萬(wàn)噸年冶金焦的煉焦工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、100萬(wàn)噸/年冶金焦的煉焦工藝設(shè)計(jì) 摘 要本設(shè)計(jì)參照鞍山鋼鐵集團(tuán)公司化工總廠(chǎng)成熟的煉焦工藝，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外煉焦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以改善焦炭質(zhì)量、提高焦炭產(chǎn)量、減少環(huán)境污染為宗旨，進(jìn)行了年產(chǎn)量為100萬(wàn)噸的冶金焦的工藝設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：廠(chǎng)址選擇、煉焦用煤的選擇、爐型的選擇、工藝流程的確定以及環(huán)保措施的制定，并重點(diǎn)針對(duì)所選爐型進(jìn)行了焦?fàn)t的物料衡算、熱量衡算、煤氣的燃燒計(jì)算、爐體各點(diǎn)壓力計(jì)算、加熱系統(tǒng)各部位浮力與壓力計(jì)算和煙囪高度的確定，同時(shí)還完成了相關(guān)圖紙的繪制：設(shè)備連接圖、焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)圖、焦?fàn)t蓄熱室結(jié)構(gòu)圖。關(guān)鍵詞：冶金焦，煉焦，工藝設(shè)計(jì)目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK

2、l _Toc138239197 1 文獻(xiàn)綜述 PAGEREF _Toc138239197 h 1 HYPERLINK l _Toc138239198 1.1 概述 PAGEREF _Toc138239198 h 1 HYPERLINK l _Toc138239199 1.2 煉焦用煤準(zhǔn)備 PAGEREF _Toc138239199 h 1 HYPERLINK l _Toc138239200 1.2.1 原料煤的接受與貯存 PAGEREF _Toc138239200 h 1 HYPERLINK l _Toc138239201 1.2.2 配煤與粉碎 PAGEREF _Toc138239201 h

3、 2 HYPERLINK l _Toc138239202 1.2.3 裝爐煤的干燥和預(yù)熱 PAGEREF _Toc138239202 h 3 HYPERLINK l _Toc138239203 1.2.4 添加改質(zhì)粘結(jié)劑及瘦化劑 PAGEREF _Toc138239203 h 4 HYPERLINK l _Toc138239204 1.3 煉焦生產(chǎn) PAGEREF _Toc138239204 h 4 HYPERLINK l _Toc138239205 1.3.1 煉焦?fàn)t及其輔助設(shè)備 PAGEREF _Toc138239205 h 4 HYPERLINK l _Toc138239206 1.3.

4、2 焦?fàn)t生產(chǎn)操作 PAGEREF _Toc138239206 h 7 HYPERLINK l _Toc138239207 1.4 煉焦新技術(shù) PAGEREF _Toc138239207 h 9 HYPERLINK l _Toc138239208 1.5 發(fā)展前景 PAGEREF _Toc138239208 h 10 HYPERLINK l _Toc138239209 1.5.1 世界焦炭生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc138239209 h 11 HYPERLINK l _Toc138239210 1.5.2 我國(guó)焦炭生產(chǎn)和煉焦技術(shù)發(fā)展的展望 PAGEREF _Toc138239210

5、h 11 HYPERLINK l _Toc138239211 1.6 本次設(shè)計(jì)要完成的任務(wù) PAGEREF _Toc138239211 h 12 HYPERLINK l _Toc138239212 2 煉焦工藝的設(shè)計(jì)與計(jì)算 PAGEREF _Toc138239212 h 13 HYPERLINK l _Toc138239213 2.1 廠(chǎng)址選擇 PAGEREF _Toc138239213 h 13 HYPERLINK l _Toc138239214 2.1.1 廠(chǎng)址選擇基本要求 PAGEREF _Toc138239214 h 13 HYPERLINK l _Toc138239215 2.1.2

6、 設(shè)計(jì)選址 PAGEREF _Toc138239215 h 14 HYPERLINK l _Toc138239216 2.2 入爐煤的選擇 PAGEREF _Toc138239216 h 14 HYPERLINK l _Toc138239217 2.3 焦?fàn)t爐型選擇 PAGEREF _Toc138239217 h 16 HYPERLINK l _Toc138239218 2.4 工藝流程的選定 PAGEREF _Toc138239218 h 18 HYPERLINK l _Toc138239219 2.5 加熱用煤氣相關(guān)計(jì)算 PAGEREF _Toc138239219 h 19 HYPERLI

7、NK l _Toc138239220 2.6 煤氣燃燒計(jì)算 PAGEREF _Toc138239220 h 20 HYPERLINK l _Toc138239221 2.7 焦?fàn)t的物料平衡與熱量平衡計(jì)算 PAGEREF _Toc138239221 h 23 HYPERLINK l _Toc138239222 2.7.1 原始數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算 PAGEREF _Toc138239222 h 24 HYPERLINK l _Toc138239223 2.7.2 物料平衡計(jì)算 PAGEREF _Toc138239223 h 25 HYPERLINK l _Toc138239224 2.7.3 熱量平

8、衡計(jì)算 PAGEREF _Toc138239224 h 28 HYPERLINK l _Toc138239225 2.7.4 焦?fàn)t熱效率 PAGEREF _Toc138239225 h 44 HYPERLINK l _Toc138239226 2.7.5 煉焦耗熱量 PAGEREF _Toc138239226 h 44 HYPERLINK l _Toc138239227 2.8 爐體水壓計(jì)算 PAGEREF _Toc138239227 h 45 HYPERLINK l _Toc138239228 2.8.1 爐內(nèi)各點(diǎn)壓力計(jì)算 PAGEREF _Toc138239228 h 45 HYPERLI

9、NK l _Toc138239229 2.8.2 加熱系統(tǒng)各部位浮力計(jì)算 PAGEREF _Toc138239229 h 57 HYPERLINK l _Toc138239230 2.8.3 加熱系統(tǒng)各部位壓力計(jì)算 PAGEREF _Toc138239230 h 60 HYPERLINK l _Toc138239231 2.9 煙囪高度計(jì)算 PAGEREF _Toc138239231 h 61 HYPERLINK l _Toc138239232 3 環(huán)境保護(hù) PAGEREF _Toc138239232 h 70 HYPERLINK l _Toc138239233 4 結(jié)論 PAGEREF _T

10、oc138239233 h 72 HYPERLINK l _Toc138239234 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc138239234 h 73 HYPERLINK l _Toc138239235 致謝 PAGEREF _Toc138239235 h 741 文獻(xiàn)綜述1.1 概述 煤在焦?fàn)t內(nèi)隔絕空氣加熱到1000左右，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制得焦炭，這一過(guò)程稱(chēng)為高溫干餾或高溫?zé)捊埂?人類(lèi)生產(chǎn)和使用焦炭淵源甚早，但具有工業(yè)意義的大規(guī)模生產(chǎn)，是在18世紀(jì)初用焦炭代替木炭煉鐵成功以后開(kāi)始的。到18世紀(jì)末，歐洲大部分高爐都已使用焦炭煉鐵，從此推動(dòng)了煉焦生產(chǎn)的發(fā)展。此后又經(jīng)

11、歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路，直到20世紀(jì)20年代才形成了現(xiàn)代煉焦技術(shù)。20世紀(jì)20年代以后幾十年是世界煉焦技術(shù)深入發(fā)展的階段。由高溫?zé)捊沟玫降慕固靠捎糜诟郀t冶煉、鑄造、氣化和化工等工業(yè)部門(mén)作為燃料或原料；煉焦過(guò)程中得到的干餾煤氣經(jīng)過(guò)回收、精制得到各種芳香烴和雜環(huán)化合物，可供合成纖維、染料、醫(yī)藥、涂料和國(guó)防等工業(yè)作為原料；經(jīng)凈化過(guò)的焦?fàn)t煤氣既是高熱值燃料，又是合成氨、合成燃料和一系列有機(jī)合成工業(yè)的原料。因此，高溫?zé)捊故敲壕C合利用的重要方法之一。1.2 煉焦用煤準(zhǔn)備 焦炭質(zhì)量取決于煉焦煤的質(zhì)量、預(yù)處理工藝和煉焦過(guò)程等三個(gè)方面，當(dāng)煉焦配合煤既定的情況下，煉焦煤料的預(yù)處理對(duì)改善焦炭質(zhì)量，節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤，確保高

