第二章 配煤炼焦的原理与配煤工艺
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煤焦化工艺简介20110510
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2021/5/13
（二）、炼焦的过程和产物
1、室内成焦过程 1）煤的基本结构组成 煤是以有机体为主，并具有不同的分子量、不同化学结构的一组“相似化
合物”的混合物。 规则部分为结构单元的核心部分，由几个或十几个苯环、脂环、氧化芳香
环及杂环(含氮，氧，硫)组成。 在苯核的周围连接着各种含氧基团和烷基侧链，属于基本结构的不规则部分。
冶金焦 焦粉 贮仓 贮仓
冶金焦 检验 M40 M40 CRI CSR
高炉
28
（一）、煤炭炼焦的定义
炼焦(又称煤炭的焦化)是煤炭深加工利用的重要途径之 一。它是将煤在隔绝空气的条件下进行进干馏的过程，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。根据 干馏条件的不同，可分为低温干馏(温度在500～550℃)、 中温干馏(温度在700～900℃）和高温干馏(温度在 950~1050℃)三种。
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3）灰分： 配合煤灰分可按各单种煤灰分用加和计算，也可直接测定。在炼焦过程 中，煤的灰分全部转入焦炭，配合煤的灰分控制值可根据焦炭灰分要求按下 式计算：
A煤=K×A焦 式中A煤、A焦——煤、焦炭的灰分，%
K——全焦率，% 我国的煤炭资源中多数中等煤化度的焦煤和肥煤属高灰难洗煤；而低煤化度 的高挥发分气煤，则储量较多，且低灰易洗。因此，焦、肥洗精 煤的的灰分 较高，而气煤洗精煤的灰分较低，采用配煤炼焦可适当控制焦炭灰分 ，如 采用配型煤炼焦、捣固炼焦、配沥青粘结剂炼焦等技术，可多用高挥发分低 灰煤，是降低配合煤灰分的一条有效途径。
㎜ 、 G=58~72 、Ad一般为<11%、 S<1% 我厂的配煤指标为：
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（二）、炼焦的过程和产物
1、室内成焦过程 1）煤的基本结构组成 煤是以有机体为主，并具有不同的分子量、不同化学结构的一组“相似化
合物”的混合物。 规则部分为结构单元的核心部分，由几个或十几个苯环、脂环、氧化芳香
环及杂环(含氮，氧，硫)组成。 在苯核的周围连接着各种含氧基团和烷基侧链，属于基本结构的不规则部分。
冶金焦 焦粉 贮仓 贮仓
冶金焦 检验 M40 M40 CRI CSR
高炉
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（一）、煤炭炼焦的定义
炼焦(又称煤炭的焦化)是煤炭深加工利用的重要途径之 一。它是将煤在隔绝空气的条件下进行进干馏的过程，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。根据 干馏条件的不同，可分为低温干馏(温度在500～550℃)、 中温干馏(温度在700～900℃）和高温干馏(温度在 950~1050℃)三种。
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3）灰分： 配合煤灰分可按各单种煤灰分用加和计算，也可直接测定。在炼焦过程 中，煤的灰分全部转入焦炭，配合煤的灰分控制值可根据焦炭灰分要求按下 式计算：
A煤=K×A焦 式中A煤、A焦——煤、焦炭的灰分，%
K——全焦率，% 我国的煤炭资源中多数中等煤化度的焦煤和肥煤属高灰难洗煤；而低煤化度 的高挥发分气煤，则储量较多，且低灰易洗。因此，焦、肥洗精 煤的的灰分 较高，而气煤洗精煤的灰分较低，采用配煤炼焦可适当控制焦炭灰分 ，如 采用配型煤炼焦、捣固炼焦、配沥青粘结剂炼焦等技术，可多用高挥发分低 灰煤，是降低配合煤灰分的一条有效途径。
㎜ 、 G=58~72 、Ad一般为<11%、 S<1% 我厂的配煤指标为：
煤炭转化
（3）物料分层明显。
第二节 煤炭气化
煤气发生炉内燃料层由下至上大致可分为五层。
1）灰渣层：气化剂吸收灰渣的热量而升温预热。
2）氧化层：主要进行碳的燃烧反应：C+O2→CO2。 3）还原层：主要进行二氧化碳的还原反应和水蒸汽的分解反 应：CO2+C→2CO，C+H2O→H2+CO。 4）干馏干燥层：由还原层来的气体（包括N2）具有很高的温 度，在上升的过程中，将上部原料干馏，干馏析出的挥发分与 气化煤气仍有较高的温度，继续上升将原料煤干燥。 5）气相空间：料层上部的气相空间也有化学反应发生，主要 是CO的变换反应。CO和H2O(g)的含量在减少，CO2和H2的含 量增加，反应进行的程度影响粗煤气的组成和煤气出口温度。
第二节 煤炭气化
四、气流床气化
气流床气化就是将气化剂（氧气和水蒸汽）夹带着200目的 细煤粉，通过特殊喷嘴喷入炉膛内。在高温辐射作用下，氧煤 混合物瞬间着火、迅速燃烧，产生大量热量，火焰中心温度高 达2000℃。几乎同时煤粉立即气化，所有的干馏产物均迅速分 解，转化成含一氧化碳和氢的煤气及熔渣。特点是：
（2）燃烧反应后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂；
（3）高炉内焦炭还起到高温填料的作用。
第一节 煤炭焦化
二、 配煤炼焦的原理
（一）煤在焦炉炭化室内的结焦过程 （焦炉基本结构图）
因为焦炉炭化室的侧向供热，且炉料导热系数低，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，离炭化室墙面不同距离的各层炉料，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。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，这就是所谓的“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。
炼焦工艺2
炭化室内煤料结焦过程的基本特点： （一）单向供热、成层结焦
