chap6-1煤的转化之煤焦化.ppt

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1、第六章煤炭转化第六章第六章 煤炭转化煤炭转化煤炭开采煤炭加工煤炭转化阶段1阶段2阶段3污染物处理阶段4筛分、破碎选煤、成型水煤浆煤炭焦化煤炭气化煤炭液化中国洁净煤技术加工利用阶段第六章煤炭转化6.1 焦化焦化qq煤的干馏煤的干馏煤的干馏煤的干馏 指在隔绝空气隔绝空气条件下的加热作用。qq炼焦炼焦炼焦炼焦 煤在隔绝空气的条件下进行干馏的过程。其产物主要有挥发性的气体(煤气、焦油气、蒸汽等)、不挥发性的液体(主要是煤焦油)和固体残留物焦炭。第六章煤炭转化 焦炭就是高温干馏经过干燥、热解、熔融、粘结、固化，收缩等阶段所得的固体残留物工业炼焦：分为高温干馏、中温干馏和低温干馏高温干馏：把煤粉隔绝空气加

2、热到1000以上使煤发生复杂变化。中温干馏:把煤粉隔绝空气加热到700-800使煤发生复杂变化。低温干馏：把煤粉隔绝空气加热到500-600使煤发生复杂变化。第六章煤炭转化炼焦产品和产品的用途第六章煤炭转化炼焦产品和产品的用途qq焦炭的主要用途：焦炭的主要用途：qq1 1、炼铁炼铁qq炼铁主要设备炼铁主要设备高炉高炉qq高炉是中空的竖炉，由上至下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五高炉是中空的竖炉，由上至下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五段，高炉的炉身上口小，下口大形成倒锥状。炉料由铁矿石、熔剂和焦炭段，高炉的炉身上口小，下口大形成倒锥状。炉料由铁矿石、熔剂和焦炭组成，生产中炉料从炉顶依次分批

3、装入炉内，预热的高温空气组成，生产中炉料从炉顶依次分批装入炉内，预热的高温空气(热风热风)由风由风口鼓入，焦炭在风口前激烈燃烧，释放出的热量为高炉冶炼过程提供热源。口鼓入，焦炭在风口前激烈燃烧，释放出的热量为高炉冶炼过程提供热源。燃烧反应后生成的燃烧反应后生成的COCO是高炉冶炼过程的还原剂。是高炉冶炼过程的还原剂。qq燃烧和还原反应生成的高温煤气穿过料层上升，对下降的炉料进行加燃烧和还原反应生成的高温煤气穿过料层上升，对下降的炉料进行加热。炉料在下降过程中，矿石中的铁氧化物被还原成金属铁，在炉腹下部热。炉料在下降过程中，矿石中的铁氧化物被还原成金属铁，在炉腹下部的高温区内，铁矿石和熔剂都将熔

4、化、熔融，只有焦炭还以固态存在，焦的高温区内，铁矿石和熔剂都将熔化、熔融，只有焦炭还以固态存在，焦炭的存在为炉内下部维持良好的透气性，因此在高炉内焦炭还起到高温填炭的存在为炉内下部维持良好的透气性，因此在高炉内焦炭还起到高温填料的作用。料的作用。第六章煤炭转化qq炼铁过程中焦炭的作用炼铁过程中焦炭的作用燃烧反应发热提供热源燃烧反应发热提供热源燃烧反应后生成的燃烧反应后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂是高炉冶炼过程的还原剂疏松骨架高温填料疏松骨架高温填料qq炼铁过程中焦炭的要求炼铁过程中焦炭的要求内在水分小于内在水分小于6灰分在灰分在1115之间之间挥发分控制在挥发分控制在0.91.6之间之间气

5、孔率越低越好气孔率越低越好全硫含量在全硫含量在0.5以下以下磷含量在磷含量在0.02以下以下粒度范围粒度范围2580mm第六章煤炭转化qq2 2、铸造、铸造qq铸造过程中焦炭的作用铸造过程中焦炭的作用提供热量提供热量qq铸造过程中焦炭的要求铸造过程中焦炭的要求粒度大于粒度大于80mm气孔率小气孔率小反应性低反应性低机械强度好机械强度好qq3 3、气化、气化qq气化过程中焦炭的作用气化过程中焦炭的作用造气造气qq铸造过程中焦炭的要求铸造过程中焦炭的要求粒度小粒度小气孔率大气孔率大反应性高反应性高第六章煤炭转化焦炉的结构和设备焦炉的结构和设备qq现代焦炉现代焦炉有多种型式，各不相同。焦炉主要是由三

