第二章 室式炼焦过程与配煤原理

第二章室式炼焦过程与配煤原理1、炭化室内结焦过程基本特点：⑴单向供热，成层结焦⑵结焦过程中传热性能随炉料状态和温度而变化。

2、结焦终了时炭化室中心温度可作为整个炭化室焦炭成熟的标志，该温度称炼焦最终温度，按装炉煤性质和对焦炭质量要求的不同，高温炼焦的终温为950——1050℃。

3、炭化室内焦炭裂纹的形成——根本原因：半焦的热分解和热缩聚产生的不均匀收缩，引起的内应力超过焦炭多孔体强度时，导致裂纹形成。

4、影响炭化室结焦程的因素：①炉堆煤密度②炉煤水分③炼焦速度④炼焦终温⑤闷炉时间5、焦炭质量主要取决于装炉煤性质。

6、⑴配合煤质量指标：大体分两类：①化学性质，如灰分、硫分、矿物质组成②工艺性质，如煤化度、粘结性、细度、膨胀压力⑵细度，指配合煤中小于3mm粒级占全部配合煤的质量百分率第三章炼焦煤料预处理1、预处理包括来煤接受、储运、倒运、粉碎、配合和混匀等工作。

2、配煤槽由卸煤装置、槽体和锥体等部分组成。

3、粉碎工艺：①先配后粉工艺②先粉后配工艺③部分硬质煤预粉碎工艺④分组粉碎工艺⑤选择粉碎工艺4、捣固炼焦：将配合煤在入炉前用捣固机捣实成体积略小于炭化室的煤饼后，推入炭化室内炼焦成为捣固炼焦。

第四章炼焦炉及其设备1、蓄热室焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区和炉顶区所组成。

2、蓄热室：⑴蓄热室位于焦炉炉体下部，其上经斜道同燃烧室相连，其下经废气盘分别同分烟道、贫煤气管和大气相通。

蓄热室用来回收焦炉燃烧废气的热量并预热贫煤气和空气。

⑵蓄热室自下而上分小烟道、箅子砖、格子砖、和顶部空间，相同气流蓄热室之间的隔墙称为单墙，异向气流蓄热室隔墙称主墙。

⑶小烟道和废气盘相连，向蓄热室交替导入冷煤气、空气或排出热废气，出于交替变换的冷、热气流温差较大，为承受温度的急变，并防止气体对墙面的腐蚀，小烟道内砌有黏土衬砖。

⑷箅子砖：使蓄热室内气流沿长向均匀分布。

⑸箅子砖上架设格子砖，下降气流时，用来吸收废热气的热量，上升气流时，将蓄热量传给贫煤气或空气，采用薄壁异型格子砖可以增大传热面积，安装时上下各层格子砖孔应对准，以降低蓄热室阻力，格子砖温度变化大，故采用黏土砖。

第二章室式炼焦过程与配煤原理煤结焦过程的一般规律如《煤化学》所述，本章以室式炼焦工艺为对象，阐述炭化室内结焦过程的特点，进而讨论配合煤质量指标、配煤原理与焦炭质量预测。

第一节，尽化室内结焦过程特点炭化室内结焦过程的基本特点有二：一是单向供热、成层结焦；二是结焦过程中的传热性能随炉料状态和温度而变化。

基于此，炭化室内各部位焦炭质量与特征有所差异。

一、温度变化与炉料状态1．成层结焦过程- 炭化室内煤料热分解、形成塑性体、转化为半焦和焦炭所需的热量，由两侧炉墙提供，由于煤和塑性体的导热性很差，使从炉墙到炭化室的各个平行面之间温度差较大。

因此，在同一时间，离炭化室墙面不同距离的各层炉料因温度不同而处于结焦过程的不同阶段（图2－1右），焦炭总是在靠近炉墙处首先形成，而后逐渐向炭化室中心推移，这就是“成层结焦”，当炭化室中心面上最终成焦并达到相应温度时，炭化室结焦才终了，因此结焦终了时炭化室中心温度可作为整个炭化室焦炭成熟的标志，该温度称炼焦最终温度，按装炉煤性质和对焦炭质量要求的不同，该温度为950~1050。

2．炭化室炉料的温度分布√在同一结焦时刻内处于不同结焦阶段的各层炉料，由于热物理性质(比热、热导率、相变热等)和化学变化(包括反应热) 的不同，传热量和吸热量也不同，因此炭化室内的温度场是不均匀的。