12、爐用焦質(zhì)量具有重要意義。煉焦煤入爐前的預(yù)處理包括來(lái)煤接受、貯存、倒運(yùn)、粉碎、配合和混勻等工序。若來(lái)煤是灰分較高的原煤，還應(yīng)包括選煤、脫水工序。為擴(kuò)大弱粘煤用量，可采取干燥、預(yù)熱、搗固、配型煤、配添加劑等預(yù)處理工序。北方地區(qū)的工廠(chǎng)，還有解凍和凍塊破碎等工序。 煉焦煤的預(yù)處理基本流程見(jiàn)圖1-1。1.2.1 原料煤的接受與貯存原料煤的接受通常在貯煤場(chǎng)進(jìn)行。焦化廠(chǎng)設(shè)置貯煤場(chǎng)的目的：一是要保證洗選 干燥解凍煤場(chǎng) 搗固來(lái)煤 接受 干燥，預(yù)熱 與卸煤 配煤槽 粉碎 部分成型 煤倉(cāng) 裝爐 配添加劑煤槽 粉碎 配合 混合 圖1-1 煉焦煤的預(yù)處理基本流程焦?fàn)t的連續(xù)性生產(chǎn)；二是要穩(wěn)定裝爐煤質(zhì)量，因?yàn)楦鞣N牌號(hào)的煤由

13、于礦井和礦層的不同，可以表現(xiàn)為不同的結(jié)焦性能，此外各煤礦的可洗性不同，故洗精煤的灰分和硫分也有不同，同一洗煤廠(chǎng)來(lái)的精煤，也因不同時(shí)期入洗煤的礦井和礦層不同，使同一牌號(hào)洗精煤的質(zhì)量波動(dòng)；此外，多數(shù)洗煤廠(chǎng)有浮選后的煤泥，它與洗精煤灰分、水分也有明顯差異。上述原因常使來(lái)煤質(zhì)量有很大波動(dòng)，為此來(lái)煤應(yīng)通過(guò)貯煤場(chǎng)進(jìn)行混勻作業(yè)，使經(jīng)過(guò)貯煤場(chǎng)的煤質(zhì)量穩(wěn)定，還能起到脫水的作用。 貯煤場(chǎng)由卸煤機(jī)械、倒運(yùn)機(jī)械、轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶和受煤斗槽以及貯煤場(chǎng)地等組成。 配煤與粉碎 (1) 配煤隨煉焦工業(yè)的發(fā)展，焦煤的儲(chǔ)量開(kāi)始感到不足，而且還存在著煉得的焦餅收縮小，推焦困難；焦?fàn)t膨脹壓力很大，容易脹壞爐體；焦煤揮發(fā)分少，煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率

14、小等缺點(diǎn)。為克服這些缺點(diǎn)，采用了配煤煉焦。配煤系統(tǒng)有兩種，一種是配煤槽，靠其下部的定量給料設(shè)備進(jìn)行配煤，這種系統(tǒng)精確度高，但設(shè)備多、投資高。另一種是采用配煤場(chǎng)代替配煤槽進(jìn)行的配煤系統(tǒng)，各種煤由貯煤場(chǎng)一端的中間槽按規(guī)定量依次用皮帶機(jī)送至粉碎機(jī)，粉碎后的煤通過(guò)皮帶送至配煤場(chǎng)按比例用堆煤機(jī)薄層鋪堆。配好后用斗輪取煤機(jī)回取配合煤，經(jīng)混勻后送往煤塔。 (2) 粉碎煤料的細(xì)度和粒度分布對(duì)焦炭質(zhì)量及焦?fàn)t操作有很大影響，為此裝爐煤必須粉碎。常用的粉碎機(jī)有反擊式、錘式和籠式等幾種形式。粉碎工藝根據(jù)煤種和巖相的不同可分為先配后粉流程、先粉后配流程、部分硬質(zhì)煤預(yù)粉碎流程、分組粉碎流程、選擇粉碎流程等。 裝爐煤的干燥

15、和預(yù)熱(1) 裝爐煤的干燥將裝爐煤入爐前預(yù)先使水降至6%以下，然后裝爐煉焦，有穩(wěn)定焦?fàn)t操作、提高焦?fàn)t產(chǎn)量、改善焦炭質(zhì)量和降低煉焦耗熱量等效果。煤的干燥工藝一般由煤干燥器、除塵裝置和輸送裝置等組成，煤的干燥工序可以設(shè)在配合和粉碎工序之前，即對(duì)單種煤進(jìn)行進(jìn)行干燥后再配合、粉碎，由于煤干燥配合、粉碎時(shí)有大量粉塵逸出，故一般均設(shè)在配合和粉碎之后，即對(duì)配合煤進(jìn)行干燥。常用的煤干餾器有轉(zhuǎn)筒干燥器、直立管氣流式干燥器和流化床干燥器。(2) 裝爐煤的預(yù)熱裝爐煤在裝爐前用氣體熱載體或固體熱載體快速加熱到熱分解開(kāi)始前溫度（150250），然后再裝爐煉焦稱(chēng)為預(yù)熱煤煉焦。對(duì)煤進(jìn)行預(yù)熱可以增加氣煤用量，提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力

16、，改善焦炭質(zhì)量，降低熱耗，是擴(kuò)大煉焦煤源的重大方法，但這種方法對(duì)裝爐技術(shù)要求高、難度大，投資也多。煤的預(yù)熱一般采用流態(tài)化裝置進(jìn)行，工藝比較成熟。但預(yù)熱煤貯運(yùn)過(guò)程必須密封和充惰性氣體以防煤粒氧化、甚至發(fā)生爆炸的可能。預(yù)熱煤裝爐時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙塵，煤氣瞬時(shí)發(fā)生量可達(dá)濕煤裝爐時(shí)的1倍以上，煤氣中夾帶的煤塵量約為濕煤裝爐時(shí)的49倍，因此必須解決專(zhuān)門(mén)的裝爐技術(shù)。此外，裝爐時(shí)隨粗煤氣帶入集氣管的大量煤塵，使集氣管焦油、氨水中的焦油渣含量大為增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)可達(dá)到裝爐煤的0.6%1.5%，一方面容易引起集氣管堵塞，同時(shí)增加焦油隨焦油渣的損失。因此焦?fàn)t應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的裝爐用集氣管，煤氣凈化車(chē)間應(yīng)配備高效的除焦油渣并回收

17、其中焦油的設(shè)施。為解決熱煤裝爐，目前工業(yè)上有三種方法：一種是由英國(guó)奧托西姆卡夫公司提出的裝煤車(chē)裝爐，第二種是由美國(guó)阿賴(lài)德化工公司開(kāi)發(fā)的管道裝爐法，第三種是由德國(guó)煤礦聯(lián)營(yíng)公司和迪第公司開(kāi)發(fā)的煤刮板裝爐法。近年來(lái)國(guó)外還開(kāi)發(fā)了干熄焦煤預(yù)熱相結(jié)合的工藝，即將干熄焦獲得的廢熱用作煤預(yù)熱的熱源。 添加改質(zhì)粘結(jié)劑及瘦化劑當(dāng)配合煤中由于缺少?gòu)?qiáng)粘結(jié)煤而流動(dòng)不足時(shí)，可以通過(guò)添加適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑或人造粘結(jié)煤來(lái)補(bǔ)充低流動(dòng)度配合煤的粘結(jié)性，從而提高焦炭質(zhì)量，此種粘結(jié)劑稱(chēng)為煤改質(zhì)粘結(jié)劑。在煤結(jié)焦過(guò)程的收縮階段，隨溫度升高，揮發(fā)分析出，固態(tài)半焦發(fā)生收縮，當(dāng)收縮應(yīng)力大于焦炭材料強(qiáng)度時(shí)，將在焦炭中產(chǎn)生裂紋。收縮系數(shù)越大，裂紋越多越

18、寬，故為了減小收縮系數(shù)可在焦炭中添加瘦化劑，而且還可以減少層間的收縮差，降低層間應(yīng)力。1.3 煉焦生產(chǎn) 煉焦?fàn)t及其輔助設(shè)備(1) 焦?fàn)t分類(lèi)a.按照裝煤方式可分為頂裝焦?fàn)t和側(cè)裝焦?fàn)t；b.按照加熱用煤氣種類(lèi)可分為復(fù)熱式焦?fàn)t和單熱式焦?fàn)t；c.按空氣和加熱用煤氣的供入方式可分為側(cè)入式焦?fàn)t和下噴式焦?fàn)t；d.按氣流調(diào)節(jié)方式可分為上部調(diào)節(jié)式焦?fàn)t和下部調(diào)節(jié)式焦?fàn)t；e.按拉長(zhǎng)火焰方式可分為多段加熱式焦?fàn)t、高低燈頭式焦?fàn)t、廢氣循環(huán)式焦?fàn)t。(2) 爐體結(jié)構(gòu)現(xiàn)代焦?fàn)t爐體最上部是爐頂，爐頂之下是相間配置的燃燒室和炭化室，爐體下部是蓄熱室和連接蓄熱室與燃燒室的斜道區(qū)，每個(gè)蓄熱室下部的小煙通道通過(guò)交換開(kāi)閉器與煙道相連。煙道

