搜索
职业技能鉴定讲义焦炉共用部分贾秉光2020/2/21职业技能鉴定第一章焦炉生产技术的发展第一节焦炉发展经历的主要阶段炼焦的定义：煤在隔绝空气的条件下，加热到950～1050℃，经过干燥预热、软化熔融、黏结、固化收缩等阶段最终形成焦炭的过程叫高温干馏，简称炼焦。焦炉发展经历了：土法炼焦、早期室式倒焰式炼焦炉、废热式焦炉和现代蓄热式焦炉。焦炉发展方向：生产大型化、干法熄焦、装煤预处理技术、化产品的加工和煤气净化技术、环境保护、自动化2020/2/21职业技能鉴定第二节中国炼焦技术的发展与现状1、中国炼焦技术发展1954年，设计了双联火道，废气循环，下喷式本—54焦炉。2、机械化焦炉1956年在本钢投产。是最早的双联火道，废气循环，下喷式本—54焦炉。第一座58型焦炉，1960年在北京炼焦化学厂建成投产。3、中国的焦炭产量中国的焦炭产量占世界产量的60％左右。4、炼焦生产能力近年来以大型焦炉为主，6米以上焦炉及5.5米捣固焦炉成为下一时期焦炉的主要炉型。2020/2/21职业技能鉴定第二章焦炭与炼焦用煤第一节焦炭一、焦炭的规格、质量、用途1、焦炭的分类、品种及规格焦炭分为冶金焦炭、铸造焦炭、气化焦、有色金属冶炼用焦、电石焦、电热化学焦炭、矿粉烧结焦炭、民用焦炭。在高炉冶炼过程中，冶金焦炭起着还原剂、热源、支撑物、供碳四大作用。2020/2/21职业技能鉴定2、冶金焦在高炉的作用机理2020/2/21职业技能鉴定焦炭质量1、焦炭的化学组成：焦炭的化学组成包括水分、灰分、挥发分、硫分、磷分等。2、焦炭的机械性能：（1）机械强度：抗碎M40（M25）、抗磨M10。（2）均匀系数。块度及粒级分布。3、焦炭的热性能：反应性（CRI）及反应后强度（CSR）4、焦炭的显微结构。2020/2/21职业技能鉴定焦炭的质量指标：1、焦炭的工业分析及机械强度：工业分析包括水分、灰分、硫分、挥发分。机械强度包括抗碎强度M40、耐磨强度M10。2、焦炭反应性（CRI）及反应后强度（CSR）。3、焦炭的质量标准：（1）冶金焦质量按GB1996-89规定。（2）铸造焦质量按GB8726-88规定。（3）GB/T1996-94《冶金焦炭》标准。2020/2/21职业技能鉴定GB1996-89种类灰分%硫分%机械强度%挥发分%(不大于)水分%焦末含量%(不大于)Ⅰ类不大于Ⅱ类Ⅲ类Ⅰ类不大于Ⅱ类Ⅲ类抗碎强度M40(不大于)耐磨强度M10(不大于)Ⅰ组Ⅱ组Ⅲ组Ⅳ组Ⅰ组Ⅱ组Ⅲ组Ⅳ组大块焦(大于40毫米)12.0012.01-13.5013.51-15.000.600.61-0.800.81-1.0080.076.072.065.08.09.010.011.01.94.0±1.04.0大中块焦(大于25毫米)5.0±2.05.0中块焦(25-40毫米)≮12.0122020/2/21职业技能鉴定GB8726-88指标级别特级一级二级块度(毫米)大于8060-80小于60水分%不大于5.05.05.0灰分%≤8.08.01-10.010.01-12.00挥发分%不大于1.501.501.50硫分%不大于0.600.800.80砖鼓强度(M40)%不小于85.081.077.0落下强度(SI)%不小于92.088.084.0显气孔率(PS)%不大于404545碎焦率(＜40mm)%不大于4.04.04.02020/2/21职业技能鉴定GB/T1996-94指标＞40＞2525-40灰分%Ⅰ不大于12.00Ⅱ12.01－13.50Ⅲ13.51－15.00硫分%Ⅰ不大于0.60Ⅱ0.61－0.80Ⅲ0.81－1.00机械强度抗碎强度M25％Ⅰ大于92.0按供需双方协议Ⅱ92.0－88.1Ⅲ88.0－83.0耐磨强度M10％Ⅰ不大于7.0Ⅱ不大于8.5Ⅲ不大于10.5挥发分%不大于1.9水分%4.0±1.05.0±2.0不大于12.0焦末含量%不大于4.05.012.02020