（二）结焦过程中传热性能随炉料的状态 和温度而变化
炭化室中心面上煤料温度始终最低，最后成熟，因此结 焦末期炭化室中心面温度（焦饼中心温度）可以做为焦 饼成熟程度的标志，称为炼焦最终温度。 由于成层结焦，最先形成塑性层（胶质层）是在炭化室 的两侧，然后逐渐向炭化室中心面移动，塑性层内气体 膨胀，通过塑性层外侧的煤料（半焦、焦炭）对炭化室 墙施以侧压力（即膨胀压力），当塑性层在炭化室中心 面汇合时，这时膨胀压力达到最大值，通常所说的膨胀 压力即指最大值。
三、化学产品产率的估算
由于煤有机大分子中侧链数量可近似用煤的挥 发分表示，所以炼焦化学产品的产率与煤的挥 发分有密切关系。
四、室式结焦过程中煤料硫分、灰分与焦炭硫分、 灰分的关系
• 在炼焦过程中，煤中的硫大部分转入焦炭，只有少部 分随煤气排出。
• 在炼焦过程中，煤中灰分基本全部转入焦炭。因此， 只有降低煤中的灰分，才能降低焦炭灰分。
第二节 炼焦过程的化学产品
在炼焦过程中，会有大量的气体产生。 由于炭化室内是层层结焦，而塑性层（胶质层）的透气性 差，气体不容易穿过塑性层。 那么，在两侧胶质层之间的气体，只能向上流向炉顶，这部 分气体称为“里行气”，约占气态产物的20%~25%；大部 分气 态物质是在胶质层外侧，通过赤热的半焦及焦炭层和沿高温 炉墙到达炭化室顶部空间，这部分气体称为“外行气”，约 占 气态产物的75%~80%。 里行气和外行气最后全部在炉顶空间汇集导出。
2、外界条件的影响 随热解最终温度升高，焦油和焦炭的产率下降，煤气 产率增加，但煤气中氢含量增加，甲烷含量减少，因 此煤气热值降低；
从化学产品的产率和质量来说，适宜的炉顶空间温度 为750℃；炉顶空间容积应尽可能小，减少荒煤气在 此停留时间，避免二次热解过度； 随加热速度提高，煤气、焦油产率增加，焦炭产率减 少。
炼焦配煤专业知识培训
炼焦配煤专业知识培训炼焦配煤专业知识一、煤的形成和分类二、焦炭和成焦原理三、配煤炼焦和备煤工艺四、焦炭对高炉的影响五、相关知识介绍教案内容几十亿年以前，植物生长得持别高大和繁茂。
这些落群生长的陆生植物，构成了成煤的物质基础。
地壳下沉，慢慢地被水淹没、被山石覆盖。
厌氧细菌作用生物化学作用泥炭泥炭受压力和地热的作用泥炭变褐煤。
褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。
煤的形成简介腐植煤是由，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广；腐植煤分布范围广，且煤层厚度厚，是我国煤炭开采的主要对象，而且在煤炭利用和化学加工方面占有主要的位置，因此，这里主要介绍腐植煤的相关知识！煤的分类自然界的煤可分为三大类，腐植煤 :高等植物形成的残植煤；高等植物中稳定组份(树皮、孢子、角质、树脂)富集而形成的腐泥煤 :低等植物和少量浮游生物形成的（藻类、菌类、地衣等），腐植煤的分类腐植煤的成煤过程主要分四个阶段：泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤。
煤的最初形态就是泥炭，这在前面已经介绍，下面主要介绍一下后面煤的三种形态。
褐煤褐煤含炭在7><45～70%，分低级和高级两种。
低级褐煤呈现肉眼可见的木材纤维结构，这是有植物残骸变成煤的具体证明，其组织疏密不等，颜色灰褐。
高级褐煤没有明显的植物残骸式木质残骸的痕迹，颜色由褐而黑。
褐煤的主要特征是水份高（25～30%），热量小，放置空气中易变成粉末，无焦粘性，不能做炼焦用煤。
烟煤烟煤的颜色由暗黑而亮黑，固定碳高（82%左右），发热量大，它的挥发份含量一般在11～<45%之间，具有一定的焦粘性，但烟煤种类较多，性质差异也较大，后面将会做详细介绍。
上述煤种中烟煤最适于焦化生产炼焦，有时可根据具体情况使用少量的无烟煤混配炼焦。
无烟煤无烟煤硬度较大，颜色黑亮有光泽，断口锐利，所含热量（约900～9200大卡）和碳（95%左右）很高，主要做动力燃料。
中间相配煤原理
中间相配煤原理
配煤原理是炼焦煤的一种处理方法，旨在通过合理搭配不同煤种，以达到改善焦炭质量、提高炼焦效率、降低能耗等目的。
其中，中间相配煤原理是一种常用的配煤方法。
中间相配煤原理主要是利用不同煤种在加热过程中产生的中间相的特性来进行配煤。
在炼焦过程中，不同煤种会产生不同性质和结构的中间相。
这些中间相的生成和演化会受到温度、压力、加热速度等因素的影响。
通过合理搭配不同煤种，可以控制中间相的生成和演化过程，从而改善焦炭的结构和性能。
中间相配煤原理的具体操作方法是：根据不同煤种的性质和用途，将其按一定比例混合，然后进行加热和炼焦处理。
在加热过程中，不同煤种的中间相会产生相互作用，形成一种混合的中间相结构。
这种混合的中间相结构可以改善焦炭的强度、耐磨性、抗碎性等性能，从而达到提高炼焦效率、降低能耗等目的。
需要注意的是，中间相配煤原理的应用受到多种因素的影响，如煤种的选择、配比、加热条件、炼焦条件等。
在实际操作中，需要根据具体情况进行调整和优化，以达到最佳的配煤效果。
毕业设计(论文)_炼焦配煤概述
论文题目：炼焦配煤概述学号：姓名：摘要：主焦煤在世界范围内日益短缺，因而扩大炼焦煤资源的问题受到各国的重视。
配煤是冶金行业焦化厂生产的重要环节，配煤系统控制以及炼焦过程的好坏直接影响到炼焦工艺的生产。
我国煤炭资源具有如下特点:①主焦煤少,且灰分高,可选性差;②肥煤、肥气煤储量大,但硫含量高,且大部分难洗;③高挥发分的气煤储量最大,在炼焦煤中占60%,但其粘结性差,用常规工艺炼焦时不宜多配。
因此,如何根据我国煤炭资源的特点进行综合利用,已成为当前炼焦行业的主要任务。
本次论文基于炼焦配煤工艺与国内煤资源的现状上做出讲述，根据单一的煤种的结焦特性、配煤要求、配煤质量的指标、制定配合煤的依据、炼制冶金焦的配合煤指标、以及综合考虑炼焦配煤工艺整个过程进行选煤。
通过合理的配煤方案，提高配煤质量;充分考虑煤炭资源的平衡及供应情况，不断扩大弱粘结性煤的用量，扩大用煤基地，合理使用煤场煤炭资源，降低配煤成本；有效降低高炉焦比;保证配煤生产和配煤设备正常运行，稳顺生产，提高信息管理水平，实现效益最大化。
同时讲述了配煤技术的发展前景。