19、設(shè)在焦?fàn)t基礎(chǔ)或基礎(chǔ)兩側(cè)，煙道末端通向煙囪。a.炭化室與燃燒室：炭化室是煤隔絕空氣干餾的地方；燃燒室是煤氣燃燒的地方，兩者依次相間，其間的隔墻面平均溫度為1300，炭化室平均溫度為1100，局部區(qū)域還要高些。在此溫度下，墻體承受爐頂機(jī)械和上部砌體的重力，還要經(jīng)受干餾煤氣和灰渣的侵蝕，以及爐料的膨脹壓力和推焦側(cè)壓力，因此要求墻體透氣性低、導(dǎo)熱性好、荷重軟化溫度高、高溫抗蝕性強(qiáng)、整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。b.斜道區(qū)：位于蓄熱室與燃燒室之間，它是連接燃燒室和蓄熱室的通道。焦?fàn)t生產(chǎn)時(shí)斜道區(qū)溫度為10001200，在設(shè)計(jì)和砌筑時(shí)必須考慮耐火磚的熱膨脹性。斜道的傾斜角應(yīng)小于30，以免積灰造成堵塞。斜道的斷面收縮角一般

20、小于7，以減小阻力。斜道區(qū)還需設(shè)膨脹縫，縫的方向平行于抵抗墻，以供砌體受熱膨脹時(shí)，靠膨脹縫吸收。c.蓄熱室：位于焦?fàn)t爐體下部，其上經(jīng)斜道同燃燒室相連，其下經(jīng)廢氣盤(pán)分別同分煙道、貧煤氣管道以及大氣相通。蓄熱室構(gòu)造包括頂部空間、格子磚、篦子磚、小煙道以及主墻、單墻、和封墻。蓄熱室在下降高溫廢氣時(shí)，由內(nèi)裝的格子磚將大部分熱量吸收并積蓄起來(lái)，使廢氣溫度由1200左右降到400以下；當(dāng)上升貧煤氣或空氣時(shí)，格子磚將所蓄熱量傳遞出去，使貧煤氣或空氣預(yù)熱到1000以上。蓄熱室內(nèi)溫度變化大，故格子磚采用粘土磚，小煙道需設(shè)粘土襯磚以保護(hù)硅磚砌筑的隔墻受溫度變化的沖擊。d.爐頂區(qū)：炭化室蓋頂磚以上部位稱(chēng)爐頂區(qū)，設(shè)有

21、裝煤孔、上升管孔、看火孔、烘爐孔及拉條溝。爐頂區(qū)高度關(guān)系到爐體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和爐頂操作環(huán)境，一般為11001200毫米，并在不承受壓力的實(shí)體部位用隔熱磚砌筑。爐頂區(qū)的實(shí)體部位也需設(shè)置平行于抵抗墻的膨脹縫。e.煙道與基礎(chǔ)：蓄熱室下部設(shè)有分煙道，來(lái)自各下降蓄熱室的廢氣流經(jīng)各廢氣盤(pán)，分別匯集到機(jī)側(cè)或焦側(cè)分煙道。煙道用鋼筋混凝土澆灌成，內(nèi)砌粘土襯磚，分煙道與總煙道銜接部之前設(shè)有吸力自動(dòng)調(diào)節(jié)翻版，總煙道與煙囪根部銜接之前設(shè)有閘板，用于分別調(diào)節(jié)吸力。焦?fàn)t基礎(chǔ)包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和抵抗墻構(gòu)架結(jié)構(gòu)。(3) 護(hù)爐設(shè)備護(hù)爐設(shè)備包括爐柱、小爐柱、保護(hù)板、縱橫拉條、彈簧、機(jī)焦側(cè)操作臺(tái)等。護(hù)爐設(shè)備的作用是對(duì)砌體施加保護(hù)性壓力，使砌體

22、在烘爐及生產(chǎn)過(guò)程中保持整體性，避免在溫度及機(jī)械沖擊下產(chǎn)生破壞。(4) 煤氣設(shè)備煤氣設(shè)備包括干餾煤氣導(dǎo)出設(shè)備和加熱煤氣供入設(shè)備兩套系統(tǒng)。干餾煤氣導(dǎo)出設(shè)備包括上升管、集氣管、吸氣管以及相應(yīng)的噴灑氨水系統(tǒng)，用以將出爐粗煤氣冷卻、導(dǎo)出，并保持和控制炭化室在整個(gè)結(jié)焦過(guò)程中為正壓，又防止炭化室因壓力過(guò)高而泄漏煤氣至環(huán)境，甚至冒煙點(diǎn)火。加熱煤供入系統(tǒng)因焦?fàn)t結(jié)構(gòu)不同分為側(cè)入式和下噴式兩大類(lèi)，單熱式焦?fàn)t僅配備一套加熱煤氣系統(tǒng)，復(fù)熱式焦?fàn)t則配置貧煤氣和富煤氣兩套管系。(5) 廢氣設(shè)備廢氣設(shè)備包括交換開(kāi)閉器和總分煙道翻板等。交換開(kāi)閉器是控制進(jìn)入蓄熱室的加熱煤氣、空氣和排出燃燒所生成廢氣的設(shè)備。交換開(kāi)閉器的結(jié)構(gòu)形式有

23、多種，大體上可分為提桿式雙砣盤(pán)型和杠桿砣型兩種。總煙道翻板和分煙道翻板是用來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定煙道吸力的設(shè)備。在翻板上部的軸頭上設(shè)有滾動(dòng)軸承和止推軸承，翻板由槽鋼結(jié)構(gòu)架承托，翻板轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，滿(mǎn)足對(duì)廢氣排出量的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)?？偀煹婪蹇刹辉O(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，機(jī)焦側(cè)分煙道翻板一般都設(shè)有自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，便于穩(wěn)定分煙道吸力值。(6) 交換設(shè)備 交換設(shè)備是用于切換焦?fàn)t加熱系統(tǒng)氣體流向的動(dòng)力設(shè)備和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括交換機(jī)和交換傳動(dòng)裝置。每次切換動(dòng)作所需時(shí)間一般為46.6秒。交換機(jī)是帶動(dòng)各傳動(dòng)拉條進(jìn)行交換的動(dòng)力機(jī)械。交換機(jī)分為機(jī)械交換機(jī)和液壓交換機(jī)兩種。現(xiàn)在建設(shè)的焦?fàn)t多采用液壓交換機(jī)。交換傳動(dòng)裝置包括焦?fàn)t煤氣傳動(dòng)拉條、高爐煤氣傳動(dòng)

24、拉條和廢氣傳動(dòng)拉條及導(dǎo)輪等。(7) 荒煤氣導(dǎo)出設(shè)備炭化室中煤料在高溫下干餾產(chǎn)生的煤氣因尚未經(jīng)凈化處理，習(xí)慣上成為荒煤氣或粗煤氣?；拿簹鈱?dǎo)出系統(tǒng)的設(shè)備包括：上升管、橋管、水封閥、集氣管、吸氣管、氨水噴灑系統(tǒng)等。(8) 焦?fàn)t機(jī)械煉焦生產(chǎn)中焦?fàn)t專(zhuān)用機(jī)械，頂裝焦?fàn)t用的有裝煤車(chē)、攔焦機(jī)、推焦機(jī)、熄焦車(chē)；搗固焦?fàn)t則用裝煤推焦機(jī)代替裝煤車(chē)和推焦機(jī)，并增加消煙車(chē)以消除裝煤時(shí)產(chǎn)生的煙塵。隨煉焦技術(shù)的發(fā)展，焦?fàn)t機(jī)械也趨向多功能、自動(dòng)化方向。 焦?fàn)t生產(chǎn)操作(1) 裝煤a.煤塔貯煤貯煤塔，用于貯存入爐煤料，以保證焦?fàn)t穩(wěn)定生產(chǎn)。貯煤塔按其斷面可分為方形與圓型兩種。無(wú)論何種貯煤塔均由上部布料裝置、槽身、放煤嘴及震煤裝置等

