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1、w 学学 号：号：0202 X Xi in ng gt ta ai i P Po ol ly yt te ec ch hn ni ic c C Co ol ll le eg ge e 课程设计 题目：20 万吨每年冶金焦的炼焦工艺设计 学生姓名：学生姓名： 专业班级：专业班级： 化工化工 091091 院院 系系：资源与环境工程系：资源与环境工程系 指导教师：指导教师： 2011 年年 6 月月 20 日日 w 20 万吨/年冶金焦的炼焦工艺设计 摘要 本设计参照鞍山钢铁集团公司化工总厂成熟的炼焦工艺，结合目前国内外炼焦技术的发展现状，以改 善焦炭质量、提高焦炭产量、减少环境污染为宗旨，进行了
2、年产量为 100 万吨的冶金焦的工艺设计。 主要内容包括：厂址选择、炼焦用煤的选择、炉型的选择、工艺流程的确定以及环保措施的制定，并 重点针对所选炉型进行了焦炉的物料衡算、热量衡算、煤气的燃烧计算、炉体各点压力计算、加热系统各 部位浮力与压力计算和烟囱高度的确定，同时还完成了相关图纸的绘制：设备连接图、焦炉炉体结构图、 焦炉蓄热室结构图。 关键词：冶金焦，炼焦，工艺设计 w 目录 1 文献综述1 1.11.1 概述概述1 1 1.21.2 炼焦用煤准备炼焦用煤准备1 1 1.2.1 原料煤的接受与贮存原料煤的接受与贮存.1 1.2.2 配煤与粉碎配煤与粉碎.1 1.2.3 装炉煤的干燥和预热装
3、炉煤的干燥和预热.2 1.2.4 添加改质粘结剂及瘦化剂添加改质粘结剂及瘦化剂.2 1.31.3 炼焦生产炼焦生产2 2 1.3.1 炼焦炉及其辅助设备炼焦炉及其辅助设备.2 1.3.2 焦炉生产操作焦炉生产操作.3 1.41.4 炼焦新技术炼焦新技术4 4 1.51.5 发展前景发展前景5 5 1.5.1 世界焦炭生产发展趋势世界焦炭生产发展趋势.5 1.5.2 我国焦炭生产和炼焦技术发展的展望我国焦炭生产和炼焦技术发展的展望5 1.61.6 本次设计要完成的任务本次设计要完成的任务.6 6 2 炼焦工艺的设计与计算.6 2.12.1 入炉煤的选择入炉煤的选择.6 6 2.22.2 焦炉炉型
4、选焦炉炉型选.7 7 2.32.3 工艺流程的选定工艺流程的选定.9 9 2.42.4 加热用煤气相关计算加热用煤气相关计算1010 w 2.52.5 煤气燃烧计算煤气燃烧计算1111 2.62.6 焦炉的物料平衡与热量平衡计算焦炉的物料平衡与热量平衡计算1313 2.6.1 原始数据的处理与计算原始数据的处理与计算.14 2.6.2 物料平衡计算物料平衡计算.15 2.6.3 热量平衡计算热量平衡计算.18 2.6.4 焦炉热效率焦炉热效率.31 2.6.5 炼焦耗热量炼焦耗热量32 2.72.7 炉体水压计算炉体水压计算3232 2.7.1 炉内各点压力计算炉内各点压力计算32 2.7.2
5、 加热系统各部位浮力计算加热系统各部位浮力计算43 2.7.3 加热系统各部位压力计算加热系统各部位压力计算45 2.8 烟囱高度计算烟囱高度计算47 3 环境保护54 4 结论55 致谢56 参考文献57 w 1 文献综述 1.1 概述 煤在焦炉内隔绝空气加热到 1000左右，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等 阶段最终制得焦炭，这一过程称为高温干馏或高温炼焦。 由高温炼焦得到的焦炭可用于高炉冶炼、铸造、气化和化工等工业部门作为燃料或原料； 炼焦过程中得到的干馏煤气经过回收、精制得到各种芳香烃和杂环化合物，可供合成纤维、 染料、医药、涂料和国防等工业作为原料；经净化过的焦炉煤气既是高热
6、值燃料，又是合成 氨、合成燃料和一系列有机合成工业的原料。因此，高温炼焦是煤综合利用的重要方法之一。 1.2 炼焦用煤准备 炼焦煤入炉前的预处理包括来煤接受、贮存、倒运、粉碎、配合和混匀等工序。若来煤 是灰分较高的原煤，还应包括选煤、脱水工序。为扩大弱粘煤用量，可采取干燥、预热、捣 固、配型煤、配添加剂等预处理工序。北方地区的工厂，还有解冻和冻块破碎等工序。 炼焦煤的预处理基本流程见图 1-1。 1.2.1 原料煤的接受与贮存 原料煤的接受通常在贮煤场进行。焦化厂设置贮煤场的目的：一是要保证 洗选 干燥 解冻 煤场 捣固 来煤 接受 干燥，预热 与卸煤 配煤槽 粉碎 部分成型 煤仓 装炉 配添