关键词：配煤，炼焦，配煤方法，黏结性，结焦性目录1 绪论 (1)1.1 研究背景与研究意义 (1)1.2 国内现状 (2)2 炼焦配煤简介 (2)2.1 中国煤炭资源 (2)2.1.1 煤炭种类 (3)2.1.2 煤炭资源分布 (3)2.1.3 煤的特质 (3)2.2 配煤的必要性 (5)2.3 配煤方法 (5)2.3.1 正常情况下 (5)2.3.2 在某些特殊情况下 (5)2.4 配煤意义 (6)2.5 炼焦配煤的优点 (8)2.6 配煤的原则 (8)3 煤炭的各项技术指标 (9)3.1 水分 (9)3.1.1 全水分(M t) (9)3.1.2 空气干燥基水分(M ad) (9)3.2 灰分 (9)3.3 煤的挥发分(全称为挥发份产率)V (9)3.4 固定碳 (10)3.5 全硫S t (10)3.6 发热量(Q) (10)3.7 胶质层最大厚度(Y) (10)3.8 粘结指数(G) (10)3.9 煤灰灰熔融性温度(灰熔点) (10)3.10 哈氏可磨指数(HGI) (11)3.11 焦渣特征(CRC) (11)4 配煤理论 (11)4.1 配煤原理 (12)4.1.1 胶质层重叠原理 (12)4.1.2 互换性配煤原理 (12)4.1.3 共炭化原理 (13)4.2 配煤理论的发展 (13)4.2.1 经验配煤 (13)4.2.2 煤岩配煤 (13)4.2.3 现代配煤 (14)5 煤的工艺性质指标 (14)5.1 煤的粘结性和结焦性 (14)5.2 影响煤的黏结性和结焦性的因素 (16)5.3 单种煤的结焦性 (16)5.3.1 褐煤 (16)5.3.2 长焰煤 (16)5.3.3 气煤 (17)5.3.4 肥煤 (17)5.3.5 气肥煤 (17)5.3.6 1/3焦煤(1/3JM) (17)5.3.7 焦煤 (18)5.3.8 瘦煤 (18)5.3.9 贫煤 (18)5.3.10 无烟煤 (18)5.4 配合煤的指标 (18)5.4.1 水分M t (19)5.4.2 配合煤的细度 (19)5.4.3 配合煤灰分 (19)5.4.4 配合煤的硫分 (20)5.4.5 配合煤的挥发分 (20)5.4.6 煤化度 (20)5.4.7 配合煤的胶质层 (20)5.4.8 膨胀压力 (21)5.5 配合煤的选择 (21)5.6 焦炭质量预测 (21)5.6.1 焦炭灰分、硫分预测 (21)5.6.2 焦炭冷态强度预测 (21)5.6.3 热态性质预测法 (21)5.6.4 人工智能和专家系统的应用 (22)6 炼焦配煤工艺简介 (22)6.1 工艺流程 (23)6.2 配煤 (23)6.2.1 细度分布情况 (24)6.2.1 先配后粉流程 (24)6.2.2 先粉后配流程(分组粉碎) (24)6.2.3 选择粉碎流程 (25)6.2.4 结论： (25)6.3 基础工程 (25)6.3.1 煤场 (25)6.3.2 煤槽 (25)6.3.3 栈桥 (26)6.4 配煤机械 (26)6.4.1 皮带机 (26)6.4.2 堆取料机 (26)6.4.3 定量给料设备 (27)6.4.4 电磁除铁器 (27)6.5 炼焦设备 (27)6.5.1 焦炉简介 (27)6.5.2 捣固焦炉简介 (28)6.6 成焦过程 (29)6.7 炼焦的产品处理 (30)7 配煤技术的应用及发展前景 (30)7.1 配煤技术现状 (30)7.2 配煤方法 (30)7.3 配煤技术的关键 (31)7.4 配煤实验工具 (31)7.5 现行配煤技术的不足 (31)7.6 配煤技术的发展趋势 (31)7.6.1 区域性配煤 (31)7.6.2 精确配煤 (32)7.6.3 扩大炼焦煤范围 (32)7.6.4 开发配煤专家系统 (32)总结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)1 绪论1.1 研究背景与研究意义我国的炼焦煤资源相当丰富，不仅生产规模是世界最大的，而且也是世界最大的焦炭出口国。
煤岩学与配煤炼焦
1 引言1.1 煤岩学简介煤岩学是把煤作为有机岩石为其研究对象,研究其性质、变化及应用的一门学科。
它认为,煤本身是一种由多种性质不同的组分以不同的结构混合组成的、性质复杂多变的有机岩石,而非单一的纯净物;提出了活性组分和惰性组分的概念,并按镜质组、半镜质组、丝质组、壳质组以及矿物,对显微组分进行分类和定量统计分析。
煤本身的一些物理、化学性质及经历的成煤过程,如密度、元素组成和成煤作用、地质年代等,同煤岩显微组分组成及镜质组反射率这两项指标具有非常密切的关系。
应用煤岩学是:抓住煤本身并非单一纯净物这一特征,运用各种常规研究手段来研究煤中各组分及组分间交互作用对煤性质的影响;研究不同变质程度煤及其交互作用对混合煤性质的影响。
1.2 炼焦配煤技术从单种煤炼焦到多种煤配合炼焦是焦化工业的一大进步,现代焦炉几乎都采用多种煤配合炼焦。
配煤技术作为一个科研领域正在不断发展,但近几十年来,配煤技术较多停留在定性的、经验的阶段。
随冶金技术对焦炭质量要求的逐步提高,经验配煤由于不能从根本上解释配煤炼焦生产中出现的反常现象,不能实现从定性到定量的转化,已不能满足焦化生产要求。
对此,作为近代焦化基础理论之一煤岩学,虽然发展仍不够完善和成熟,但由于其对煤的重新认识及其理论的可行性,较现行原料煤分类却更科学和先进。
随着煤岩理论的深入和完善,以及配煤技术的发展,科学配煤离不开煤岩学已得到一致公认。
目前,世界各国开发的配煤技术,凡是论证较充分、效果较好的,无一不以煤岩学为基础。
上世纪80年代,国内的煤岩配煤技术开始得到较快发展。
用煤岩学观点和方法预测焦炭质量并指导配煤是50 多年煤岩学发展的大事,也是焦化工业重大科研成果。
目前,煤岩学已广泛应用于煤的研究及生产实践中。
在焦化工业,煤岩学作为一种有用理论正在被广泛接受并逐渐应用于生产实践。
2 煤岩配煤的基本原理根据煤岩学理论及其对煤的深入认识,煤岩配煤的发展已形成几条公认的基本原理。
焦化专业培训教材
焦化专业培训教材第一节配煤的目标意义及原则早年，炼焦只用单种焦煤，因为炼焦工业的成长，焦煤的储量开端认为不足。
同时还存在着煤炼的焦饼紧缩小，推焦困难；焦煤膨胀压力专门大年夜，轻易胀坏炉体；焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小等缺点。