25、部分組成。地處北方的焦化廠(chǎng)，天氣寒冷時(shí)煤料會(huì)在放煤嘴凍結(jié)，影響放煤，為此還應(yīng)有加熱防凍設(shè)備。 b.從貯煤塔取煤裝煤車(chē)在貯煤塔下取煤時(shí)，必須按照車(chē)間規(guī)定的順序進(jìn)行。同一排放煤嘴，不準(zhǔn)連續(xù)放幾次煤。每裝完一個(gè)炭化室后，應(yīng)按規(guī)定從另一個(gè)放煤嘴取煤，假如不按照規(guī)定取煤順序，只從某一排放煤嘴取煤，勢(shì)必造成這排煤被放空。當(dāng)配合煤再次送入貯煤塔，就會(huì)造成煤料顆粒偏析。此時(shí)煤塔內(nèi)煤料顆粒分布將是不均勻的，因此有的炭化室將裝入粒度較大的煤，有的炭化室將裝入粒度較小的煤，從而使焦炭質(zhì)量變壞，以及影響焦?fàn)t調(diào)火工作。此外，當(dāng)取煤不按順序進(jìn)行時(shí)，貯煤塔中將形成有一部分為新送入的煤，而另一部分為陳煤，甚至發(fā)生煤質(zhì)變化，這

26、更是不允許的。為使裝煤車(chē)順利取煤，煤塔放煤時(shí)應(yīng)將放煤閥門(mén)完全打開(kāi)，加快放煤速度，以防煤塔發(fā)生棚料。裝煤車(chē)在接煤前后應(yīng)進(jìn)行稱(chēng)量，以便正確計(jì)量裝入炭化室實(shí)際煤量，保證每個(gè)炭化室裝煤量準(zhǔn)確。c.裝煤與平煤裝平煤操作雖不是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，但操作好壞確實(shí)影響著焦?fàn)t的管理，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定等等。裝平煤的原則為裝滿(mǎn)煤、裝煤均勻、少冒煙等。裝煤順序是裝煤操作重要環(huán)節(jié)，往炭化室裝平煤操作大致可分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段，從裝煤開(kāi)始到平煤桿進(jìn)入爐內(nèi)，該階段延續(xù)時(shí)間約為60秒。這階段內(nèi)操作關(guān)鍵是選用合理的裝煤順序，它將影響整個(gè)裝煤過(guò)程的好壞。第二階段，自平煤開(kāi)始到煤斗內(nèi)煤料卸完為止。一般不應(yīng)超過(guò)120秒，該階段是裝

27、煤最重要階段，它決定是否符合裝煤標(biāo)準(zhǔn)。第三階段，自煤斗卸完煤到平煤結(jié)束，該階段不超過(guò)60秒，這階段要平整煤料，保證荒煤氣在爐頂空間能自由暢通。(2) 推焦推焦就是把成熟的焦炭推出炭化室的操作。焦炭成熟后，炭化室中焦餅產(chǎn)生一定收縮，才能保證順利推焦。一般認(rèn)為煤在炭化室內(nèi)干餾，焦餅中心溫度達(dá)到9501050時(shí)焦炭即成熟；焦餅中心溫度達(dá)不到上述溫度時(shí)，則焦炭夾生焦餅收縮不好；若焦餅中心溫度過(guò)高，焦炭易碎，不但影響焦炭質(zhì)量，還影響正常推焦。推焦與裝煤一樣，應(yīng)按照規(guī)定的圖表和一定的順序進(jìn)行。這樣才能穩(wěn)定加熱制度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，合理的利用機(jī)械設(shè)備和延長(zhǎng)爐體壽命。 (3) 熄焦由于煤干餾成焦的最終溫度為95

28、01050，所以從炭化室推出的是熾熱的焦炭，將其熄滅至300以下的過(guò)程，稱(chēng)熄焦。傳統(tǒng)的濕法熄焦裝置由熄焦塔、泵房、粉焦沉淀池及粉焦抓斗等組成。熄焦塔為內(nèi)襯缸磚的鋼筋混凝土構(gòu)筑物。熄焦塔下部為進(jìn)入熄焦車(chē)并有噴水裝置的隧道部分。上部為排氣筒，其高度應(yīng)保證熄焦時(shí)產(chǎn)生足夠吸力，以免水汽從底部外逸。為減少或消除熄焦時(shí)隨水蒸氣排出的大量焦粉，在排氣筒內(nèi)均設(shè)有捕塵裝置。熄焦塔的總高度為3035米，為減少熄焦水汽對(duì)焦?fàn)t操作的影響，熄焦塔中心距端部炭化室中心應(yīng)不小于40米。熄焦水由水泵直接送至熄焦塔噴灑水管，熄焦用水量一般約2m3/t（焦），熄焦時(shí)間為90120s。熄焦后的水經(jīng)沉淀池和清水池將粉焦沉淀后，繼續(xù)使

29、用，熄焦過(guò)程中約20%的水蒸發(fā)，可用生化處理后的廢水補(bǔ)充。沉淀池中的焦粉，由單軌抓斗定期抓出，經(jīng)脫水后外運(yùn)。為了控制焦炭水分穩(wěn)定且不大于6%，熄焦車(chē)接焦時(shí)行車(chē)速度應(yīng)與焦餅推出速度相應(yīng)，使紅焦均勻鋪在熄焦車(chē)的整個(gè)車(chē)廂內(nèi)。還應(yīng)定期清掃熄焦設(shè)施，保證噴灑裝置能迅速而均勻的對(duì)焦炭噴灑，熄焦后熄焦車(chē)應(yīng)停留4060秒，將車(chē)中多余水瀝出。熄焦后的焦炭卸至焦臺(tái)上并停留3040分鐘，使水分蒸發(fā)并冷卻焦炭，剩余紅焦在此補(bǔ)充熄焦。(4) 篩焦焦炭的分級(jí)是為了適應(yīng)不同的用戶(hù)對(duì)焦炭塊度的要求，塊度大于6080mm的焦炭可供鑄造使用，4060mm的焦炭供大型高爐使用，2540mm的焦炭供高爐和耐火材料廠(chǎng)豎窯使用，1025

30、mm的焦炭用作燒結(jié)機(jī)的燃料或供小高爐、發(fā)生爐使用，小于10mm的焦炭共燒結(jié)礦石用。現(xiàn)代大型高爐要求高爐用焦塊度均勻，機(jī)械強(qiáng)度高，故篩焦過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大塊多裂紋焦炭的破碎工作，實(shí)現(xiàn)焦炭整粒，使一些塊度大、強(qiáng)度差的焦炭，在熄焦過(guò)程中就能沿裂紋破碎，并使塊度均勻。通?？刹捎们薪箼C(jī)實(shí)現(xiàn)焦炭整粒，焦炭先經(jīng)過(guò)7580mm的篦條篩，篩出大于7580mm的大焦塊輸入切焦機(jī)破碎，然后與篦條篩下的焦炭一起進(jìn)行篩分分級(jí)。篩分處理后的焦炭，可按需要或由焦倉(cāng)裝缶外運(yùn)，或用膠帶機(jī)直接連續(xù)送往煉鐵廠(chǎng)的焦倉(cāng)。濕法熄焦的焦炭表面溫度為5075，在篩焦、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，焦炭表面的蒸氣與焦炭粉塵一起大量逸散，因此篩焦樓應(yīng)設(shè)置抽風(fēng)除塵設(shè)備

31、，常用的有濕法除塵器和布袋除塵器，在篩焦設(shè)備上還應(yīng)有抽風(fēng)機(jī)，篩焦粉塵經(jīng)除塵器處理后排入大氣。貯焦槽上設(shè)自然排氣管將含塵氣體排入大氣。1.4 煉焦新技術(shù)20世紀(jì)現(xiàn)代室式焦?fàn)t煉焦技術(shù)雖然發(fā)展到十分成熟和相當(dāng)完善水平,但其自身固有的不足和問(wèn)題卻日趨突出,因此自50年代起,德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)和我國(guó)等主要焦炭生產(chǎn)國(guó)都曾大力研究開(kāi)發(fā)煉焦新工藝。(1)干法熄焦 20世紀(jì)20年代即開(kāi)始研制干法熄焦。干法熄焦是利用冷的惰性氣體，在干熄爐中與赤熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦?fàn)t產(chǎn)生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄焦?fàn)t冷卻紅焦。干熄焦的工藝流程為：從炭化室中推出