图2—1左给出的等时线，标志着同一结焦时刻从炉墙初炭化室中心的温度分布；图2—1的等时线也可改绘制成以离炭化室墙的距离x和结焦时刻τ为坐标的等温（t）线(图2—2) 或以t－τ为坐标的等距线。

在图2—2中，两条等温线的温度图2一l 不同结焦时刻炭化室内各层炉料的状态和温度(等时线)．图2-2 炭化室内炉料等温线差为Δt，两条等温线间的水平距离为时间差Δτ，垂直距离为距离差Δx。

Δt／Δτ表示升温速度，Δt／Δx表示温度梯度。

综合图2-1和2-2可以说明如下几点：1)任一温度区间，各层的升温速度和温度梯度均不相同。

第二章室式炼焦过程与配煤工艺第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程一、炭化室内炉料的动态变化焦炉的炭化室是一个带锥度的窄长空间，煤料受两侧炉墙传递的热量加热，下面我们分析炼焦过程及其特点，并由此分析炭化室内各部位焦炭质量与特征。

1、成层结焦与温度变化在煤化学中我们知道，粘结性煤加热过程中，经历了干燥、热分解、形成塑性体、转化为半焦和焦炭的过程。

过程所需要的热量，由两侧炉墙提供。

绘出图（表明两侧加热），因煤和塑性层导热系数低，因此在整个成焦过程的大部分时间内，炭化室内与炉墙垂直方向上炉料的温度梯度较大(图2-1左)。

这样在结焦过程的大部分时间内，离炭化室墙面不同距离的各层炉料因所受到的温度不同而处于热解过程的不同阶段，整个炭化室内炉料的状态随时间而变化(图2-1右)。

靠近炉墙附近的煤先结成焦炭，而后焦炭层逐渐向炭化室中心推移，这就是常指的“成层结焦”。

炭化室中心面上的炉料温度始终最低，因此以结焦末期炭化室中心面的温度(焦饼中心温度)作为焦饼成熟度的标志，称为炼焦最终温度。

如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不同，传热条件也就各不相同，最靠近炉墙的煤料升温速度最快，约5℃／min 以上，而位于炭化室中心部位的炉料升温速度最慢，约2℃／min以下，这种温度变化的差别必然导致焦炭质量的差异。

常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹在两个塑性层之间，这样湿煤层内的水汽不易透过塑性层向两层外流出，致使大部水汽窜入内层湿煤中，并因内层温度低而冷凝下来，这样内层湿煤水分增加，加之煤的导热系数小，使得炭化室内中心煤料升温速度缓慢，长时间停留在水的蒸发温度以下，煤料水分愈多，结焦时间就愈长，炼焦的耗热量也就愈大。

2、炭化室内膨胀压力焦炉炭化室内产生膨胀压力的原因是成层结焦的结果，两个大体上平行于两侧炉墙面的塑性层从两侧向炭化室中心移动，炭化室底面温度和顶部温度也很高，在炭化室内煤料的上层和下层同样也形成塑性层，围绕中心煤料形成的塑性层如同一个膜袋（见图2-3），膜袋内的煤热解产生气体由于塑性层的不透气性使得膜袋产生膨胀的趋势，塑性层又通过外侧的半焦层和焦炭层将压力施加于炭化室的炉墙，这种压力称之为膨胀压力。

炼焦配煤技术与方法（优化配煤，确保焦炭质量）一、配煤原理1、胶质层重叠原理：要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。

其中典型的方法是“J法”配煤技术。

“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。

2、互换性配煤原理：焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。

单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。

目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。

根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%～5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。

3、共炭化原理：煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。

共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油?塑料类?橡胶类?沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。

在400℃下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱粘结煤共焦化能提高其结焦性。

二、配煤的意义和原则随着高炉的大型化对冶金焦质量要求的提高及我国煤炭资源分布的不均衡，用单种炼焦煤来生产焦炭已不可能，必须采用多种煤配合炼焦。

配煤就是将两种或两种以上的煤，均匀的、按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产出优质的冶金焦，并能合理的利用煤炭资源，增加炼焦化学产品。

配煤炼焦工艺概述目前，世界各国生产的焦炭，绝大部分都是在室式炼焦炉内生产的，并且多采用配煤炼焦的方法。

其工艺过程主要包括将炼焦用的几种原料煤按工艺要求进行粉碎、按适宜的比例进行配合、配合煤装炉炼焦和熄焦，其中原料煤的配合对生产符合质量要求的焦炭具有重要意义。

配煤的目的与意义高炉焦和铸造焦等要求灰分低、含硫少、强大、各向民性程度高。

在室式炼焦条件下，单种煤（焦煤除外）炼焦很难满足上述要求，各国煤炭资源也无法满足单种煤炼焦的需求，中国煤炭资源虽然十分丰富，但煤种和储量资源分布不均，因此必采用配煤炼焦。