为了克服这些缺点，采取了多种煤的配煤炼焦。
配煤炼焦扩大年夜了炼焦煤资本，把不克不及零丁炼成合格冶金焦的煤，经由几种煤合营可炼出优质焦炭，还能够降低煤料的膨胀压力，增长紧缩，利于推焦，并可进步化学产品产率。
配煤炼焦能够罕用好焦煤，多用结焦性差的煤，使国度资本不只应用合理，同时还能获得优质产品。
为了包管焦炭质量，又利于临盆操作，在确信配煤筹划时，应推敲以下几项原则：1、合营煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦前提相适应，包管焦炭质量达到规定的技巧质量指标，知足用户的要求。
2、相符区域配煤的原则，有利于扩大年夜炼焦煤资本，充分应用弱粘结煤。
3、有利于增产焦炉煤气及化学产品，操纵煤料受热所产生的膨胀压力，幸免难推焦。
4、缩短来煤的平均距离，便于车辆调配，幸免“逆流”现象。
5、来煤数量均衡，质量平均。
6、下出世产成本，有经济效益。
要确信炼焦配煤的配煤比，除了相符以上各点基来源差不多则之外，起重要做配煤实验。
在实验前，要将各单种煤的工业分析和胶质层厚度、G 值等有关指标测定完，再按必定合营比例对配煤中的水分、灰分、硫分、挥发分、y值、G值等进行加和运算，当发明有的指标有问题时，从新调剂合营煤的配煤比。
使配煤比知足配煤工艺指标的要求。
按比例合营好的炼焦煤进行小焦炉（或铁箱）实验。
炼出的焦炭相符技术质量指标要求，即把那个配煤比定为焦炉临盆的配煤比。
在焦化厂临盆中，须要变革配煤比时，一样是依照实践体会恰当增减某几种煤，或者按煤场贮存某种煤数量的情形调剂配煤比。
第二节合营煤的质量指标高炉冶炼要求焦炭低灰、低硫、高强度、热机能稳固，为了包管焦炭的质量，合营煤的质量应当相符以下质量指标。
1、水分合营煤水分若干和其稳固与否，对焦炭产量、质量以及焦炉寿命有专门大年夜阻碍。
配煤原理
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配煤原理
以动力配煤为例，动力配煤的优化设 计原则是在一定约束条件下追求目标函数 的极 值。具体分为四个步骤: 提出约束条件 确定目标函数 建立数学模型 解出最优配方
1、约束条件
T X
j 1 ij
n
j
T X
j 1 ij
n
j
Ai
T X
j 1 ij
n
j
Bi
2、确定目标函数 追求成本最低 n min Z C j X j
配煤意义 配煤原理 动力配煤的质量标准与工艺流程 中国动力配煤技术的发展现状 返回
配煤意义
煤炭现状：
受到资源分布、运输条件以及地区间平衡等因素 的制约。煤的配合加工与利用越来越受到人们重 视。 中国煤炭利用效率低，其中最重要的原因之一是 绝大多数煤炭用户未能使用质量和用途均十分合 理的煤炭。 由于每一种煤炭有其独特的性质，而每一种用煤 设备对煤质又有其特殊的要求，因而大大增加了 单种煤炭合理供应和使用的难度。
燃煤质量与锅炉
决定锅炉热效率的因素主要有: 炉型是否先进 煤质与炉型是否相符 操作是否得当。 中国工业锅炉 热效率普遍较低，这不仅浪费了大量的煤炭， 而且也造成了严重的环境污染。
粉煤灰、煤渣回收工艺
烟气 电收尘
烟气 电收尘
煤粉 锅炉 （４台）
烟囱 干灰
循环 流化 锅炉 （３台）
烟囱 干灰
配 煤 技 术
定义：就是根据用户对煤质的要求，将若干 单种煤按照一定的比例掺混得到的配合煤。
新“煤种” ：配合过程中存在着线性可加成 性，通过优化配比，使各原料煤的各成分和 性质问实现取长补短，互为补充，充分发挥 各种原料煤的优点和长处，综合性能优于其 中任何一种原料煤。
配煤原理
以动力配煤为例，动力配煤的优化设 计原则是在一定约束条件下追求目标函数 的极 值。具体分为四个步骤: 提出约束条件 确定目标函数 建立数学模型 解出最优配方
1、约束条件
T X
j 1 ij
n
j
T X
j 1 ij
n
j
Ai
T X
j 1 ij
n
j
Bi
2、确定目标函数 追求成本最低 n min Z C j X j
配煤意义 配煤原理 动力配煤的质量标准与工艺流程 中国动力配煤技术的发展现状 返回
配煤意义
煤炭现状：
受到资源分布、运输条件以及地区间平衡等因素 的制约。煤的配合加工与利用越来越受到人们重 视。 中国煤炭利用效率低，其中最重要的原因之一是 绝大多数煤炭用户未能使用质量和用途均十分合 理的煤炭。 由于每一种煤炭有其独特的性质，而每一种用煤 设备对煤质又有其特殊的要求，因而大大增加了 单种煤炭合理供应和使用的难度。
燃煤质量与锅炉
决定锅炉热效率的因素主要有: 炉型是否先进 煤质与炉型是否相符 操作是否得当。 中国工业锅炉 热效率普遍较低，这不仅浪费了大量的煤炭， 而且也造成了严重的环境污染。
粉煤灰、煤渣回收工艺
烟气 电收尘
烟气 电收尘
煤粉 锅炉 （４台）
烟囱 干灰
循环 流化 锅炉 （３台）
烟囱 干灰
配 煤 技 术
定义：就是根据用户对煤质的要求，将若干 单种煤按照一定的比例掺混得到的配合煤。
新“煤种” ：配合过程中存在着线性可加成 性，通过优化配比，使各原料煤的各成分和 性质问实现取长补短，互为补充，充分发挥 各种原料煤的优点和长处，综合性能优于其 中任何一种原料煤。
炼焦配煤计算范文
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。
二配煤原则
二、炼焦配煤原则字体[大][中][小]1. 炼焦配煤的目的与意义一般来说，焦炭是由多种炼焦煤按不同比例配成的配合煤，在焦炉内经过高温干馏而成的。
众所周知，在焦炉中能单独炼成优质焦炭的煤只有焦煤，但是焦煤的储量却远远不能满足钢铁工业发展的需求; 另外，焦煤在结焦过程中焦饼收缩小，造成推焦困难; 特别是焦煤在结焦过程中产生较大的膨胀压力，这对焦炉炉体有较大的损害。
焦煤的挥发分较低，炼焦时化学产品的产率较低。
综上所述，只有采用多种煤配合的方法来实现获得优质焦炭和较多的化学产品，同时还能克服以上的不利因素。
配煤炼焦扩大了炼焦煤源，把不能单独炼成合格焦炭的煤，适宜搭配可炼出优质焦炭。
配煤炼焦可以少用好煤，多用弱粘结性的煤，合理利用煤炭资源。
2. 各种煤在炼焦过程中的作用我国新的煤分类方案中的14种煤，除了无烟煤、不粘煤、长焰煤、褐煤等4种以外，其他10种煤均可以配煤炼焦。
