焦炉加热制度对焦炭热性质的影响

影响捣固焦炉焦炭热性能的因素及改进措施炼铁过程中，焦炭既作为燃料为冶炼过程提供热源，又作为主要的还原剂。

为了维护高炉料柱的透气性，使高炉能够正常运行，需要焦炭有一定的块度和强度。

通常意义上的冷强度指标已不足以全面评价高炉用焦炭的质量，更主要的是对焦炭在高炉中抗劣化能力（热反应性）的评价。

XX焦化制气厂新建成的两座捣固焦炉分别于2007年7月和2008年6月投产，捣固焦炉在扩大炼焦煤资源的同时，能够改善焦炭的冷强度，但焦炭的热性能波动大，为使焦炭反应性（CRI )和反应后强度（CSR）满足1350m3高炉的要求，我们对影响焦炭热性能的各因素进行了分析和试验，通过优化配煤方案，改进配煤系统的操作和控制方式，有效地提高了焦炭质量。

1 原料煤状况我厂的煤源主要来自云南省曲靖、富源、宣威，贵州省的盘县和四川攀枝花等地，供煤点相对较多，煤的质量不稳定。

由于煤本身具有复杂的组成结构和理化性质，即使同一变质程度的煤，甚至同一矿井煤的性质也不完全一样；其次是洗煤厂认识到工业分析数据的可加和性，利用高挥发及低挥发煤种进行比例配合，以达到炼焦用煤的挥发分指标，故仅用工业分析已不能准确判断来煤质量的真实性，只有经过煤镜质组反射率数据分析及直方图分布，以区分人为混煤和自然变质程度煤种，才能真实、准确反映出煤的本质，其准确性是其他方法无以替代的。

对各系列洗精煤进行镜质组反射率试验，其质量指标（2008年1～8月加权平均值）见表1。

我厂的1/3焦煤中的茨门沟和盘江两个煤种属单种煤，煤质相对较好，最大胶质层厚度Y分别为22. 9mm和22. lmm, 粘结指数G分别为87. 4和90. 1，其次是羊场煤，胶质层厚度为20. 7mm, 粘结指数为87. 0。

而补木煤、恩圭2 5号焦煤和攀罗15号焦煤属复杂混煤，煤质相对差。

2 影响焦炭热性能的因素2.1 原料煤质量原料煤是影响焦炭质量的主要原因之一，包括煤的变质程度、煤中杂质影响、煤的结焦性能等。

浅谈焦炉加热制度摘要：本文介绍了焦炉的温度制度、压力制度，并结合我厂实际生产情况进行了详细的阐述。

关键词：温度；压力；生产状况随着我国钢铁行业的飞速发展，炼焦行业也出现了快速增长。

我国的焦炭产量已多年居世界第一。

生产焦炭的主体的设备是焦炉，为了焦炉达到稳定、优质、低耗、长寿的目的，要求我们管理好焦炉的加热制度，要求各炭化室的焦饼在结焦时间内沿长向和高向均匀成熟，而焦炉加热制度制定的原则是:炉温均匀、合理的温度制度和合理的压力制度。

根据以上两点原则，结合我厂的实际生产情况，谈一谈我对焦炉加热制度的认识。

1、炉温均匀，合理的温度制度1.1标准温度和直行温度标准温度是指机、焦侧测温火道平均温度的控制值，是规定结焦时间内保证焦饼成熟的主要指标。

标准温度与结焦时间的关系涉及炭化室炉墙的厚度、炭化室宽度焦饼中心温度、加热煤气种类、水份、煤种性质及炉体结构等。

按实测的焦饼中心温度和焦饼成熟程度加以校正。

我厂生产不稳定、结焦时间、煤种变更快，在实际制定标准温度时要灵活。

一般在这样情况下，看一看焦炭的挥发份指标，推焦过程中用测温计测量焦饼中心温度的方式来迅速的制定出结焦时间内的标准温度。

直行温度是指全炉各燃烧室机侧、焦侧测温火道所测得的温度值。

其目的是检查焦炉沿各燃烧室温度分布的均匀性和昼夜温度的稳定性。

直行温度的评定：K均和K安（均匀系数和安定系数）。

直行温度的稳定性就有以下几个方面影响：①装煤量和装炉煤水分。

每孔煤装入量不大于±1%，装入煤水分每增减1%，炉温就会升降5-7℃.这就要求装煤量和装炉煤水分要稳定。

②加热用煤气的发热值。

加热用煤气的发热值与煤气的组成、温度和压力温度等有关。

焦炉煤气的发热值主要与配煤比例和焦炉操作有关系，炭化室压力不稳定，会使焦炉煤气组成产生很大的波动，全炉的焦炉煤气量是各炭化室所产生煤气的混合气，因此不受结焦期的影响，但焦炉周期操作中的检修后期，全炉煤气热值降低，根据焦炉生产中这一特性，在检修时间过长的情况下，我厂焦炉上升管专门设计五级翻版控制，根据结焦时间进行控制，保证煤气发热值的稳定，炉温和大气温度变化相反，白天煤气温度高、密度小、湿度增加，实际情况下的湿煤气热值降低，炉温趋于下降，中班变化不大，夜班则炉温趋于上升，掌握大气温度变化对炉温影响的规律，争取调节主动。