6、个部有多种型式，各不相同。焦炉主要是由三个部分构成分构成qq炭化室炭化室：带有锥度的长方形空间，顶部有加煤孔和荒煤：带有锥度的长方形空间，顶部有加煤孔和荒煤气出口，两侧有可以打开的门气出口，两侧有可以打开的门qq燃烧室燃烧室：若干垂直的立火道，与炭化室锥度相同，方向：若干垂直的立火道，与炭化室锥度相同，方向相反，立火道分为供煤气和空气燃烧及供排燃烧产生的相反，立火道分为供煤气和空气燃烧及供排燃烧产生的废气两组。每隔一段时间进行一次交换，维持加热均匀。废气两组。每隔一段时间进行一次交换，维持加热均匀。qq蓄热室蓄热室：在炭化室和燃烧室的下面，作用为回收燃烧室：在炭化室和燃烧室的下面，作用为回收燃

7、烧室产生的废热，预热燃烧用的空气或煤气。靠格子砖交替产生的废热，预热燃烧用的空气或煤气。靠格子砖交替吸热和放热实现。吸热和放热实现。qq此外，附有加煤车、推焦车、导焦车和熄焦车等机械。此外，附有加煤车、推焦车、导焦车和熄焦车等机械。第六章煤炭转化炼焦工艺炼焦工艺1)1)配煤炼焦配煤炼焦2)2)配型煤炼焦；配型煤炼焦；3)3)捣固炼焦；捣固炼焦；4)4)煤干燥煤干燥5)5)预热炼焦；预热炼焦；6)6)型焦生产方法型焦生产方法第六章煤炭转化配煤炼焦配煤炼焦qq（一）配煤的意义（一）配煤的意义qq 配配煤煤的的目目的的在在于于使使各各种种煤煤之之间间性性质质上上取取长长补补短短，符符合合焦焦炉炉的的

8、生生产产要要求求，生生产产出出满满足足质质量量要要求求的的优优质质焦焦炭炭，并并副副产产炼炼焦焦化化学学产产品品，实现煤炭资源的合理利用。实现煤炭资源的合理利用。qq 冶冶金金焦焦的的质质量量要要求求是是：灰灰分分低低、硫硫分分少少、强强度度高高、各各向向异异性性程程度度大大。这这种种要要求求在在常常规规炼炼焦焦方方法法条条件件下下，用用单单种种煤煤炼炼焦焦是是很很难难实实现现的的。此此外外，由由于于煤煤种种的的相相对对储储量量、分分布布和和开开采采能能力力的的制制约约，不不可可能能进进行行大大规规模模的的单单种种煤煤炼炼焦焦生生产产，特特别别是是优优质质主主焦焦煤煤的的资资源源受受限限，工工

9、业上必须采用配煤炼焦以确保焦炭质量和合理利用煤炭资源。业上必须采用配煤炼焦以确保焦炭质量和合理利用煤炭资源。qq炼焦煤常用煤种：气肥焦瘦炼焦煤常用煤种：气肥焦瘦第六章煤炭转化qq（二）配煤主要质量要求（二）配煤主要质量要求 qq（1 1）配合煤的灰分和硫分配合煤的灰分和硫分 qq 成成焦焦过过程程中中，煤煤料料中中的的矿矿物物质质以以灰灰分分形形式式全全部部转转入入焦焦炭炭，而而硫硫分分部部分分残残留留在在焦焦炭炭中中，另另一一部部分分转转化化为为气气态态硫硫化化物物进进入入煤煤气气，极极少少量进入液体产物。量进入液体产物。qq（2 2）配合煤的粘结性指标配合煤的粘结性指标qq 煤煤的的粘粘结

10、结性性决决定定了了煤煤的的结结焦焦性性，煤煤粘粘结结性性指指标标较较多多，我我国国过过去去一一直直采采用用胶胶质质层层最最大大厚厚度度Y Y作作为为粘粘结结性性指指标标，其其合合适适的的范范围围是是：Y Y171722mm22mm。19751975年年以以后后，北北京京煤煤化化所所提提出出了了粘粘结结指指数数GG指指标标，推推荐采用该指标指导配煤，其合适范围是：荐采用该指标指导配煤，其合适范围是：GG58587272。第六章煤炭转化qq（三）配煤工艺（三）配煤工艺 qq（1 1）先配后粉流程）先配后粉流程qq 将将单单种种煤煤，先先按按配配煤煤比比例例的的要要求求配配合合，然然后后再再进进行行