一般都是以气煤(QM)、肥煤(FM)、焦煤(JM)、瘦煤(SM)、1/3焦煤(1/3JM)、气肥煤(QF) 等为主。
其他几种只能少量配入。
各种煤的性质不同，在配煤中的作用也不同。
气煤变质程度低，挥发分含量较高，粘结性低，炼焦时焦饼收缩较大并能形成垂直炉墙的纵裂纹。
配煤中气煤比例高时，焦炭碎、强度低。
适当地配入气煤可使推焦容易，煤气和化学产品产率提高。
肥煤是中等变质程度的煤，粘结性很高，单独成焦时，焦炭有较多的横裂纹，在焦根部有“蜂窝焦”，焦炭的抗碎强度和焦煤炼出的焦炭相似，但耐磨性稍差。
高挥发分的肥煤炼出的焦炭的耐磨强度就更差一些。
配煤中有肥煤时，可以适当配入粘结性差的煤。
但肥煤比例不宜过高，使配煤出现“过肥”现象时，焦炭块小，强度不好。
焦煤是能单独成焦的最好的炼焦煤，焦炭块度大、裂纹少、耐磨性好，在配煤中起到提高焦炭强度的作用。
瘦煤的粘结性不高，配煤中适当配入瘦煤，可以降低半焦收缩，焦炭块度较大，但配入量过多时，使配煤的粘结性过低，焦炭的耐磨性下降，焦炭质量不好。
配煤
配煤：在储煤场内或在输煤的过程中，将不同煤质的燃煤按锅炉所需煤质特性的要求进行调配，并向锅炉煤仓供煤的过程。
炼焦煤准备的工序之一。
炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。
即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。
炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。
配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。
长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序。
配煤方法有配煤槽配煤和露天配煤厂配煤两种。
型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。
常见的有煤球、煤砖、煤棒、蜂窝煤等。
型煤分工业用和民用两大类。
工业型煤有化工用型煤，用于化肥造气、蒸汽机车用型煤、冶金用型煤(又称为型焦)。
民用型煤，又称为生活用煤，用于炊事和取暖，以蜂窝煤为主。
型煤生产工艺有无黏结剂成型、有黏结剂成型、热压成型三种。
末煤：粒度大于0mm到13mm的煤。
在矿山生产的最细粒的煤，常含有石片与夹矸石，除非加以清除，否则燃料不合要求。
煤化工技术专业《炼焦配煤》
煤料必须粉碎才能均匀混合。煤料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百分率。常规炼焦煤料细度要求为80%左右， 捣鼓炼焦细度一般大于85%。 细度过低，配合煤混合不均匀，焦炭结构不均一，强度降低。细度过高 ，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〔如表3-3所示〕，更主要的是细度过高不利于黏结，反而使焦炭质量 受到影响。的细粉含量，以减轻装炉时的烟尘逸散，以免造成集气管内焦 油渣增加，焦油质量变坏，甚至加速上升管的堵塞。
在确定配煤方案时有两点内容值得参考：一是在常规炼 焦配煤范围内，煤料的煤化程度加深时，膨胀压力增大；二 是对同一煤料，增大堆密度，膨胀压力增加。当用增加堆密 度的方法来改善焦炭质量时，要注意膨胀压力可能产生的对 炉墙的损害。根据我国的炼焦的生产经验，膨胀压力的极限 值应不大于10～15Pa。
配煤的质量指标-煤料细度
炼焦配煤的意义
在我国煤碳资源丰富，煤种齐全，但炼焦煤贮量较少的现状，炼焦煤贮量明显缺乏〔配上我国煤炭能源分 布图〕。随着高炉的大型化，对冶金焦质量提出了更高的要求，单种煤炼焦的矛盾也日益突出，如膨胀压 力大，焦饼收缩量小，容易损坏炉墙，并造成推焦困难等。所以单种煤炼焦已不可能，必须采用多种煤配 合炼焦。 配煤炼焦就是将两种或两种以上的单种煤，均匀地按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产出优 质焦炭，并能合理利用煤炭资源，增加炼焦化学产品。 我国从上世纪50年代就开始了炼焦配煤的研究和生 产实践，建立了以气、肥煤为根底煤种，适当的配入焦煤，使黏结成分、瘦化成分比例适当，并尽量多配 高挥发分、弱黏结煤的配煤原那么。
配煤的质量指标
配煤质量指标主要是指配合煤的水分、灰分、挥发分、硫分、胶质层厚度、膨 胀压力、黏结性及细度。
在确定配煤方案时有两点内容值得参考：一是在常规炼 焦配煤范围内，煤料的煤化程度加深时，膨胀压力增大；二 是对同一煤料，增大堆密度，膨胀压力增加。当用增加堆密 度的方法来改善焦炭质量时，要注意膨胀压力可能产生的对 炉墙的损害。根据我国的炼焦的生产经验，膨胀压力的极限 值应不大于10～15Pa。
配煤的质量指标-煤料细度
炼焦配煤的意义
在我国煤碳资源丰富，煤种齐全，但炼焦煤贮量较少的现状，炼焦煤贮量明显缺乏〔配上我国煤炭能源分 布图〕。随着高炉的大型化，对冶金焦质量提出了更高的要求，单种煤炼焦的矛盾也日益突出，如膨胀压 力大，焦饼收缩量小，容易损坏炉墙，并造成推焦困难等。所以单种煤炼焦已不可能，必须采用多种煤配 合炼焦。 配煤炼焦就是将两种或两种以上的单种煤，均匀地按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产出优 质焦炭，并能合理利用煤炭资源，增加炼焦化学产品。 我国从上世纪50年代就开始了炼焦配煤的研究和生 产实践，建立了以气、肥煤为根底煤种，适当的配入焦煤，使黏结成分、瘦化成分比例适当，并尽量多配 高挥发分、弱黏结煤的配煤原那么。
配煤的质量指标
配煤质量指标主要是指配合煤的水分、灰分、挥发分、硫分、胶质层厚度、膨 胀压力、黏结性及细度。
焦化专业培训教材
第一章配煤第一节配煤的目的意义及原则从前，炼焦只用单种焦煤，由于炼焦工业的发展，焦煤的储量开始感到不足。
而且还存在着煤炼的焦饼收缩小，推焦困难；焦煤膨胀压力很大，容易胀坏炉体；焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小等缺点。
为了克服这些缺点，采用了多种煤的配煤炼焦。