所谓配煤就是将两种以上的单种煤料，按适当比例均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。

采用配煤炼焦，既可保证焦炭质量符合要求，又可合理利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，同进增加炼焦化学产品产量。

配煤方案的制定是焦化厂生产技术管理的重要组成部分，也是焦化厂规划设计的基础，在确定配煤方案时，应遵循下列原则。

配合煤性质与本厂煤预处理工艺及炼焦条件相适应，焦炭质量按品种要求达到规定指标。

符合本地区煤炭资源条件，有利扩大炼焦煤源。

有利增加炼焦化学产品；防止炭化室中煤料结焦过程产生的侧膨胀压力超过炉墙极限负荷，避免推焦困难。

缩短煤源平均运距，便于调配车皮，避免煤车对流，在特殊情况下有一定调节余地。

来煤数量和质量稳定，最终达到生产满足质量要求的焦炭的同时，使企业取得可观的经济效益。

不同品种焦炭对配合煤的质量指标要求不同用途的焦炭，对配煤的质量指标要求不同，为保证炼出质量合格的焦炭，必须保证配煤的质量。

中国20世纪50年代初的配煤方案是以气煤、肥煤、焦煤和瘦煤四种煤为基础煤按照一定比例配合确定的。

但由于中国炼焦煤资源分布不均衡，不可能在所有地区满足四种煤配合的原则，因而开发了各种配煤技术如用配煤质量指标确定配煤方案。

在进行炼焦配煤操作时，对配合煤的主要质量指标要求包括：化学成分指标即灰分、硫分和磷含量，工艺性质指标即煤化度和黏结性，煤岩组分指标和工艺条件指标即水分、细度、堆密度等。

炼焦原理及工艺流程一、炼焦原理及工艺流程（一）炼焦原理1~炼焦原理将焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体' 随后分解产生煤气和焦油' 煤热解的过程称煤的干馏'' 煤的干馏分为低温干馏、中温干馏和高温干馏三种低温500C —600C中温干馏700C —800C高温干馏900C —1000C2~炼焦煤的热解过程炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭'特性' 被加热到400C左右' 会形成熔融的胶质体' 并不段地自身裂解产出油气'油气经过冷凝'' 冷却'' 及回收工艺'等到各种化工产品和精华的焦炉煤气当温度不段生高' 油气不段放出' 胶质体进一步分解' 部分气体析出' 而胶质体逐渐固化成半焦'同时产生出一些气泡'成为固定的疏孔'温度在生高'半焦继续收缩'放出油气'最后生成焦碳'二）炼焦方法、型焦型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤，再经炭化处理制成的，也有把型煤经氧化热处理或型焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦。