11、粉粉碎碎。该该工工艺艺流流程程简简单单、设设备备少少、操操作作方方便便，粉粉碎碎过过程程兼兼作作混混匀匀操操作作，在在焦焦化厂得到广泛采用。化厂得到广泛采用。qq（2 2）分组粉碎）分组粉碎(先粉后配先粉后配)流程流程qq 该该工工艺艺是是将将单单种种煤煤先先粉粉碎碎，然然后后按按比比例例配配合合均均匀匀。该该流流程程可可按按单单种种煤煤的的性性质质和和粉粉碎碎细细度度要要求求分分别别控控制制不不同同的的粉粉碎碎程程度度，有有助助于于提提高焦炭质量。高焦炭质量。第六章煤炭转化配型煤炼焦配型煤炼焦qq 配配型型煤煤炼炼焦焦是是在在炼炼焦焦装装炉炉煤煤料料中中按按一一定定比比例例配配入入成成型型煤

12、煤进进行行炼炼焦焦的的技技术术。其其基基本本原原理理是是：配配入入成成型型煤煤块块后后，提提高高了了装装炉炉煤煤料料的的密密度度。这这样样可可降降低低炭炭化化过过程程中中半半焦焦的的收收缩缩，从从而而减减少少焦焦炭炭的的裂裂纹纹，提提高高焦焦炭炭的的强强度度；型型煤煤块块中中配配有有一一定定量量粘粘结结剂剂，从从而而改改善善煤煤料料的的粘粘结结性性能能，对对提提高高焦焦炭炭质质量量有有利利；成成型型煤煤中中煤煤粒粒相相互互接接触触远远比比粉粉煤煤紧紧密密，从从而而显显著著地地提提高高了了型型块块煤煤料料的的结结焦焦性性能能。高高密密度度型型块块与与粉粉煤煤配配合合炼炼焦焦时时，在在软软化化熔熔

13、融融阶阶段段，型型块块本本体体产产生生的的膨膨胀胀，对对周周围围煤煤料料施施加加压压紧紧作作用用，促促进进了了煤煤料料颗颗粒粒间间的的胶胶结结，使使焦焦炭炭结结构构更更加加致致密密，强强度提高。度提高。第六章煤炭转化捣固炼焦捣固炼焦qq 捣捣固固炼炼焦焦是是在在炉炉外外将将煤煤粉粉捣捣实实成成饼饼后后推推入入炭炭化化室室的的侧侧装装炉炉炼炼焦焦工艺。捣固炼焦具有以下优点：工艺。捣固炼焦具有以下优点：qq 1 1）在在使使用用同同样样的的配配煤煤比比之之下下，捣捣固固炼炼焦焦的的焦焦炭炭质质量量比比常常规规顶顶装装煤炼焦有所改善和提高；煤炼焦有所改善和提高；qq 2 2）扩扩大大炼炼焦焦煤煤源源

14、，可可以以多多配配入入高高挥挥发发分分煤煤和和弱弱粘粘结结煤煤，生生产产高高炉炉用用焦焦，也也可可掺掺入入焦焦粉粉和和石石油油焦焦粉粉生生产产优优质质高高炉炉用用焦焦和和铸铸造造用用焦焦，还可全部采用高挥发分煤生产气化焦；还可全部采用高挥发分煤生产气化焦；qq 3)3)焦焦炭炭产产量量提提高高，捣捣固固炼炼焦焦的的装装炉炉煤煤堆堆比比重重增增加加的的倍倍数数大大于于结结焦时间延长的倍数，故焦炭产量增加。焦时间延长的倍数，故焦炭产量增加。第六章煤炭转化煤干燥炼焦煤干燥炼焦qq 煤煤干干燥燥后后炼炼焦焦，是是将将装装炉炉煤煤干干燥燥至至水水分分4%4%5%5%后后，再再装装炉炉炼炼焦焦。由由于于水

15、水分分降降低低，降降低低了了煤煤料料间间水水分分表表面面张张力力，增增加加了了煤煤料料颗颗粒粒之之间间的的润润滑滑，可可以以提提高高装装炉炉煤煤的的堆堆比比重重。又又因因为为水水分分降降低低，结结焦焦时时间间缩缩短短，炼炼焦焦速速度度提提高高，改改善善了了煤煤料料的的粘粘结结性性，提提高高了了焦焦炭炭的的质质量量和和产产量量，降降低低炼炼焦焦耗耗热热量量，而而且且也也可可以以降降低低火火道道温温度度以以减减少少NOxNOx排排放量，同时也减少了焦化厂的剩余氨水量，减少污水处理量。放量，同时也减少了焦化厂的剩余氨水量，减少污水处理量。第六章煤炭转化煤预热炼焦煤预热炼焦qq 煤煤预预热热炼炼焦焦，