配煤炼焦扩大了炼焦煤资源，把不能单独炼成合格冶金焦的煤，经过几种煤配合可炼出优质焦炭，还可以降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，并可提高化学产品产率。
配煤炼焦可以少用好焦煤，多用结焦性差的煤，使国家资源不但利用合理，而且还能获得优质产品。
为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在确定配煤方案时，应考虑以下几项原则：1、配合煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应，保证焦炭质量达到规定的技术质量指标，满足用户的要求。
2、符合区域配煤的原则，有利于扩大炼焦煤资源，充分利用弱粘结煤。
3、有利于增产焦炉煤气及化学产品，控制煤料受热所产生的膨胀压力，避免难推焦。
4、缩短来煤的平均距离，便于车辆调配，避免“逆流”现象。
5、来煤数量均衡，质量均匀。
6、降低生产成本，有经济效益。
要确定炼焦配煤的配煤比，除了符合以上各点基本原则之外，首先要做配煤试验。
在试验前，要将各单种煤的工业分析和胶质层厚度、G值等有关指标测定完，再按一定配合比例对配煤中的水分、灰分、硫分、挥发分、y 值、G值等进行加和计算，当发现有的指标有问题时，重新调整配合煤的配煤比。
使配煤比满足配煤工艺指标的要求。
按比例配合好的炼焦煤进行小焦炉（或铁箱）试验。
炼出的焦炭符合技术质量指标要求，即把这个配煤比定为焦炉生产的配煤比。
在焦化厂生产中，需要变更配煤比时，一般是根据实践经验适当增减某几种煤，或者按煤场贮存某种煤数量的情况调整配煤比。
第二节配合煤的质量指标高炉冶炼要求焦炭低灰、低硫、高强度、热性能稳定，为了保证焦炭的质量，配合煤的质量应该符合以下质量指标。
1、水分配合煤水分多少和其稳定与否，对焦炭产量、质量以及焦炉寿命有很大影响。
浅谈炼焦配煤对焦煤质量的影响
浅谈炼焦配煤对焦煤质量的影响作者：刘红刚来源：《商情》2013年第38期【摘要】炼焦配煤作为降低炼焦成本和合理利用煤炭资源重要手段，其已经受到越来越多的炼焦企业重视。
而若想达到炼焦配煤目的，需要通过整合现有煤炭资源实现配煤，提高炼焦煤质量。
本文基于炼焦煤优势和原理，分析各单独煤种和特性，结合华北一带焦化企业炼焦煤配煤情况，利用沥青粘接剂对如何提高焦煤质量进行分析。
【关键词】炼焦配煤焦煤质量影响随着我国经济的快速发展，对钢铁需求量呈逐年上升趋势，因钢铁行业是焦炭的消费大户，用于钢铁冶金的焦炭需求量也逐渐增大。
焦煤质量如何将直接影响钢铁质量，而合理炼焦配煤是提高焦煤质量的有效措施，能更好的确保焦煤质量。
下文对与炼焦配煤提高焦煤质量相关内容进行具体分析。
一、炼焦配煤优势及原理（一）炼焦配煤优势配煤作为炼焦煤重要组成部分，是炼焦或碳化不可或缺的环节，炼焦过程中将不同没排好的炼焦用煤以适当的比例配合起来，不仅可以确保炼焦煤质量、节约优质煤、扩大炼焦煤质量，也可以增加炼焦化学产品的产率、提高焦煤气发生量，促进当地焦化企业发展。
（二）配煤原理配煤过程中，需要将煤粒与空气隔绝，然后初步加热至300摄氏度，煤颗粒在温度作用下会逐渐被氧化，颗粒内外水分也会被逐渐的氧化，当颗粒转化成水蒸气离开煤粒后，需将温度加至500摄氏度，使煤液体膜固化成半焦状态且中间有胶质体。
如果温度加热后仍有未发生变化的煤，需要重复这一过程直至煤内部颗粒完全转化成半焦状态。
但这里需要注意的是，这种半焦状态维持时间较短，配煤外层半焦外壳很快会出现裂纹，煤内部中间胶质体在气体压力作用下会从裂纹流出，直至温度从550摄氏度增至1000摄氏度，煤外形体积会发生收缩变化，流出的胶质在裂纹处呈现银灰色并带有明显的金属光泽，炼焦煤才转化成焦炭。
从煤的粘接与成焦原理来看，确保焦煤质量需要合理控制入炉水分和正确的选择与胶质体温度相适合的煤种进行炼焦配煤。
二、炼焦配煤对焦煤质量的作用（一）基于单种炼焦配合煤对焦煤质量的作用单种炼焦煤作为煤炭炼焦方法之一，炼焦过程中虽然能单独成焦，但受自身特性的影响，焦煤质量并不高。
配煤炼焦基础知识
配煤炼焦基础知识目录目录 (1)L煤的基础知识 (2)1.1.形成 (2)1.2.煤的分类 (3)1.2.1.腐植煤 (3)1.2.2.腐植煤的分类 (3)1.2.3.烟煤的分类 (4)1.2.4.中国煤炭分类 (4)1.2.5.烟煤的工艺性质 (8)1.3.煤的元素组成 (8)2.焦炭的基础知识 (9)2.1.焦炭的基本概念 (9)2.1.1.焦炭的定义 (9)2.1.2.焦炭的物理机械性质 (10)2.2.焦炭生产工艺流程： (11)2.3.煤的热解过程： (11)2.4.煤的结焦机理 (12)3.配煤炼焦基础知识 (13)3.1.配煤炼焦的定义 (13)3.2.配煤炼焦的优点 (13)3.3.配煤的基本原则： (13)3.4.配合煤的质量要求 (14)3.4.1.配合煤指标范围 (14)3.4.2.月巴煤 (14)3.4.3.焦煤 (14)3.4.4.瘦煤 (15)3.4.5.1/3焦煤 (15)3.5.弱粘煤 (15)3.6.配煤方案的制作 (15)4常见问题及处理方法 (16)4.1.焦炭强度下降 (16)4.2.焦炭偏碎、块度小 (16)4.3.焦炭灰份、硫份升高 (17)1.煤的基础知识1.1.煤的形成大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。
在整个地质年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因此植物生长得持别高大和繁茂。
这些落群生长的陆生植物，构成了成煤的物质基础。
在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没,或者被山石覆盖。
在多水缺氧的情况下，堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”（不靠空气而靠夺取植物遗体里的养份而生成的微生物）的作用，脱去不稳定的含氧物质（一般以二氧化碳和水的形式除去），使残留物的氧和氢的含量减少,碳含量相对增高。
与此同时，植物残骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。
