炭在此区主要起渗碳作用和炉料支撑作用。 3.5 焦炭在高炉风口区(温度在1500~1700℃左右)进行的反应是燃烧供热反应，即焦炭与空气接触剧烈燃烧放热，全部生成气体产物CO2，焦炭在此区主要起燃烧供热作用。;四、煤的组成及检验分类;4.2 煤划分为褐煤、烟煤和无烟煤三种，共14大类17小类，其中无烟煤分为三个小类，即年老无烟煤，典型无烟煤和年轻无烟煤；褐煤分为两