32、的9501050的紅焦經(jīng)過(guò)攔焦機(jī)的導(dǎo)焦柵落入運(yùn)載車(chē)上的焦罐內(nèi)，運(yùn)載車(chē)由電機(jī)車(chē)牽引至干熄焦裝置提升機(jī)至井架頂部，再平移到干熄爐爐頂。焦罐中的焦炭通過(guò)爐頂裝置裝入干熄爐。在干熄爐中，焦炭與惰性氣體直接進(jìn)行熱交換，冷卻至250以下。冷卻后的焦炭經(jīng)排焦裝置卸到膠帶輸送機(jī)上，送篩焦系統(tǒng)。180的冷惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)通過(guò)干熄爐底的供氣裝置股入爐內(nèi)，與紅焦進(jìn)行熱交換，出干熄爐的熱惰性氣體夾帶大量的焦粉經(jīng)一次除塵器進(jìn)行沉降，氣體含塵量降到10g/m3以下，進(jìn)入干熄焦鍋爐換熱，在這里惰性氣體溫度降至200以下。冷惰性氣體由鍋爐出來(lái)，經(jīng)二次除塵器，含塵量降至1g/m3后，由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入干熄爐循環(huán)使用。鍋爐產(chǎn)生的蒸

33、汽或并入廠(chǎng)內(nèi)蒸氣管或送去發(fā)電。干法熄焦能夠改善焦炭品質(zhì)，并且在防止污染物的逸散、改善環(huán)境方面配備了完整的設(shè)施。因此，干法熄焦取代傳統(tǒng)濕法熄焦已成為趨勢(shì)。 (2)無(wú)回收焦?fàn)t80年代末,美國(guó)煉焦工業(yè)為減少對(duì)大氣的污染，提出了發(fā)展新一代無(wú)回收焦?fàn)t想法。美國(guó)陽(yáng)光煤業(yè)公司的朱厄爾湯普森型無(wú)回收焦?fàn)t最引人注目,這種爐子結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,負(fù)壓操作,所有煤氣和焦油等都在爐內(nèi)燒盡,所得熱廢氣既直接為煉焦提供熱源,又可利用熱廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電,這樣既節(jié)省投資操作費(fèi)又無(wú)污染物散發(fā)。特別是于1998年在美國(guó)內(nèi)陸鋼鐵公司的印第安那哈博廠(chǎng)建成投產(chǎn)的規(guī)模更大的改進(jìn)型朱厄爾湯普森型無(wú)回收焦?fàn)t,單孔焦炭生產(chǎn)能力為0.1410

34、.149萬(wàn)t/a,其尺寸為寬317m、長(zhǎng)1317m、高416m ,裝煤高度為6101220mm,裝煤量為2550t,結(jié)焦時(shí)間為2448h，年產(chǎn)焦炭高達(dá)133萬(wàn)t。(3)直立爐連續(xù)煉焦工藝 20世紀(jì)80年代末至90年代初,烏克蘭煤化所研究開(kāi)發(fā)了直立爐連續(xù)煉焦工藝,這種爐的主要特點(diǎn)是:（1）爐頂邊連續(xù)裝煤、邊壓實(shí),并每間隔2030min用推壓機(jī)垂直向下將煤料推進(jìn)爐內(nèi),從而使煤料的堆積密度達(dá)9501000kg/m,同時(shí)爐內(nèi)全部煤料和焦炭都向下移動(dòng)200300mm。（2）炭化室加熱采用外熱式水平火道,各火道可根據(jù)相對(duì)應(yīng)炭化室部位的煤料所處的結(jié)焦階段,單獨(dú)控制其加熱溫度，上、下水平火道溫度高,中火道溫度

35、低,從而有利于提高煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性。（3）從裝煤、炭化、干熄焦、出焦全部生產(chǎn)工藝過(guò)程都是在一個(gè)封閉裝置中連續(xù)運(yùn)行的,因此是一個(gè)可高度自動(dòng)化、高生產(chǎn)率、無(wú)污染的煉焦新工藝。該工藝集搗固、煤預(yù)熱、分段加熱炭化、干熄焦于一體,因此可顯著地提高焦炭強(qiáng)度和擴(kuò)大煉焦用煤資源。1.5 發(fā)展前景 世界焦炭生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)世界焦炭產(chǎn)量于20世紀(jì)70年代末發(fā)展到頂峰,達(dá)到318億t/a左右。從80年代初開(kāi)始世界焦炭產(chǎn)量呈下降趨勢(shì),90年代初曾下降到313億t/a左右。若不包括中國(guó)焦炭產(chǎn)量,世界焦炭產(chǎn)量呈明顯下降趨勢(shì)。這主要是因?yàn)橐恍┙固可a(chǎn)大國(guó),如美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家由于焦炭需求減少、焦?fàn)t老化、嚴(yán)格環(huán)保法規(guī)

36、限制等因素,大批關(guān)停焦?fàn)t和成倍地削減焦炭產(chǎn)量。近幾年世界焦炭產(chǎn)量略有回升,這是幾個(gè)發(fā)展國(guó)家(如韓國(guó)、巴西等)主要是我國(guó)焦炭產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)的結(jié)果。這樣,一些發(fā)達(dá)國(guó)家焦炭減產(chǎn),而另一些發(fā)展國(guó)家焦炭增產(chǎn),世界焦炭產(chǎn)量總的變化不大。20世紀(jì)末,各國(guó)焦炭生產(chǎn)增減幅度已經(jīng)明顯變小,新世紀(jì)初期世界焦炭產(chǎn)量將基本穩(wěn)定在315億t/a上下,與焦炭需求量是基本平衡的。從90年代初到90年代中、后期,我國(guó)向國(guó)際市場(chǎng)提供的焦炭由1Mt/a增到10Mt/a,而且我國(guó)焦炭出口價(jià)格又比同期國(guó)際市場(chǎng)焦炭?jī)r(jià)格約低1530美元/t,所以21世紀(jì)初期國(guó)際市場(chǎng)焦炭總供量及其價(jià)格在很大程度上都將取決于我國(guó)焦炭出口量及其價(jià)格。 我國(guó)焦炭

37、生產(chǎn)和煉焦技術(shù)發(fā)展的展望(1) 我國(guó)焦炭生產(chǎn)與鋼鐵生產(chǎn)同步發(fā)展焦炭是高爐煉鐵不可缺少的原料。在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中,焦炭生產(chǎn)提供的焦炭和焦?fàn)t煤氣約占其總能源消費(fèi)量的50%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)70%焦炭用于冶金行業(yè),主要用于高爐煉鐵。我國(guó)焦炭生產(chǎn)始終是與鋼鐵生產(chǎn)同步發(fā)展。從1993年起,我國(guó)焦炭總產(chǎn)量和機(jī)焦產(chǎn)量都居世界第一位。近幾年來(lái),焦炭生產(chǎn)與鋼鐵生產(chǎn)一樣,增長(zhǎng)速度明顯地降低下來(lái)。預(yù)計(jì)21世紀(jì)初期我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量不會(huì)有大的增長(zhǎng),鋼產(chǎn)量將在112億t/a上下保持相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。盡管各種非高爐煉鐵技術(shù)(不用焦炭煉鐵)將會(huì)得到進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,但無(wú)論從技術(shù)上、生產(chǎn)規(guī)模上還是從經(jīng)濟(jì)上分析,我國(guó)現(xiàn)有大量高爐仍是我國(guó)煉鐵生

38、產(chǎn)的最主要的裝備,高爐用焦仍將是焦炭消費(fèi)的主渠道。21世紀(jì)高爐將繼續(xù)向大型化、氧煤強(qiáng)化煉鐵方向發(fā)展,噴煤要大幅度增加,焦比要下降?，F(xiàn)在有條件的大鋼鐵企業(yè)高爐噴煤已接近或達(dá)到200kg/t鐵左右。因此預(yù)計(jì)21世紀(jì)初期國(guó)內(nèi)高爐用焦在總量上將有減無(wú)增,即使鋼鐵總產(chǎn)量有所增加,焦比下降所節(jié)約的焦炭也將補(bǔ)償新增所需焦炭量。(2）中國(guó)焦化工業(yè)今后發(fā)展思路除發(fā)展新技術(shù)，提高焦炭質(zhì)量以外，還有以下幾點(diǎn)：加強(qiáng)煉焦生產(chǎn)的環(huán)境保護(hù)我國(guó)焦化企業(yè)在環(huán)保方面欠賬太多,今后必須加強(qiáng)焦化企業(yè)的環(huán)保工作。堅(jiān)決取締全部土焦、改良焦和違規(guī)建設(shè)的焦?fàn)t;已投產(chǎn)焦化廠(chǎng)必須嚴(yán)格按照國(guó)家環(huán)保要求,補(bǔ)建和完善各種環(huán)保措施;新建焦化廠(chǎng)必須同步建