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块度具有不同的质量。
二、炼焦过程中化学产品的生成
煤炭高温干馏得到的炼焦化学产品的组成与煤 的性质和炼焦条件有关，煤热解生成的一次化学品
还要受到焦炉内炼焦条件的影响，有关内容祥见本
篇第五章内容。
第二节 配合煤质量与备煤炼焦工艺条件
由于煤在焦炉炭化室内结焦过程和煤成焦规律的要求，
使得工业炼焦必须采用多种煤配合炼焦。常规炼焦方法是将
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
图2-4 不同煤的半焦收缩曲线 1-第一收缩峰；2-第二收缩峰
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
从炭化室墙面到炭化室中心面处，温度梯度逐
渐减小，因而靠墙面处的焦炭粒度相对小于中心处
的焦炭粒度，这样就产生了相同的煤料在相同的炼
焦条件下结焦，其焦炭质量由于上述原因，不同的
因为焦炉炭化室的侧向供热，且炉料导热系数低，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、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，这就是所 谓的“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。
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。
1.成层结焦与温度变化
图2-2 炭化室内各层炉料的温度变化 1-炭化室墙表面温度；2-炭化室墙附近的炉料温度；3-距 炉墙50～60mm处炉料温度
1.成层结焦与温度变化
常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹在塑
周敏 中国矿业大学 化工学院
2008 年 4 月
第二章 配煤炼焦的原理与配煤工艺
第一节 煤在焦炉炭化室内的结焦过程
第二节 配合煤质量与备煤炼焦工艺条件 第三节 配煤原理与焦炭质量的预测
第四节 炼焦配煤工艺
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
二、炼焦过程中化学产品的生成
一、炭化室内炉料的动态变化
1.成层结焦与温度变化
图2-1 不同结焦时间下炭化室内各层炉料的温度与状态 1-湿煤；2-干煤层；3-塑性层；4-半焦层；5-焦炭层；6炉墙；7-炭化室中心
1.成层结焦与温度变化
如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不 同，传热条件各不相同，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
焦炉的炭化室是带锥度的窄长空间，煤料受两侧炉墙 传递的热量加热，结焦过程从炭化室的两侧炉墙向炭化室 中心逐渐推移，形成一个动态的过程，这种动态过程具有 以下三个特点：
1）侧向供热，成层结焦； 2）结焦过程中，各层炉料的供热性能随温度的变化而变化； 3）炭化室内物料产生膨胀压力。
1.成层结焦与温度变化
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
焦炭的块度取决于焦炭的裂纹性质，并与炭化室内的温度 梯度有直接的关系。焦炭中产生裂纹的数量，取决于半焦收缩 阶段内第一次收缩峰区间内半焦的收缩系数和温度梯度。 如图2-4所示，挥发分高的煤料收缩系数大，塑性温度间 隔窄，因而固化时半焦层较薄，半焦气孔率大，半焦层的强度 低，这样，当相邻层炉料层的温度梯度不同产生收缩差时，拉 应力超过半焦层的许可应力，则半焦层开裂，这种裂纹垂直于 墙面，故气煤焦炭多呈细条状。对于肥煤等强粘结性煤，由于 塑性温度间隔宽，半焦层厚且强度高，本层层内拉应力的破坏 作用居次要地位，此时，相邻层之间因温度梯度差存在，产生 的收缩导致层间发生开裂。这种焦饼中以平行于炭化室墙面的 横裂纹居多。但是相比之下，强粘结煤的焦炭块度要大于气煤 焦块度。
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
炭化室内膨胀压力产生是因为成层结焦，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，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。 膨胀压力的大小在结焦过程中是随时间而变化，当两 个塑性层面在炭化室中心处会合时，由于外侧焦炭和半焦 层传热好、需热少，致使塑性层内的温度升高加快，气态 产物迅速增加使得此时的膨胀压力值最大，通常的膨胀压 力是指其最大值。
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
靠近炭化室墙面的焦炭，由于煤料的升温速度快，煤 热分解产生的塑性体的流动性能好，塑性温度间隔宽，塑 性体内煤热解产物之间相互作用改善，因而焦炭熔融良好， 结构致密，质量优于内侧的焦炭，有关焦炭性质指标的变 化参见图2-3。
图2-3 各层焦炭物理机械性能和反应性能
多种炼焦煤按适宜的比例配合，然后再装炉炼焦，故又称为 配煤炼焦。
一、配煤的意义与配煤质量要求
二、备煤炼焦工艺条件
1、炼焦配煤的意义
配煤的意义在于使各种煤之间性质上取长补短，符合 焦炉的生产要求，生产出满足质量要求的优质焦炭，并副 产炼焦化学产品，实现煤炭资源的合理利用。 冶金焦的质量要求是：灰分低、硫分少、强度高、各 向异性程度大，为满足上述要求，在常规炼焦方法条件下, 用单种煤炼焦很难实现。而且由于煤种的相对储量、分布 和开采能力的制约，不可能进行大规模的单种煤炼焦生产， 特别是优质炼焦煤资源有限，工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。 在我国，炼焦厂除了以生产焦炭为主要目的以外，大 多数炼焦厂同时还是城市煤气的气源厂，对于此类炼焦厂， 应尽可能多配用高挥发气煤，这样既可增加了煤气产量， 又充分利用了占我国炼焦煤种比例最大的气煤资源。