影响焦炭反应性的因素主要有以下两个方面：1、原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。

尤其是煤料的流动度较大时，易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。

而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金属的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。

2、炼焦工艺条件：增大装煤堆比重、提高炼焦温度、采取焖炉等措施，可使焦炭结构致密，减少气孔表面积，使焦炭反应性降低。

采用干熄焦，可避免水蒸汽对焦炭表面的活化，有利于降低焦炭的反应性。

1、焦炭的冷强度与焦炭其孔径及其分布有关，而热强度则与焦炭孔壁厚度密切相关。

2、为改善焦炭反应性，根本在于多用主焦煤少用高挥发分煤，特别是少用挥发分大于37%的煤。

在粘结性足够的情况下，可配入一些粘结性中等的低挥发分煤。

3、若在煤料中配入5%左右挥发分10%的延迟焦，反应性可降低10~20%，其原理是在炼焦后期有大量裂解碳产生，阻塞了部分微气孔，因而降低了反应性。

基于这一原理，提高入炉煤的堆密度，提高炼焦最终温度，也有相同的效果。

影响焦炭反应性的因素主要有以下几个方面：一、煤的性质原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。

尤其是煤料的流动度较大时,易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。

而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。

1.单种煤值挥发份过高或过低，其反应性较高。

在24％左右时，焦炭的反应性最小。

2.单种煤平均最大反射率过高或过低，其反应性较高。

3.灰分对热性质影响，尤其是碱性金属氧化物的存在。

二、炼焦工艺条件：1）、增大装煤堆比重；堆密度越高，焦炭的热反应性越低，反应后强度越高（明显）。

2）、提高炼焦温度；3）、采取焖炉等措施；一般4.3米以上焦炉结焦时间普遍长。

焦炉生产问答知识1. 影响焦炭质量的因素有哪些？答：（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。

2. 蓄热室为什么能回收热量？回收热量又有什么好处？答：在蓄热室内放着许多层格子砖，这些格子砖起着传热和吸热的媒介作用。

当加热炭化室后的废气流经蓄热室时，格子砖吸收废气的热量，使废气的温度降低；而当冷空气和冷高炉煤气通过蓄热室进入燃烧室立火道时，格子砖再把热量传给空气和高炉煤气，使空气和高炉煤气把热量又带回到燃烧室内。

由于焦炉设有蓄热室，就可以把很大部分热量回收回来，从而减少加热煤气的消耗量。

而且，排往烟囱的废气温度，可以降到400℃以下，可以防止烟囱因高温产生危险。

还有，空气和高炉煤气预热后，可以提高煤气的燃烧温度，有利于燃烧室的传热，使量大而廉价的高炉煤气可以得到充分利用。

3. 为什么炭化室的焦侧比机侧宽？为了容易推出焦炭，炭化室设计有锥度，即焦侧比机侧宽些，，其差值称为锥度，5#、6#炉的锥度为60mm。

锥度的大小与炭化室长度和装煤方式有关。

（捣固装煤的炼焦炉无锥度）。

4. 为什么要将燃烧室分成许多立火道？燃烧室分成许多立火道的作用有两点：（1）把燃烧室分成许多立火道，可以使燃烧后的热气流沿燃烧室长度方向均匀分布，以达到对炭化室均匀加热的目的。

（2）把燃烧空分成成许多“格”，可以增加炉体的结构强度，并且增加了辐射传热的面积，有利于辐射传热。

5. 在现代大型焦炉内，采用哪些措施可以解决高向加热均匀性的问题？答：（1）采用高低灯头的办法，改善炭化室高向加热均匀性；（2）分段燃烧法；（3）炭化室炉墙沿高向上采用不同厚度的炉砖砌筑；（4）废气循环法。

6. 炉柱变形的原因有哪些？答：炉柱变形的原因有：（1）管理不严，在改变炉温后没有及时回松加压的弹簧，以致炉柱产生永久性变形；（2）炉门框或炉门清理不干净，造成炉门不严，冒烟冒火，损坏炉柱；（3）操作不小心，炉门没有对正，造成炉门不严，冒烟冒火，烧坏炉柱；（4）焦饼难推或者焦饼夹在炉门框或导焦槽内没有及时排出。