39、設(shè)、同步投產(chǎn)各種環(huán)保措施和裝置。b. 合理利用煉焦煤源目前中國(guó)煤炭探明儲(chǔ)量已超過(guò)1萬(wàn)億t。在全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量中,煙煤約占總儲(chǔ)量的3/4左右,其中氣煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等煉焦用煤占煙煤儲(chǔ)量的50%左右。在煉焦煤中,以氣煤和1/3焦煤的比例最大,約占煉焦煤資源的一半,焦煤占煉焦煤資源的近20%，瘦煤占煉焦煤資源的近15%,肥煤和氣肥煤的儲(chǔ)量在煉焦煤中的比例最少,約占10%。因此,應(yīng)盡量多采用搗固煉焦、選擇性粉碎、配型煤、煤調(diào)濕、干熄焦等能擴(kuò)大弱粘結(jié)煤配比的生產(chǎn)工藝和設(shè)施,堅(jiān)決淘汰以大比例焦煤配比為主的土焦生產(chǎn)工藝。c. 完善創(chuàng)新體系,提高核心競(jìng)爭(zhēng)力鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展為焦化工業(yè)的發(fā)展提供了前

40、所未有的機(jī)遇。但隨著焦化工業(yè)的迅猛發(fā)展,也出現(xiàn)了許多意想不到的問(wèn)題,向焦化工作者提出了新的挑戰(zhàn)。中國(guó)面臨著從煉焦生產(chǎn)大國(guó)向煉焦工業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的艱巨任務(wù)。加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,合理利用煤炭資源,在以大型現(xiàn)代化焦?fàn)t替代土焦和中小型機(jī)焦?fàn)t的同時(shí),以先進(jìn)的環(huán)保、節(jié)能和自動(dòng)化技術(shù)改造現(xiàn)有煉焦生產(chǎn)企業(yè),將是未來(lái)幾年內(nèi)中國(guó)煉焦工業(yè)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。1.6 本次設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)本次設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)包括廠(chǎng)址選擇，制定煤焦化的環(huán)境保護(hù)措施，設(shè)計(jì)煉焦工藝流程，選定技術(shù)操作條件，選擇焦?fàn)t爐型以及完成煉焦?fàn)t的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算等，其中計(jì)算包括加熱煤氣相關(guān)計(jì)算、物料衡算、熱量衡算、爐體各部位水壓計(jì)算以及煙囪高度的確定等，同時(shí)按要求繪制

41、焦化工藝設(shè)備連接圖、爐體剖面圖、蓄熱室結(jié)構(gòu)圖。2 煉焦工藝的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 廠(chǎng)址選擇廠(chǎng)址選擇作為建廠(chǎng)設(shè)計(jì)初期工作中可行性研究的一個(gè)重要組成部分，決定了該廠(chǎng)的初期建設(shè)進(jìn)度，建廠(chǎng)后的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境保護(hù)效果等環(huán)節(jié)，所以廠(chǎng)址的選擇是一項(xiàng)綜合課題，應(yīng)做好充分、全面的分析與準(zhǔn)備。 廠(chǎng)址選擇基本要求1）應(yīng)按有關(guān)部門(mén)指定的區(qū)域選擇廠(chǎng)址，并尊重當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)單位的意見(jiàn)，滿(mǎn)足工業(yè)布局的要求。 2）應(yīng)貫徹節(jié)約用地的方針，不占良田，少占耕地；在有條件的地方，應(yīng)進(jìn)行造地還田。 3）應(yīng)有足夠的建廠(chǎng)面積和預(yù)留發(fā)展的余地，地形較為平坦或有適宜的自然坡度，以利于雨水排除，以避免大量的土石方工程量。 4）應(yīng)具有良好的工程地質(zhì)和水文

42、地質(zhì)條件，主要建（構(gòu)）筑物應(yīng)避開(kāi)斷層，滑坡，溶洞，古墓，淤泥等不良地段。地質(zhì)力一般要求在0.10MPa以上。對(duì)0.10MPa以下的地耐力，建筑上處理復(fù)雜，投資增加，不宜建廠(chǎng)。 5）應(yīng)高出當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)或歷史最高洪水位0.5米以上，最高洪水頻率為：大型廠(chǎng)1/100，中小型廠(chǎng)1/50。廠(chǎng)址也應(yīng)不受內(nèi)澇威脅，場(chǎng)地標(biāo)高應(yīng)保證雨水和生產(chǎn)下水順利排泄。 6）廠(chǎng)址不應(yīng)選在七度以上地震地區(qū)，九度以上不能建廠(chǎng)。 7）廠(chǎng)址應(yīng)符合現(xiàn)行的環(huán)境保護(hù)的有關(guān)法規(guī)和“工業(yè)企業(yè)涉及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”?？紤]煉焦廠(chǎng)生產(chǎn)對(duì)周?chē)奈廴荆话銖S(chǎng)址應(yīng)位于生活區(qū)最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)1000m以外，如在另一側(cè)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加寬衛(wèi)生防護(hù)距離，廠(chǎng)址附近應(yīng)具備處理和

43、綜合利用廠(chǎng)區(qū)排放三廢的地帶或區(qū)域。 8）廠(chǎng)址必須具有避開(kāi)高壓輸電線(xiàn)路的安全空隙間隔地帶，并應(yīng)取得當(dāng)?shù)叵兰半姌I(yè)部門(mén)的同意。 9）應(yīng)有方便的接軌條件，鐵路接軌站（或工廠(chǎng)編組站）至工廠(chǎng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的坡度一般不超過(guò)千分之二十（應(yīng)包括各種坡度折減值）。 10）在沿江，河，湖，海區(qū)域建廠(chǎng)時(shí)，應(yīng)充分利用水運(yùn)，廠(chǎng)址應(yīng)靠近水域，并同時(shí)確定原料和成品碼頭位置。 11）獨(dú)立煉焦廠(chǎng)應(yīng)充分考慮到與有關(guān)企業(yè)協(xié)作，如水，電，運(yùn)輸及生活福利設(shè)施等應(yīng)與鄰近的廠(chǎng)礦和部門(mén)協(xié)商，統(tǒng)籌安排。 12）在礦區(qū)建廠(chǎng)時(shí)，應(yīng)避開(kāi)有開(kāi)采價(jià)值的礦床和采礦區(qū)，并應(yīng)位于爆破范圍之外。 13）在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，煉焦廠(chǎng)應(yīng)當(dāng)靠近煉鐵廠(chǎng)貯礦槽一側(cè)，以便用膠帶輸送機(jī)

44、運(yùn)送焦炭。 設(shè)計(jì)選址根據(jù)以上選址要求，本次設(shè)計(jì)把廠(chǎng)址定于。 全年平均溫度只有89，年平均降水量為664.5mm，全年平均風(fēng)速3.8m/s,適于焦化生產(chǎn)。其周?chē)€蘊(yùn)藏著豐富的煤礦，本次設(shè)計(jì)來(lái)煤即選自 。 故在此選廠(chǎng)具有可行性。2.2 入爐煤的選擇我國(guó)煉焦用煤主要指肥煤、焦煤、氣煤、瘦煤。(1) 肥煤肥煤具有很高的粘結(jié)性，受熱能產(chǎn)生流動(dòng)性大、熱穩(wěn)定性好。在煉焦過(guò)程中，肥煤的軟化溫度低，固化溫度高，具有很強(qiáng)的粘結(jié)能力，是配煤煉焦的重要成分。用肥煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí)能生成熔融性良好的焦炭，橫裂紋較多，氣孔率較高。肥煤很少用來(lái)單獨(dú)煉焦，而多與粘結(jié)性較弱的氣煤，瘦煤，弱粘煤配合煉焦，以獲得高強(qiáng)度的冶金焦。(2)