16、是是指指炼炼焦焦煤煤料料在在炉炉外外预预热热到到200200左左右右，然然后后装装入炭化室内的炼焦。入炭化室内的炼焦。qq 煤煤预预热热炼炼焦焦的的优优点点是是（1 1）煤煤预预热热炼炼焦焦可可以以增增加加黏黏结结性性较较差差的的气气煤煤的的用用量量，改改善善焦焦炭炭质质量量；（2 2）煤煤预预热热炼炼焦焦可可以以缩缩短短结结焦焦时时间间，提提高高焦焦炉炉的的生生产产能能力力，煤煤料料预预热热到到250250装装炉炉，可可以以使使焦焦炉炉的的生生产产能能力力增增加加35%35%以以上上；（3 3）煤煤料料中中无无水水分分蒸蒸发发吸吸热热，炼炼焦焦耗耗热热量量可可以以约约降降低低10%10%；（

17、4 4）煤煤料料预预热热后后不不含含水水分分，这这样样可可大大大大减减少少焦焦化化厂剩余氨水量和外排废水处理量。厂剩余氨水量和外排废水处理量。第六章煤炭转化型焦生产型焦生产qq 型型焦焦是是利利用用非非粘粘结结性性煤煤，通通过过不不同同的的工工艺艺成成型型后后，再再进进一一步步炭炭化化制制成成型型焦焦，用用以以代代替替普普通通冶冶金金焦焦。正正在在研研究究开开发发的的型型焦焦方方法法有有许许多种。多种。qq 型型焦焦成成型型工工艺艺按按成成型型时时煤煤料料状状态态可可分分为为冷冷压压成成型型和和热热压压成成型型。前前者者煤煤料料在在远远低低于于塑塑性性状状态态温温度度下下成成型型，后后者者煤煤

18、料料在在塑塑性性状状态态温温度度下下成型。成型。第六章煤炭转化四、炼焦化学产品的回收与煤气的净化四、炼焦化学产品的回收与煤气的净化 煤煤在在炼炼焦焦时时产产生生的的气气体体和和液液体体产产物物全全部部转转入入荒荒煤煤气气。荒荒煤煤气气呈呈褐褐色色或或棕棕黄黄色色，经经冷冷却却后后，可可从从焦焦炉炉煤煤气气中中分分离离出出焦焦油油、粗粗苯苯、硫硫铵铵或或氨氨等等产产品。煤经过高温干馏后主要产品产率如下表。品。煤经过高温干馏后主要产品产率如下表。第一节第一节煤炭焦化煤炭焦化产品产品焦炭焦炭净焦炉净焦炉煤气煤气焦油焦油化合化合水水粗苯粗苯氨氨其它其它产产率率（对对干煤干煤wt%wt%）7070787

19、8151519193 34.54.52 24 40.80.81.41.40.250.250.350.350.90.91.11.1第六章煤炭转化第一节第一节煤炭焦化煤炭焦化 净化后焦炉煤气中主要成分如下表所示。净化后焦炉煤气中主要成分如下表所示。名名称称净焦炉煤气组成，体积净焦炉煤气组成，体积%组组分分H2CH4CON2CO2CnCmO2含含量量545924285.573513230.30.7炼铁炼铁原料原料原理原理设备设备化学化学反应反应铁矿石、焦炭、铁矿石、焦炭、石灰石、空气石灰石、空气在高温下，用在高温下，用还原剂还原剂将将铁从铁矿石中铁从铁矿石中还原出来还原出来炼铁高炉炼铁高炉C+O2=CO2CO2+C=2COFe2O3+3CO=2Fe+3CO2CaCO3=CaO+CO2CaO+SiO2=CaSiO3返回返回返回返回第六章煤炭转化返回返回返回返回第六章煤炭转化第六章煤炭转化焦焦炉炉出出焦焦第六章煤炭转化第六章煤炭转化炼焦炼焦第六章煤炭转化炼焦炉炼焦炉焦炉炼焦焦炉炼焦焦炉出焦焦炉出焦返回返回返回返回