/2/21职业技能鉴定第二节炼焦用煤一、煤分类标准2020/2/21职业技能鉴定类别代号编码分类指标挥发份(Vdaf/%)G值Y值(mm)b(%)无烟煤WY10-3.52＞3.5-6.53＞6.5-10贫煤PM11＞10.0-20.0≤5贫瘦煤PS12＞10.0-20.0＞5-20瘦煤SM13＞10.0-20.0＞20-5014＞10.0-20.0＞50-65焦煤JM15＞10.0-20.0＞65≤25.0≤15024＞20.0-28.0＞50-6525＞20.0-28.0＞65≤25.0≤150肥煤FM16＞10.0-20.0（＞85）＞25.0（＞150）26＞20.0-28.0（＞85）＞25.0（＞150）36＞20.0-28.0（＞85）＞25.0（＞220）1/3焦煤1/3JM35＞28.0-37.0＞65≤25.0≤220气肥煤QF46＞37（＞85）＞25.0（＞220）气煤QM34＞28.0-37.0＞50-65≤25.0≤22043＞37＞30-5044＞37＞50-6545＞37＞651/2中粘煤1/2ZN23＞20.0-28.0＞30-5033＞28.0-37.0＞30-50弱粘煤PN22＞20.0-28.0＞5-3032＞28.0-37.0＞5-30不粘煤BM21＞20.0-28.0≤531＞28.0-37.0≤5长焰煤CY41＞37≤542＞37＞5-35褐煤HM51＞3752＞372020/2/21职业技能鉴定二、配煤炼焦1、单种煤的结焦性能褐煤褐煤是煤化程度最低的煤，在隔绝空气加热时不产生胶质体，没有黏结性。不能单独炼成焦炭，但在配煤中可加入少量的褐煤以增加配煤的挥发分。气煤气煤挥发分含量高，黏结性低，收缩量大，膨胀压力小，在炼焦配煤中加入适量的气煤，即可炼出质量好的焦炭，又能增加化学产品产率，还便于推焦、保护炉体。肥煤肥煤的黏结性很高，配煤中加入肥煤，可以加入黏结性差的煤种。肥煤挥发分高，可提高化学产品产率和煤气产率。肥煤收缩量很大，炼焦时形成的焦饼裂纹较多，且多以横裂纹出现，若配用肥煤量多，生成的焦炭易碎成小块，强度不好，耐磨性也差。2020/2/21职业技能鉴定焦煤焦煤受热能形成热稳定性能好的胶质体，配煤时加入焦煤，可以提高焦炭强度，是配煤的基础煤。但焦煤的膨胀压力大，收缩性小，在炼焦过程中对炉墙极为不利，易造成推焦困难。瘦煤瘦煤在这四种基本炼焦煤中，挥发分最低。配煤时配入量过多，会使配煤的黏结性低下，焦炭耐磨性能差，易生成焦粉，炼不出好的焦炭。贫煤贫煤是煤化程度较高的烟煤，属于高变质程度的煤。没有黏结性，不能单独炼焦。在配煤中加入少量的贫煤可起瘦化作用。因其硬度大，最好将其单独粉碎，以增加焦炭质量的均匀性。无烟煤无烟煤煤化程度最高，挥发分低，固定碳含量高，加热不产生胶质体，在没有瘦煤区的地方可配入无烟煤，但其密度大，脆性小，配入时应单独粉碎。另外，加入一定量的沥青或强黏结煤作为黏结剂，可将无烟煤加压生产型焦。2020/2/21职业技能鉴定2、配煤（1）配煤原则与本厂工艺相适应膨胀压力适中充分利用本地区的煤炭资源多配高挥发分煤多配弱粘结性煤2020/2/21职业技能鉴定（2）配煤炼焦的意义1、节约优质结焦煤，扩大炼焦资源。2、充分利用各单种煤的结焦特性，改善焦炭质量。3、在保证焦炭质量的前提下，增加炼焦化工产品的产率和炼焦煤气发生量。4、对延长焦炉的炉龄和焦炉操作有好处。（3）配煤炼焦的目的满足生产优质焦炭和化学产品；满足焦炭在炭化室内产生合理收缩，使之能顺利推焦。2020/2/21职业技能鉴定(4)配煤工艺指标水分配煤水分含量对焦炉产量有很大影响。煤料含水分多少，影响堆密度大小。堆密度增大，产量增加。但水分过小，会恶化焦炉装煤操作环境；水分过大，会使装煤操作困难。此外，配煤水分高时，消耗炼焦热量多，延长结焦时间。根据国内外生产数据，当配煤水分在8%左右时，每增减1%水分，结焦时间变动20min左右。