45、焦煤焦煤是結(jié)焦性最好的一種煉焦煤，其煤化程度高于肥煤，具有中等揮發(fā)分。焦煤在受熱時(shí)能形成穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體，單獨(dú)煉焦時(shí)能得到塊度大、裂紋少、耐磨性好的焦炭，配入煤料中可以起到提高焦炭機(jī)械強(qiáng)度的作用，因此，焦煤是配煤中的重要成分。但是，焦煤在結(jié)焦過(guò)程中收縮度小、膨脹力大，單獨(dú)煉焦或配量過(guò)多時(shí)，會(huì)發(fā)生推焦困難并引起焦?fàn)t的損壞。我國(guó)的焦煤儲(chǔ)量有限，為合理利用我國(guó)煤炭資源，在配煤中應(yīng)盡量減少焦煤的配比。 (3) 氣煤氣煤是煤化程度最低的一種煉焦用煤，可燃基揮發(fā)分高，在隔絕空氣加熱時(shí)這種煤能產(chǎn)生大量煤氣和較多的焦油。在焦化時(shí)氣煤一般都能單獨(dú)結(jié)焦，但在結(jié)焦過(guò)程中收縮大，焦碳多細(xì)長(zhǎng)而易碎，并常有較多的縱裂紋

46、，在煉焦時(shí)多配入這種煤，可以降低焦?fàn)t的膨脹壓力，增大焦餅收縮，增加化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率，有利于綜合利用，降低煉焦成本。但如果摻入過(guò)多，就使焦炭塊度變小，強(qiáng)度降低。氣煤是我國(guó)煉焦煤中儲(chǔ)量最多的一種，約占煉焦用煤40%以上。根據(jù)我國(guó)煉焦煤的特點(diǎn)，在發(fā)展焦化工業(yè)時(shí)，應(yīng)著重考慮多用氣煤，這對(duì)合理利用我國(guó)煉焦用煤資源是十分有利的。(4) 瘦煤瘦煤是一種煤化程度最高的煉焦用煤。它的揮發(fā)分低，一般為1420%，受熱時(shí)產(chǎn)生膠質(zhì)體數(shù)量比焦煤少，且軟化溫度高，雖然瘦煤也能單獨(dú)結(jié)焦，尤其是2號(hào)瘦煤的焦炭塊度大，裂紋少，但熔融性比焦炭差，有時(shí)在焦塊中有顆粒物存在，因此焦炭的耐磨強(qiáng)度低，配煤時(shí)加入瘦煤能提高焦炭的塊度，在煉制

47、鑄造用焦炭時(shí)，常配入較多瘦煤。(5) 弱粘煤弱粘煤是一種粘結(jié)性較弱的煤化程度的煤。單獨(dú)煉焦時(shí)，焦炭多成小塊，易破碎。在配煤煉焦中如有足夠的強(qiáng)粘煤時(shí)，就可摻入3040%左右的弱粘煤。這不僅能降低焦炭的硫分和灰分，提高化學(xué)產(chǎn)品的收率，在煉鐵時(shí)可降低焦比，而且還大大降低焦化成本。綜上所述，根據(jù)單種煤結(jié)焦性質(zhì)、我國(guó)煤資源分布以及本設(shè)計(jì)的產(chǎn)量和工藝設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)采用的配煤方案見(jiàn)表2-1，所選煤的工業(yè)分析與元素分析見(jiàn)表2-2。表2-1 設(shè)計(jì)配煤方案焦煤肥氣煤肥煤氣煤弱粘煤22.3%14.6%13.2%37.8%12.1%表2-2 所選煤的工業(yè)分析與元素分析項(xiàng)目工業(yè)分析%元素分析%組成水分灰分揮發(fā)分碳?xì)?/p>

48、氧氮應(yīng)用基干基干基可燃基符號(hào)入爐煤98.79.7627.6328.478.924.354.981.282.3 焦?fàn)t爐型選擇本設(shè)計(jì)所選爐型為JN43-58-2型焦?fàn)t，焦?fàn)t設(shè)計(jì)尺寸見(jiàn)表2-3。該焦?fàn)t是由鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究院在多年焦?fàn)t生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，吸取國(guó)外爐型優(yōu)點(diǎn)所設(shè)計(jì)成的，為雙聯(lián)火道、廢氣循環(huán)、焦?fàn)t煤氣下噴的復(fù)熱式焦?fàn)t。每個(gè)炭化室下面設(shè)兩個(gè)寬度相同的蓄熱室，在蓄熱室異向氣流之間的主墻內(nèi)設(shè)有垂直磚煤氣道，焦?fàn)t煤氣通過(guò)它供入爐內(nèi)。表2-3 JN4380型焦?fàn)t尺寸爐型內(nèi)容單位數(shù)值炭化室全長(zhǎng)mm14080炭化室有效長(zhǎng)mm13280炭化室全高mm4300炭化室有效高mm4000炭化室寬度機(jī)側(cè)焦側(cè)

49、平均錐度mmmmmmmm42547545050炭化室中心距mm1143立火道中心距mm480加熱水平高度mm800炭化室有效容積m323.9炭化室墻厚度mm100爐頂厚度mm1178結(jié)焦時(shí)間立火道數(shù)h個(gè)/孔/燃燒室1728 為了合理利用焦?fàn)t機(jī)械，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，一個(gè)爐組多為兩座或四座焦?fàn)t組成，本設(shè)計(jì)根據(jù)年產(chǎn)焦能力選定為每個(gè)爐組四座焦?fàn)t。(1) 每座焦?fàn)t最多炭化室孔數(shù) 式中 檢修時(shí)間，h；最緊張焦?fàn)t機(jī)械所承擔(dān)操作的焦?fàn)t座數(shù)；最緊張焦?fàn)t機(jī)械每操作一爐的時(shí)間，min。 JN43-58-2型焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時(shí)間為17.2h，檢修時(shí)間為2h，當(dāng)兩座焦?fàn)t合用一臺(tái)熄焦車(chē)時(shí)，該車(chē)為最緊張機(jī)械，其操作時(shí)間為6min，則

50、：，孔(2) 根據(jù)焦?fàn)t生產(chǎn)能力計(jì)算定額爐孔數(shù)焦?fàn)t生產(chǎn)能力公式如下：式中 G每個(gè)爐組的年生產(chǎn)焦炭能力，本設(shè)計(jì)中G=106 t/a； n每個(gè)爐組的焦?fàn)t座數(shù)，取為4； N每座焦?fàn)t的炭化室孔數(shù)； 考慮炭化室檢修等原因的減產(chǎn)系數(shù)，取為0.95； V炭化室有效容積，m3/孔；干裝爐煤堆積密度（干基）取為0.75 t/m3；K干煤全焦率，取為75%； 周轉(zhuǎn)時(shí)間，h。則每座焦?fàn)t炭化室孔數(shù)N為：孔考慮到設(shè)計(jì)能力要稍大于實(shí)際生產(chǎn)能力，則N取為40。(3) 一座焦?fàn)t一天裝煤量2.4 工藝流程的選定 本次設(shè)計(jì)所選用的工藝流程見(jiàn)設(shè)備連接圖。如圖所示，原料煤自貯煤場(chǎng)運(yùn)至配煤場(chǎng)，以設(shè)計(jì)比例配合后送去粉碎，粉碎后的濕煤由斗槽

51、經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥以一定的給料速度送入干燥管下部，被來(lái)自預(yù)熱管的熱氣體流化、干燥并運(yùn)輸，在干燥管上部，用初次旋風(fēng)分離器將干燥煤和氣體分離，再由初次旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)閥將干燥煤粒送入預(yù)熱管下部，在此被來(lái)自燃燒爐的高溫氣體夾帶著在預(yù)熱管內(nèi)并流上升同時(shí)被加熱到預(yù)定溫度。在預(yù)熱管上部設(shè)有旋分器，將預(yù)熱煤和熱氣體分離，分離熱氣體后的預(yù)熱煤經(jīng)螺旋運(yùn)輸機(jī)、旋轉(zhuǎn)閥、布料運(yùn)輸機(jī)送入熱煤斗槽。由此經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥送入定量計(jì)量槽，再經(jīng)密封接口放入裝煤車(chē)裝爐。熱煤輸送、儲(chǔ)存和計(jì)量系統(tǒng)均用惰性氣體保護(hù)。由干燥管初次旋分器排出的氣體則通過(guò)一組多管的高效二次旋分器，將其中的細(xì)煤粒分出后直接送往預(yù)熱煤斗槽。排出的氣體經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，使大部分氣體循環(huán)