焦炉温度对焦炭质量的影响张积鑫;张正一【摘要】本文首先对煤的成焦过程进行简单介绍,然后对炭化室内结焦过程中不同部位的特征进行分析,接着探讨了结焦过程中工艺条件对结焦过程的影响,最后分析了长结焦时间炉墙温度的变化.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷),期】2016(000)040【总页数】2页(P121-122)【关键词】焦炭质量;结焦过程;焦炭裂纹【作者】张积鑫;张正一【作者单位】青海盐湖镁业有限公司焦化厂青海省格尔木市 816000;青海盐湖镁业有限公司焦化厂青海省格尔木市 816000【正文语种】中文【中图分类】TQ520.1炼焦煤在隔绝空气下加热，其有机质随温度的升高而发生一系列变化，形成气态（煤气）、液态（煤焦油）和固态（半焦或焦炭）产物。

煤的成焦过程可分为三个阶段：第一阶段（常温至300℃）是煤的干燥脱气阶段，释放出水分并析出CH4、CO和N2；第二阶段（300～600℃）以解聚和分解反应为主，煤粘结成半焦；第三阶段（600～1000℃）是半焦变成焦炭的阶段，此阶段以缩聚反应为主，产生大量煤气（以H2为主），半焦经收缩形成有裂纹的焦炭。

2.1 温度变化与炉料动态由于单向供热，炭化室内煤料的结焦过程所需热能是从高温炉墙侧向炭化室中心逐渐传递的。

煤的导热能力很差（尤其是胶质体），在炭化室中心面的垂直方向上，煤料内的温度差较大，所以在同一时间距炉墙不同距离的各层煤料的温度不同，炉料的状态也就不同。

各层处于结焦过程的不同阶段，总在炉墙附近先结成焦炭而后逐层按照焦炭层、半焦层、塑性层、干煤层、湿煤层等逐层向炭化室中心推移，即成层结焦。

炭化室中心面上炉料温度始终最低，因此结焦末期炭化室中心面温度（焦饼中心温度）可以作为焦饼成熟程度的标志，称为炼焦最终温度。

2.2 不同部位的焦炭特征有关实验表明，当炉料温度达到350～500℃时，靠近炉墙的煤料升温速度很快（约5℃/min），即使装炉煤的黏结性较差，靠近炉墙的焦炭也表现为熔融良好，结构致密，耐磨强度高；距炉墙越远，升温速度越慢，则焦炭结构就越疏松，耐磨强度也更低，炭化室中心部位的升温速度最慢（约2℃/min），故焦炭质量相对较差。

焦炉加热制度对焦炭热性质的影响【摘要】文章通过实验的方式，分别探讨了焦炉结焦时间、焦炉加热温度、以及配合煤水分对焦炭热性质的影响，根据实验结果归纳结论，望能够为实践工作提供一定的指导。

【关键词】焦炉加热；焦炭；热性质；影响在焦炉炉大型化的发展过程当中，随着炼焦理论的发展，焦炭热强度指标成为了焦炭生成期间的核心指标，并已纳入了对焦炭质量进行评估的基础性指标当中。

为提高实践工作水平，现就焦炉加热制度对焦炭热性质的影响进行分析。

1、实验方法实验分析样品来源于唐山钢铁股份公司生产焦炭，按现行《焦炭试样的采取和制备》进行取样，实验期间按现行《焦炭反应性及反应后强度实验方法》展开各项操作，同时使用专业焦炭反应性以及反应后强度测定装置对相关指标进行测定。

2、实验结果2.1焦炉结焦时间影响因素以结焦时间作为变化指标，在分三个等级设置结焦时间（A：18.5 h，B：24.0h，C：26.0h）的情况下，所对应的配合煤及焦炭含量指标如下表所示（见表1）。

表1：结焦时间变化下配合煤机焦炭含量数据对比示意表方案（结焦时间）煤质指标（%）焦炭指标（%）水分挥发分水分挥发分反应性反应后强度A（18.5h）10.5 29.1 13.1 1.0 28.6 61.4B（24.0h）11.1 29.0 12.7 1.0 26.6 64.5C（26.0h）10.6 28.9 13.0 1.1 26.2 64.7结合表1中所例举的相关数据不难发现：在（A：18.5h，B：24.0h，C：26.0h）三种结焦时间方案作用之下，所生成配合煤对应的煤质基本处于稳定状态，以方案C（26.0h结焦时间）下的煤质略优于A、B方案。

而从焦炭指标的角度上来说，在自方案A（18.5h）逐步提升结焦时间至方案C（16.0h）的过程当中，所生成焦炭中的焦炭反应性CRI指标呈现出了明显的下降趋势（28.6%→26.6%→26.2%），而反应后强度CSR指标则呈现出了明显的提升趋势（61.4%→64.5%→64.7%）。