配煤水分增大对焦炉寿命由很大影响。因为水分大的煤装入炉内，吸收炉墙大量热量，使炉墙温度剧烈下降，有损炉砖。灰分配煤灰分影响焦炭质量。焦炭灰分主要来自配煤，所以应当严格控制配煤灰分。一般配煤成焦率为75%~80%，其中配煤灰分全部转入焦炭，导致焦炭灰分要比配煤灰分大1.4倍左右。因此一般规定焦炭灰分小于15%，配煤灰分小于12%。2020/2/21职业技能鉴定膨胀压力膨胀压力是配煤中的指标。一般挥发分高的煤膨胀压力小；胶质体透气性差，膨胀压力大。膨胀压力促进胶质体均匀化，有助于焦炭质量的提高。膨胀压力过大，能损坏炉墙。通过试验证明：结焦性好的煤膨胀压力为8~15kpa。粉碎度煤料必须粉碎才能均匀混合。煤料粉碎度（又叫细度）是指粉碎后配合煤中的小于3mm的煤料量占全部煤料的质量分数。煤粉碎混匀，才能炼得熔融性好、质量均一的焦炭。装炉配煤粒度一般控制在小于3mm的占90%左右。粉碎过细，不仅粉碎机动力消耗增大，设备生产能力降低，而且装炉煤的堆密度下降，焦炭质量受到影响。粉碎过粗，配合煤混合不均匀，焦炭内部结构不均一，强度降低。2020/2/21职业技能鉴定(5)焦炉操作与焦炭强度的关系1、炼焦的加热制度影响加热制度的主要因素是加热速度和结焦末期温度。2、炭化室内煤料的堆密度增大炭化室内煤料的堆密度，可使煤粒紧密粘结，可获得机械强度高的焦炭。2020/2/21职业技能鉴定（6）焦炭生产中的成焦过程在高温炼焦的过程中，煤料在隔绝空气的条件下，随着温度的变化经历着干燥预热、热解、熔融、黏结、收缩、成焦等物理化学过程。全过程大致可分为以下几个阶段：干燥预热阶段煤从常温开始受热，煤料中的水分首先析出，并放出吸附于煤表面和气孔中的二氧化碳和甲烷气体，煤没有发生外形上的变化。在此阶段温度上升时间相当于整个结焦时间的一半左右。因为供给煤料的热量是由炭化室两侧炉墙向炭化室中心传热，致使大部分水汽窜入内层湿煤中，并因内层温度更低而冷凝下来，使内层湿煤水分增加，从而使炭化室中心温度较长时间停留在110℃以下。煤料水分越多，干燥时间越长，炼焦消耗热量越多。2020/2/21职业技能鉴定生成胶质体阶段煤加热到350~480℃，，煤中的大分子结构受热分解，生成大量的分子量较小的有机化合物。分子量最小的有机物以气体形式析出或存在于黏结性煤转化成的胶质体中，分子量最大的则以固体形式存在于胶质体中。因而形成了气、液、固三相共存的胶质体状态。半焦收缩阶段温度上升到480~650℃，煤继续热解，发生了剧烈的聚合、缩合反应，胶质体中的液体不断分解，气体不断析出，胶质体黏度不断增加，在液体表面开始固化，形成硬壳（半焦）。中间仍为胶质体，但这种状态维持时间较短，在半焦壳上会出现裂纹，胶质体从裂纹中流出，这些胶质体又发生固化和形成新的半焦层，一直到煤粒全部熔融软化，形成胶质体并转化为半焦为止。如下图，在热解过程中，胶质体的液相分解、缩聚和固化而生成半焦。I-软化开始阶段；II-开始形成半焦阶段；III-煤粒强烈软化和半焦破裂阶段1-煤；2-胶质体；3-半焦2020/2/21职业技能鉴定生成焦炭阶段继续加热到650~950℃时，半焦内的有机物质继续进行热分解和热缩聚。此时主要析出气体，半焦继续收缩。实验证明，煤料中的挥发分一半以上是胶质体固化后到焦炭形成时分解出来的。焦炭收缩，体积减小，焦炭变紧。由于焦炭内部各层所处的成焦阶段不同，收缩速度也不同，导致焦炭破裂形成裂纹。当温度达到1000℃时，形成具有一定机械强度和一定块度的银灰色的焦炭。2020/2/21职业技能鉴定（7）影响焦炭强度的因素1、配合煤的成分和性质2、炼焦的加热制度3、炭化室内煤料的堆密度（8）焦饼成熟的基本特征层层结焦由于两面加热，当胶质层在中心汇合时，两侧同时固化收缩，胶质层内又产生气体膨胀，故在成熟的焦饼中心面上出现一条上下相通的缝，称为焦缝。2020/2/21职业技能鉴定炼焦配煤工艺