52、到燃燒爐，其余經(jīng)洗滌，除塵后排放。燃燒爐提供的熱廢氣進(jìn)入預(yù)熱管前先經(jīng)過(guò)一個(gè)噴灑室，在此可以噴入水，其作用是：當(dāng)其含氧量高時(shí)，它是一個(gè)靈便的惰性氣體快速發(fā)生器，在煤流堵塞或倒落時(shí)，用它來(lái)進(jìn)行充氣。 經(jīng)焦?fàn)t煉焦后，熾熱的焦炭從炭化室中推入焦罐，裝有紅焦的焦罐車(chē)運(yùn)到提升塔，由提升機(jī)提升到干熄槽頂。紅焦裝入干熄槽，在冷卻室中與冷惰性氣體進(jìn)行逆流熱交換，冷卻到250以下。冷卻的焦炭由干熄槽底部排焦設(shè)備排到膠帶輸送機(jī)送往用戶(hù)。冷的惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入干熄槽，與紅焦換熱后，溫度升到800左右。熱惰性氣體經(jīng)過(guò)一次除塵器，除去氣體中夾帶的粗粒焦粉后進(jìn)入余熱鍋爐，鍋爐出口處的氣體溫度降到200以下，再經(jīng)二次除塵

53、器，除去氣體中的細(xì)粒焦粉，然后用循環(huán)風(fēng)機(jī)送回干熄槽循環(huán)使用。2.5 加熱用煤氣相關(guān)計(jì)算所選焦?fàn)t煤氣組成見(jiàn)表2-4。表2-4 焦?fàn)t煤氣組成，%2.40.46.025.52.2(80%)59.54.0(20%)(1) 干煤氣熱值煤氣中可燃成分的低熱值（）為：12730 ， 10840 ， 35840 ， 71170則煤氣的低熱值為： (2) 干煤氣密度 =0.451式中 煤氣中某成分的分子量； 煤氣中某成分的體積，%。(3) 濕煤氣組成焦?fàn)t煤氣溫度為31.2時(shí)，1干煤氣所含水汽量為0.0464/，則濕煤氣中氫氣含量為：%其它氣體計(jì)算與上相同，計(jì)算結(jié)果如下：24.37% ，：5.73% ，：2.10

54、% ，：2.29% ，：3.82% ：0.38% ，：4.45%(4) 濕煤氣熱值(5) 濕煤氣密度2.6 煤氣燃燒計(jì)算以1干煤氣燃燒計(jì)算 (1) 理論空氣需要量理論需氧量為： =0.9193/式中 ，分別為煤氣中該成分的體積，%。理論空氣需要量為： /(2) 實(shí)際干空氣需要量 /式中 空氣過(guò)剩系數(shù)，暫取為1.2。(3) 實(shí)際濕空氣需要量 /式中 由表6-21第五項(xiàng)查取的空氣中含飽和水汽量，/。(4) 廢氣量和廢氣組成完全燃燒時(shí)，廢氣中只有，和過(guò)?？諝庵袔氲?，故廢氣中各成分的量為： / / /式中 ，分別為煤氣中該成分的體積，%?？倧U氣量為： =0.4006+1.4453+4.1899+0.

55、1839=6.2179 /根據(jù)以上數(shù)據(jù)就可計(jì)算空氣過(guò)剩系數(shù)： 式中分別為廢氣分析中各成分的體積，%。將=1.21代入以上煤氣燃燒計(jì)算式中，可得到以下結(jié)果：=5.2969 /， =5.5427 /，=0.4006 /， =1.4435 /，=4.2246 /， =0.1930 /，=0.4006+1.4435+4.2246+0.1930=6.2617 /故在廢氣中的百分比為： =6.4%在廢氣中的百分比為： =23.05%在廢氣中的百分比為： =67.47%在廢氣中的百分比為： =3.08%2.7 焦?fàn)t的物料平衡與熱量平衡計(jì)算結(jié)焦時(shí)間與加熱煤氣參數(shù)見(jiàn)表2-5。大氣參數(shù)與其它溫度見(jiàn)表2-6。小煙道

56、及總煙道廢氣組成見(jiàn)表2-7。入爐煤與焦炭的工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表2-8。表2-5 結(jié)焦時(shí)間與加熱煤氣參數(shù)結(jié)焦時(shí)間h加熱煤氣孔板設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)際裝濕煤量t流量壓力溫度壓力溫度重度m3/hPaPa175391.5510731.24903250.47表2-6 大氣參數(shù)與其它溫度大氣參數(shù)入爐煤溫度焦餅中心溫度小煙道出口廢氣溫度蓄熱室走廊溫度荒煤氣溫度壓力Pa溫度相對(duì)濕度%前半個(gè)結(jié)焦周期后半個(gè)結(jié)交周期加權(quán)平均101325244722105032135747807767表2-7 小煙道及總煙道廢氣組成部位小煙道出口處總煙道組成正常加熱含量%6.042.925.24.1停止加熱含量%0.627.87表2-8 入

57、爐煤與焦炭的工業(yè)分析和元素分析項(xiàng)目工業(yè)分析%元素分析%組成水分灰分揮發(fā)分碳?xì)溲醯獞?yīng)用基干基干基可燃基符號(hào)入爐煤98.79.7627.6328.478.924.354.981.28焦炭12.831.201.27886.060.612.7.1 原始數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算(1) 加熱煤氣表流量換算成標(biāo)準(zhǔn)流量流量孔板設(shè)計(jì)參數(shù)：壓力(P)為4903 Pa，溫度(t)為25，水汽含量(f)為0.026，重度()為0.47，大氣壓力(P0)為101325 Pa加熱用焦?fàn)t煤氣工作狀態(tài)參數(shù)：表流量()為5391.5，壓力()為5107 Pa，溫度()為31.2，水汽含量()為0.0378則 =5342.5 (2) 空

58、氣過(guò)剩系數(shù)的計(jì)算小煙道處： 總煙道處： (3) 漏入燃燒系統(tǒng)的荒煤氣量 式中 總煙道廢氣空氣系數(shù)；停止加熱后干廢氣中含量，%；1荒煤氣燃燒后生成體積，/。2.7.2 物料平衡計(jì)算A.物料入方計(jì)算以1000kg入爐煤為計(jì)算基準(zhǔn)，入爐煤含水百分比W=9%(1) 入爐干煤量Gmkg/t(2) 入爐煤帶入水分GsB.物料出方計(jì)算(1) 全焦量GJ干基全焦率按煤的揮發(fā)分和焦餅溫度tJ相關(guān)式計(jì)算全焦量 (2) 無(wú)水焦油量GJY無(wú)水焦油產(chǎn)率 無(wú)水焦油產(chǎn)量 (3) 粗苯量粗苯產(chǎn)率 粗苯產(chǎn)量 (4) 氨量氨產(chǎn)率 式中b為氮轉(zhuǎn)變成氨的轉(zhuǎn)化系數(shù)，取為0.14。氨產(chǎn)量 (5) 凈煤氣量100kg干煤及其所生成的焦炭、

59、焦油、粗苯中的含碳量：干煤含碳量： 焦炭含碳量： 焦油含碳量： 粗苯含碳量： 凈煤氣產(chǎn)率為： =17.09%凈煤氣產(chǎn)量為： =(6) 化合水量化合水產(chǎn)率按煤中氧轉(zhuǎn)化為化合水經(jīng)驗(yàn)公式： 式中 裝爐煤中干基含氧量； a 轉(zhuǎn)化系數(shù)，取為0.39。則化合水量為: 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，列出物料平衡表見(jiàn)表2-9。表2-9 物料平衡表收入支出項(xiàng)目數(shù)值kg/t占濕煤 %項(xiàng)目數(shù)值kg/t占濕煤%干煤 Gm91091全焦 GJ686.43668.64入爐煤帶入水Gs909焦油 GJY33.913.39粗苯 9.790.98氨 2.0020.20凈煤氣 155.4915.55化合水 19.8381.98入爐煤帶入水G

60、s909.00差值2.5340.25合計(jì)1000100合計(jì)10001002.7.3 熱量平衡計(jì)算A.熱量收入計(jì)算(1) 加熱煤氣燃燒熱加熱煤氣低發(fā)熱量為=17918.5KJ/全爐每小時(shí)平均入爐煤量表示為，因?yàn)槿珷t炭化室孔數(shù)N為40孔，結(jié)焦時(shí)間為17h，每孔裝煤量為17.9t，則每小時(shí)裝煤量為：每噸入爐煤所需加熱煤氣量為：則加熱煤氣燃燒熱為：(2) 加熱用焦?fàn)t煤氣帶入的顯熱Q2加熱煤氣溫度加熱煤氣平均比熱為： =1.3831/（）式中 ，分別為煤氣中該成分的體積，%。焦?fàn)t煤氣在31.2時(shí)的飽合水含量為0.0464/，則加熱煤氣顯熱為： =(3) 漏入燃燒系統(tǒng)的荒煤氣的燃燒熱(4) 空氣帶入的顯熱