焦炭质量与性质焦炭是由煤高温干馏后产生的主要固体残留物，了解焦炭质量，首先要了解焦炭的化学性质和物理性能。

一、焦炭的化学元素组成测定焦炭中的元素，主要是测定焦炭中的氧、氮和磷。

（一）碳焦炭是高温干馏残留物，它是由各炼焦煤经配合练成的焦炭，其碳的含量差别不大，是构成焦炭基本气孔壁的主要成分，在干燥无灰基中约占比例为96.5—97.5%，根据入炉煤的性质不同和炼焦工艺条件不同，所炼出的焦炭其碳的结晶度有着明显的不同，也就是说存在着差别（二）氢氢元素主要存在焦炭残留挥发份中，含量较少，只有0.5—0.8%，它是随炼焦最终温度变化而变化，其相关系数较大，氢含量的测定是采用燃烧法测定误差较小，故用氢含量作为焦炭成熟程度的标志，可靠性更好一些。

（三）硫焦炭中含硫主要是来自煤料中，当煤料在干馏时，一部分硫化物挥发进入煤气中，只占含硫40—50%，还有50—60%的残留硫仍在焦炭中，煤的结焦率在72—78%之间，故实际生产中焦炭硫的百分数80—90%，这个数为硫的转换系数。

煤在结焦过程中，析出的含硫化合物与赤热焦炭作用，结合在碳晶格内的碳硫复合物。

焦炭硫含量高低很明显的影响高炉冶铁，若含硫增加01%，将使炼铁焦比增加1.2—2.0%，生铁产量就下降2.0%，因此焦炭的硫分是评定焦炭质量很重要的指标。

（四）磷磷在焦炭中含量约为0.02%很少，但在炼焦过程中，煤料的磷几乎全部残留在焦炭之中，若冶炼低磷铁时，只能采用低磷煤进行炼焦。

焦炭除上述四种主要元素外，还有其它元素组成尚有少量的氧和氮。

一般不作测定二、焦炭的工业分析焦炭的工业分析是对焦炭水分、灰分、挥发份和固定碳四项内容的分析，根据某些需要加上全硫和发热值分析。

（1）焦炭水分（Mt）作为冶金焦炭供给高炉炼铁生产，焦炭水分波动主要是给高炉入炉焦炭重量的称量造成误差，带来炉况波动，焦炭水分并不会直接影响高炉冶炼，因为在高炉上部（炉喉、炉身处）小于800℃的煤气所含的热量足以将焦炭带来的水分干燥，焦炭水分过大还会将焦粉带入高炉使高炉冶炼时透气性不好，所以保持焦炭水分稳定能为高炉炉温稳定创造条件，一般要求焦炭水分控制在2—3%。

焦炉的加热制度一、为什么要制订并严格执行焦炉的加热制度？1、为了达到稳定、高产、优质、低耗、长寿的目的。

要求各炭化室在规定的结焦时间内沿高向和长向均匀成熟。

2、为了保证均匀成熟。

所以必须制订并严格执行加热制度。

二、加热制度：是由焦炉全炉性加热调节指标组成的制度，叫焦炉的加热制度。

这些指标包括9大指标：①结焦时间②标准温度③机、焦侧煤气流量④支管压力⑤孔板直径⑥烟道吸力⑦标准蓄热室顶部吸力⑧进几口开度⑨空气过剩系数等三、决定加热制度的基础指标——结焦时间四、温度制度（一）1、在结焦时间确定了之后，那未在这些指标中的相关部位的调节环节决定的。

2、温度制度包含的内涵、内容一共有八个温度分别是：标准温度直径温度横排温度边火道温度蓄热室顶部温度小烟道温度焦饼中心温度炉顶空间温度（二）标准温度制度１、为什么要选择标准火道？因为一个焦炉的一个燃烧室有28对火道，为了便于检查控制焦炉的温度，必须在机、焦侧各选择一个能代表机、焦侧火道平均温度的火道。

2、选择标准火道的条件：总的来说，是要能代表机、焦侧火道的平均温度，为了达到这个要求，具体的条件是：A、要避开装煤孔、纵拉条和装煤车轨道；B、机侧、焦侧各选择一个；C、单、双火道都能测到；3、标准温度：机、焦侧标准火道平均温度的控制值。

注意：这个平均温度并不是两侧标准火道的平均值，而在一定的测量周期内控制的平均值。

4、决定标准温度的依据——焦饼的中心温度① 标准温度的确定：（1）旧焦炉依据的含义：A、标准温度由焦饼中心温度决定B、标准温度由焦饼中心温度校正② 确定原则：A、焦饼中心温度在1000±50℃B、标准温度：标准温度每改变10℃，焦饼中心温度相应变化25—30℃。

装煤水分每变化1%，标准温度相变改变5—7℃。

6、立火道底部的温度控制：Si砖立火道底部温度不得高于1450℃。

原因：燃烧室最高的温度在距火道底部1—1.5m处，且此底高100—150℃，加上炉温波动，测量和解调器的误差。