根据处理的工艺方式，可分为冷压型焦和热压型焦。

二、焦碳的化学组成焦炭的化学性质由固定碳、挥发分、水分、灰分、硫和磷分来体现。

1~挥发物含量过高表示焦炭不成熟（生焦），挥发物含量过低表示焦炭过烧（过火焦）。

生焦耐磨性差，使高炉透气性不好，并能引起挂料、增加吹损，破坏高炉操作制度。

过火焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困难、风口烧坏等现象。

2~灰分' 焦碳燃烧后的残余物是灰分' 是焦碳中的有害杂质'其中主要是二氧化硅和三氧化二铝，还有氧化钙、氧化镁等氧化物' 灰分含量增高，固定碳减少。

高炉冶炼过程中，为造渣所消耗的石灰石和热量将增加，高炉利用系数降低，焦比增加。

炼焦配煤计算范文炼焦配煤计算是炼焦生产过程中非常重要的一环。

炼焦是冶金行业的一项重要工艺，主要用于生产炼铁。

在炼焦过程中，为了确保焦炭的质量和生产效率，需精确控制煤炭的配比。

本文将介绍炼焦配煤计算的原理、方法和一些常见的配煤计算指标。

1.炼焦配煤计算的原理：炼焦配煤计算是基于一定的煤炭性质要求和工艺参数来确定炼焦煤的配比。

在炼焦过程中，不同的煤炭混合会产生不同的炼焦性能，如焦炭强度、焦炭反应性等。

因此，在配煤时要根据实际需要，在一定的煤炭质量要求下，合理选择不同煤炭的比例和类型，以达到最佳的炼焦效果。

2.炼焦配煤计算的方法：定量方法一般采用质量比计算，即根据煤炭的固定碳、挥发分、灰分、水分等性质比例来确定煤炭的配比。

这种方法适用于确定煤炭配比的总量。

例如，如果需要生产100吨的焦炭，可以根据煤炭的固定碳含量来确定每种煤炭的需要量。

定性方法主要参考煤炭的指标要求来确定煤炭的选择和配比。

这种方法适用于确定煤炭配比的种类。

煤炭的指标主要包括挥发分、固定碳、灰分、硫含量、焦渣特性等。

根据实际生产需要，选择合适的煤炭种类，并根据其性质指标要求来确定其配比。

3.炼焦配煤计算的指标：比面积是指炼焦煤的表面积与质量的比值。

比面积较大的煤炭在煤气化时，能够更好地与空气接触，提高反应速度。

因此，在配煤时可以适量添加具有较高比面积的煤炭。

焦炭强度是指焦炭的机械强度，主要取决于煤炭的挥发分、灰分和粘结剂等。

选择含有较高挥发分和合适的灰分的煤炭可以提高焦炭的强度。

焦炭反应性是指焦炭在高温下与空气和炉料的反应性能。

选择具有较高焦炭反应性的煤炭可以提高炼焦过程的反应速度和产量。

炉顶透气性是指炉顶孔隙对气体的透气性能，主要取决于煤炭的粒度和硬度等。

选择具有较好透气性能的煤炭可以提高炉内气体的流动性和燃烧效率。

总之，炼焦配煤计算是炼焦过程中一项重要的技术工作，在煤炭选择和配比时要根据实际需求和工艺参数来合理选择和计算。

只有合理地进行配煤计算，才能确保焦炭的质量和生产效率，提高冶金工业的发展水平。

高等学校教学用书炼焦学配煤的目的与意义 P60配煤原理 P63炼焦煤料的预处理 P87配煤质量与控制 P107展望 P124配添加物炼焦 P124配煤原理配煤原理是建立在煤的成焦机理基础上的，迄今为止煤的成焦机理可大致归纳为三类。

一类是以烟煤的大分子结构及其热解过程中由于胶质状塑性体的形成，使固体煤粒黏结的塑性成焦机理。

据此，不同烟煤由于胶质的性质和数量的不同，导致黏结的强弱，并随气体析出数量和速度的差异，得到不同质量的焦炭。

第二是基于煤岩相组成的差异，决定煤粒有活性与非活性之分，由于煤粒之间的黏结是在其接触表面上进行的，则以活性组分为主的煤粒，相互间的黏结呈流动结合型，固化后不再存在粒子的原形；而以非活性组分为主的煤粒间的黏结则呈接触结合型，固化后保留粒子的轮廓，从而决定最后形成的焦炭质量，此所谓表面结合成焦机理。

第三类是以20世纪60年代以来发展起来的中间相成焦机理，该机理认为烟煤在热解过程中产生的各向同性胶质体中，随热解进行会形成由大的片状分子排列而成的聚合液晶，它是一种新的各向异性流动相态，称为中间相，成焦过程就是这种中间相在各向同性胶质体基体中的长大，融并和固化的过程，不同烟煤表现为不同的中间相发展深度，使最后形成不同质量和不同光学组织的焦炭。

对应上述三种煤的成焦机理，派生出相应的三种配煤原理，即胶质层重叠原理，互换性原理和共碳化原理。

炼焦煤料的预处理焦炭质量取决于炼焦煤的质量、预处理工艺和炼焦过程等三个方面，当炼焦用的配合煤既定的情况下，炼焦煤料的预处理对改善焦炭质量具有重要意义.......展望预热煤炼焦工艺具有显著地社会和经济效益，但技术要求高难度大，今后发展有如下趋势：1.改进预热煤装炉方法，提高可靠性，防止烟尘外逸，并减少装炉过程粗煤气带出炭化室的煤粉；2.改善炭化室结构和材质，以适应预热煤炼焦时产生的较大膨胀压力和较高结焦速度；3.实施煤预热与干熄焦的结合，以利用干熄焦获得的废热用作煤预热的热源，以进一步节约能源和提高效益。

炼焦厂结焦过程及配煤炼焦与生产操作实践◎刘洋目前，由于世界范围内优质炼焦煤资源明显短缺并日趋严重，优质焦炭与优质煤源之间的矛盾是推动配煤炼焦技术以及非炼焦煤炼焦技术发展的主要原因和动力。