二、炼焦过程中化学产品的生成
煤炭高温干馏得到的炼焦化学产品的组成与煤 的性质和炼焦条件有关，煤热解生成的一次化学品
还要受到焦炉内炼焦条件的影响，有关内容祥见本
篇第五章内容。
第二节 配合煤质量与备煤炼焦工艺条件
由于煤在焦炉炭化室内结焦过程和煤成焦规律的要求，
使得工业炼焦必须采用多种煤配合炼焦。常规炼焦方法是将
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
图2-4 不同煤的半焦收缩曲线 1-第一收缩峰；2-第二收缩峰
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
从炭化室墙面到炭化室中心面处，温度梯度逐
渐减小，因而靠墙面处的焦炭粒度相对小于中心处
的焦炭粒度，这样就产生了相同的煤料在相同的炼
焦条件下结焦，其焦炭质量由于上述原因，不同的
因为焦炉炭化室的侧向供热，且炉料导热系数低，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、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，这就是所 谓的“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。
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。
1.成层结焦与温度变化
图2-2 炭化室内各层炉料的温度变化 1-炭化室墙表面温度；2-炭化室墙附近的炉料温度；3-距 炉墙50～60mm处炉料温度
1.成层结焦与温度变化
常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹在塑
周敏 中国矿业大学 化工学院
2008 年 4 月
第二章 配煤炼焦的原理与配煤工艺
第一节 煤在焦炉炭化室内的结焦过程
第二节 配合煤质量与备煤炼焦工艺条件 第三节 配煤原理与焦炭质量的预测
第四节 炼焦配煤工艺
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
二、炼焦过程中化学产品的生成
一、炭化室内炉料的动态变化
1.成层结焦与温度变化
图2-1 不同结焦时间下炭化室内各层炉料的温度与状态 1-湿煤；2-干煤层；3-塑性层；4-半焦层；5-焦炭层；6炉墙；7-炭化室中心
1.成层结焦与温度变化
如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不 同，传热条件各不相同，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
焦炉的炭化室是带锥度的窄长空间，煤料受两侧炉墙 传递的热量加热，结焦过程从炭化室的两侧炉墙向炭化室 中心逐渐推移，形成一个动态的过程，这种动态过程具有 以下三个特点：
1）侧向供热，成层结焦； 2）结焦过程中，各层炉料的供热性能随温度的变化而变化； 3）炭化室内物料产生膨胀压力。
1.成层结焦与温度变化
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
焦炭的块度取决于焦炭的裂纹性质，并与炭化室内的温度 梯度有直接的关系。焦炭中产生裂纹的数量，取决于半焦收缩 阶段内第一次收缩峰区间内半焦的收缩系数和温度梯度。 如图2-4所示，挥发分高的煤料收缩系数大，塑性温度间 隔窄，因而固化时半焦层较薄，半焦气孔率大，半焦层的强度 低，这样，当相邻层炉料层的温度梯度不同产生收缩差时，拉 应力超过半焦层的许可应力，则半焦层开裂，这种裂纹垂直于 墙面，故气煤焦炭多呈细条状。对于肥煤等强粘结性煤，由于 塑性温度间隔宽，半焦层厚且强度高，本层层内拉应力的破坏 作用居次要地位，此时，相邻层之间因温度梯度差存在，产生 的收缩导致层间发生开裂。这种焦饼中以平行于炭化室墙面的 横裂纹居多。但是相比之下，强粘结煤的焦炭块度要大于气煤 焦块度。
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
炭化室内膨胀压力产生是因为成层结焦，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，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。 膨胀压力的大小在结焦过程中是随时间而变化，当两 个塑性层面在炭化室中心处会合时，由于外侧焦炭和半焦 层传热好、需热少，致使塑性层内的温度升高加快，气态 产物迅速增加使得此时的膨胀压力值最大，通常的膨胀压 力是指其最大值。
3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系
靠近炭化室墙面的焦炭，由于煤料的升温速度快，煤 热分解产生的塑性体的流动性能好，塑性温度间隔宽，塑 性体内煤热解产物之间相互作用改善，因而焦炭熔融良好， 结构致密，质量优于内侧的焦炭，有关焦炭性质指标的变 化参见图2-3。
图2-3 各层焦炭物理机械性能和反应性能
多种炼焦煤按适宜的比例配合，然后再装炉炼焦，故又称为 配煤炼焦。
一、配煤的意义与配煤质量要求
二、备煤炼焦工艺条件
1、炼焦配煤的意义
配煤的意义在于使各种煤之间性质上取长补短，符合 焦炉的生产要求，生产出满足质量要求的优质焦炭，并副 产炼焦化学产品，实现煤炭资源的合理利用。 冶金焦的质量要求是：灰分低、硫分少、强度高、各 向异性程度大，为满足上述要求，在常规炼焦方法条件下, 用单种煤炼焦很难实现。而且由于煤种的相对储量、分布 和开采能力的制约，不可能进行大规模的单种煤炼焦生产， 特别是优质炼焦煤资源有限，工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。 在我国，炼焦厂除了以生产焦炭为主要目的以外，大 多数炼焦厂同时还是城市煤气的气源厂，对于此类炼焦厂， 应尽可能多配用高挥发气煤，这样既可增加了煤气产量， 又充分利用了占我国炼焦煤种比例最大的气煤资源。