7、加剂 煤槽 粉碎 配合 混合 图 1-1 炼焦煤的预处理基本流程 焦炉的连续性生产；二是要稳定装炉煤质量 ，贮煤场由卸煤机械、倒运机械、转运皮带和 受煤斗槽以及贮煤场地等组成。 1.2.2 配煤与粉碎 1、 配煤 配煤系统有两种，一种是配煤槽，靠其下部的定量给料设备进行配煤，这种系统精确度 高，但设备多、投资高。另一种是采用配煤场代替配煤槽进行的配煤系统。 w 2、 粉碎 煤料的细度和粒度分布对焦炭质量及焦炉操作有很大影响，为此装炉煤必须粉碎。 1.2.3 装炉煤的干燥和预热 1、装炉煤的干燥 煤的干燥工艺一般由煤干燥器、除尘装置和输送装置等组成，煤的干燥工序可以设在配 合和粉碎工序之前，即对
8、单种煤进行进行干燥后再配合、粉碎，由于煤干燥配合、粉碎时有 大量粉尘逸出，故一般均设在配合和粉碎之后，即对配合煤进行干燥。 2、装炉煤的预热 装炉煤在装炉前用气体热载体或固体热载体快速加热到热分解开始前温度（150250） ，然后再装炉炼焦称为预热煤炼焦。对煤进行预热可以增加气煤用量，提高焦炉生产能力， 改善焦炭质量，降低热耗，是扩大炼焦煤源的重大方法。 1.2.4 添加改质粘结剂及瘦化剂 当配合煤中由于缺少强粘结煤而流动不足时，可以通过添加适当的粘结剂或人造粘结煤 来补充低流动度配合煤的粘结性，从而提高焦炭质量，此种粘结剂称为煤改质粘结剂。 在煤结焦过程的收缩阶段，随温度升高，挥发分析出，固
9、态半焦发生收缩，当收缩应力 大于焦炭材料强度时，将在焦炭中产生裂纹。收缩系数越大，裂纹越多越宽，故为了减小收 缩系数可在焦炭中添加瘦化剂，而且还可以减少层间的收缩差，降低层间应力。 1.3 炼焦生产 1.3.1 炼焦炉及其辅助设备 1、焦炉分类 1) 按照装煤方式可分为顶装焦炉和侧装焦炉； 2) 按照加热用煤气种类可分为复热式焦炉和单热式焦炉； 3) 按空气和加热用煤气的供入方式可分为侧入式焦炉和下喷式焦炉； 4) 按气流调节方式可分为上部调节式焦炉和下部调节式焦炉； 5) 按拉长火焰方式可分为多段加热式焦炉、高低灯头式焦炉、废气循环式焦炉。 2、炉体结构 1) 炭化室与燃烧室：炭化室是煤隔绝
10、空气干馏的地方；燃烧室是煤气燃烧的地方，两 者依次相间，其间的隔墙面平均温度为 1300，炭化室平均温度为 1100，局部区 域还要高些。 2) 斜道区：位于蓄热室与燃烧室之间，它是连接燃烧室和蓄热室 w 3) 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、贫煤气管道以及大气相通。 4) 炉顶区：炭化室盖顶砖以上部位称炉顶区，设有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉 孔及拉条沟。 5) 烟道与基础：蓄热室下部设有分烟道，来自各下降蓄热室的废气流经各废气盘，分 别汇集到机侧或焦侧分烟道。 3、护炉设备 护炉设备包括炉柱、小炉柱、保护板、纵横拉条、弹簧、机焦侧操作台等。护
11、炉设备的 作用是对砌体施加保护性压力，使砌体在烘炉及生产过程中保持整体性，避免在温度及机械 冲击下产生破坏。 4、煤气设备 煤气设备包括干馏煤气导出设备和加热煤气供入设备两套系统。 两套管系。 5、废气设备 废气设备包括交换开闭器和总分烟道翻板等。 6、交换设备 交换设备是用于切换焦炉加热系统气体流向的动力设备和传动机构，包括交换机和交换 传动装置。每次切换动作所需时间一般为 46.6 秒。 7、荒煤气导出设备 炭化室中煤料在高温下干馏产生的煤气因尚未经净化处理，习惯上成为荒煤气或粗煤气。 荒煤气导出系统的设备包括：上升管、桥管、水封阀、集气管、吸气管、氨水喷洒系统等。 8、焦炉机械 炼焦生产中焦炉专用机械，顶装焦炉用的有装煤车、拦焦机、推焦机、熄焦车；捣固焦 炉则用装煤推焦机代替装煤车和推焦机，并增加消烟车以消除装煤时产生的烟尘。随炼焦技 术的发展，焦炉机械也趋向多功能、自动化方向。 1.3.2 焦炉生产操作 1 装煤 1) 煤塔贮煤 贮煤塔，用于贮存入炉煤料，以保证焦炉稳定生产。 2) 从贮煤塔取煤 装煤车在贮煤塔下取煤时，必须按照车间规定的顺序进行。为使装煤车顺利取煤，煤塔 w 放煤时应将放煤阀门完全打开，加快放煤速度，以防煤塔发生棚料。装煤车在接煤前后应进 行称量，以便正确计量装入炭化室实际煤量，保证每个炭化室装煤量准确。 3)