为了扩大炼焦煤源，将弱黏结煤和不黏结煤用于炼焦，适合于焦炉配煤炼焦的各种新技术，成为解决用较差的炼焦煤炼出优质焦炭的主要方法。

一、炭化室内的结焦过程（一）煤的成焦过程机理烟煤是组成复杂高分子有机物混合物，其基本结构单元是不同缩合程度的芳香核，核周边带有侧链，结构单元间以交联键连接。

高温炼焦过程大致分为以下阶段。

1.干燥预热阶段。

煤由常温加热到350℃失去水分。

2.胶质体形成阶段。

在煤受热到350-480℃时，有的侧链和交联键断裂，出现缩聚和重排反应，形成相对分子质量较小的有机物。

黏结性煤转化为胶质状态，相对分子质量较小的以气的形态析出或存在于胶质体中，相对分子质量较大的以固态形式存在于胶质体中，形成胶质体。

由于液相在煤粒表面形成，把诸多粒子汇集在一起，胶质体的形成对煤的黏结成焦非常重要。

不能形成胶质体的煤缺乏黏结性；黏结性好的煤热解时形成的胶质状的液相物质多，热稳定性好。

3.半焦形成阶段。

在温度超过胶质体固化温度480℃-650℃时，液相的热缩聚速度超过其热解速度，增加了气相和固相的生成，煤的胶质体不断固化，形成半焦。

胶质体的固化是液相缩聚的结果，此种缩聚出现于液相间或吸附了液相的固体颗粒表面。

4.焦炭形成阶段。

在当温度升高到650-1000℃时，半焦内的不稳定有机物不断热分解和热缩聚，这时热分解的产物主要是气体，前期主要是甲烷和氢，之后，气体相对分子质量越来越小，750℃以后主要是氢。

随着气体的析出，半焦的质量减少很多，体积收缩。

由于煤在干馏时是分层结焦的，在同一时刻，煤料内部各层处于的成焦阶段不同，收缩速度也不同；又由于煤中有惰性颗粒，因此产生较大的内应力，应力在大于焦饼强度时，焦饼上形成裂纹，焦饼分裂成焦块。

炼焦原理及工艺流程一、炼焦原理及工艺流程（一）炼焦原理1~炼焦原理将焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体`随后分解产生煤气和焦油`煤热解的过程称煤的干馏``煤的干馏分为低温干馏、中温干馏和高温干馏三种低温500℃－600℃中温干馏700℃－800℃高温干馏900℃－1000℃2~炼焦煤的热解过程炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭`特性`被加热到400℃左右`会形成熔融的胶质体`并不段地自身裂解产出油气`油气经过冷凝` `冷却``及回收工艺`等到各种化工产品和精华的焦炉煤气当温度不段生高`油气不段放出`胶质体进一步分解`部分气体析出`而胶质体逐渐固化成半焦`同时产生出一些气泡`成为固定的疏孔`温度在生高`半焦继续收缩`放出油气`最后生成焦碳`（二）炼焦方法３、型焦型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤，再经炭化处理制成的，也有把型煤经氧化热处理或型焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦。

根据处理的工艺方式，可分为冷压型焦和热压型焦。

二、焦碳的化学组成焦炭的化学性质由固定碳、挥发分、水分、灰分、硫和磷分来体现。

1~挥发物含量过高表示焦炭不成熟（生焦），挥发物含量过低表示焦炭过烧（过火焦）。

生焦耐磨性差，使高炉透气性不好，并能引起挂料、增加吹损，破坏高炉操作制度。

过火焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困难、风口烧坏等现象。

2~灰分`焦碳燃烧后的残余物是灰分`是焦碳中的有害杂质`其中主要是二氧化硅和三氧化二铝，还有氧化钙、氧化镁等氧化物`灰分含量增高，固定碳减少。

高炉冶炼过程中，为造渣所消耗的石灰石和热量将增加，高炉利用系数降低，焦比增加。

因煤在炼焦过程中灰分全部转入焦炭，故焦炭灰分高低决定于煤的灰分，焦炭灰分越低越好，对高炉操作越有利。

3~水分`焦炭在102－105℃的烘箱内干燥到恒重后的损失量为水分。

冶金焦水分一般为３％－５％。

焦炭水分力求稳定，因高炉生产一般以湿焦计量，焦炭水分波动，对高炉操作不利，造成炉况波动。