130万吨焦炭炼焦车间.docx

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1、武汉科技大学本科毕业设计摘要炼焦行业在国民经济中占据着重要地位。焦炉作为炼焦车间的主体结构，它的设计和研究有着重要的意义。本设计的内容是年产130万吨焦炭炼焦车间。配煤比为：肥煤20（安徽淮北），气煤40（安徽淮南），焦煤25（河南平顶山）和15的1/3焦煤（山东枣庄）。在配煤工段，本设计采用配合粉碎工艺，同时对配合煤的调湿工艺进行了讨论。炉型选择方面，本设计结合我院在焦炉设计领域的实际情况，采用技术最为成熟的WKD6050型捣固焦炉。炭化室有效容积为42.77m3，炭化室孔数根据焦炭年产量确定为255孔。焦炉采用高炉煤气加热，周转时间为24小时。本设计的重点内容是工艺计算，工艺计算包括物料衡

2、算、热量衡算、蓄热室计算、炉体水压计算、烟囱高度计算。经计算得出：蓄热室格子砖高度为2.56m，烟囱高度为120m。在熄焦方式上，本设计选择先进的干法熄焦。干法熄焦不仅能够提高焦炭质量，而且可以对红焦的热量进行回收利用。本设计，焦炭分为四级： 40mm，4025mm，2510mm，100mm。此外，本设计还对焦炉机械进行了选型和计算。关键词： 配煤； 捣固焦炉； 531 绪论1.1 焦化行业背景焦化工业是国民经济中的一个重要行业，已经历了一百多年的历史。它所以能发展到今天，其原因是焦化工业为钢铁工业提供了焦炭和燃气；为化学工业、医药工业、农业以及国防工业等国民经济部门提供了原料；对城市煤气化起

3、了促进作用。目前焦化工业已经发展到了相当高的水平。为了整顿炼焦行业规范，进一步推动中国的清洁生产，防止生态破坏，保护人民健康，促进经济发展，并为焦化企业开展清洁生产提供技术支持和导向，国家相继颁布了与炼焦行业相关的政策和法规。如：焦化行业准入条件、清洁生产标准 炼焦行业等。其他与炼焦行业相关的政策法规还有炼焦炉大气污染物排放标准、污水综合排放标准、中华人民共和国安全生产法、危险化学品安全管理条例和危险化学品生产储存建设项目安全审查办法等。 1.焦化行业准入条件（2008年修订）1 为促进焦化行业产业结构优化升级，规范市场竞争秩序，依据国家有关法律法规和产业政策要求，按照“总量控制、调整结构、节

4、约能（资）源、保护环境、合理布局”的可持续发展原则，特制定本准入条件。现摘录相关条例如下：1) 常规机焦炉：新建顶装焦炉炭化室高度必须6.0米、容积38.5m3；新建捣固焦炉炭化室高度必须5.5米、捣固煤饼体积35m3，企业生产能力100万吨/年及以上。钢铁企业新建焦炉要同步配套建设干熄焦装置并配套建设相应除尘装置。2) 焦化生产企业应同步配套建设煤气净化（含脱硫、脱氰、脱氨工艺）、化学产品回收装置与煤气利用设施。热回收焦炉同步配套建设热能回收和烟气脱硫、除尘装置。3) 焦化企业应严格执行国家环境保护、节能减排、劳动安全、职业卫生、消防等相关法律法规。应同步建设煤场、粉碎、装煤、推焦、熄焦、筛

5、运焦等抑尘、除尘设施，以及熄焦水闭路循环、废气脱硫除尘及污水处理装置，并正常运行。4) 主要产品质量1 焦炭 冶金焦应达到GB/T1996-2003标准；铸造焦应达到GB/T8729-1988标准；2 焦炉煤气 城市民用煤气应达到GB13612-92标准；工业或其它用煤气H2S含量应250mg/m3。5) 焦化生产企业应达到焦炭单位产品能耗标准（GB21342-2008）和以下指标：表1.1 项目常规焦炉热回收焦炉半焦（兰炭）炉综合能耗(kgce/t焦）165*1165*1260*1（内热）230*1（外热）煤耗（干基）t/t焦1.33*21.331.65吨焦耗新水m3/t焦2.51.22.5

6、焦炉煤气利用率9898水循环利用率%959595炼焦煤烧损率%1.5 注：*1综合能耗引用焦炭单位产品能耗标准（GB21342-2008）当电力折标系数为0.404kgce/KWH等价值时的现值标准，如采用电力折标系数为应为0.1229kgce/KWH的当量值时，155kgce/t焦；半焦（兰炭）炉的综合能耗标准相应调整，250（内热）、220（外热）。 *2适于装炉煤挥发份Vd=2427%。若装炉煤挥发份超出此范围时，当予以折算。热回收焦炉吨焦余热发电量：入炉煤干基挥发分为17时，吨焦发电量350KWh；入炉煤干基挥发分为23时，吨焦发电量430KWh 1.2 焦化行发展现状现阶段国外业主要

7、炉型有德国的卡尔-斯蒂尔式焦炉、奥托式焦炉；日本的新日铁M式焦炉；美国的考伯斯式焦炉。进入21世纪以来，国外具有代表性的煤高温炼焦技术主要有日本的SCOFE21炼焦新技术、欧洲炼焦技术中心开发的巨型炼焦反应器和美国的无回收焦炉炼焦技术。其代表炉型分别为21世纪高产无污染大型焦炉（SCOPE21）、单室炉系统（SCS）和美国阳光煤业公司炉型3。中国是世界焦炭生产大国，焦炭产量占世界焦炭产量的一半左右，已成为全球最大的焦炭生产和出口国。由此刺激了炼焦技术的快速发展，新建和改造焦炉数量直线上升，焦炉大型化比例显著提高；干熄焦、捣固炼焦、焦炉信息化改造、炼焦生产自动化等一批新技术得到推广和应用；扩大弱

8、黏煤利用、配煤专家系统、煤与不同添加物的共焦化以及改善焦炭热性质等应用型研究也取得了可喜的成绩。现阶段中国比较普遍采用JN型、JNX型焦炉。6米焦炉现已成为主导炉型，另外，我国大型钢铁企业武汉钢铁公司、太原钢铁公司和马鞍山钢铁公司已签约引进德国7.63m超大容积焦炉，现均已投产。1.3 捣固炼焦简介1.3.1 基本原理捣固炼焦，一般是用高挥发份弱黏结性或中等黏结性煤作为炼焦的主要配煤组分，将煤料粉碎至一定细度后，用机械捣固成煤饼，送入焦炉炭化室内炼焦4。1.3.2 捣固炼焦技术优势1) 节约资源2) 提高焦炭质量3) 保护环境4) 技术经济 随1.6 设计的内容本设计的内容包括备煤方案、焦炉选

9、型及结构、焦炉工艺计算、焦炉设备选择、车间布置和生产辅助设施。2 原料与产品2.1 我国炼焦煤资源与煤质特点煤炭是我国储量最多、分布最广的不可再生战略资源。根据全国第三次煤炭资源预测与评价，我国煤炭资源总量约5.57万亿吨，居世界第一。我国炼焦煤品种虽然齐全，但分布很不平衡，储量最大的气煤(包括1/3焦煤)占我国炼焦煤储量的57，肥煤、焦煤、瘦煤加到一起也不到炼焦煤储量的50。具体的比例分布为：肥煤14.46；焦煤16.89；瘦煤12.38；而且这些储量中高硫(S2)的肥、焦、瘦煤分别占本煤种的48.0、29.6和56.64；即有一半的肥煤和瘦煤是高硫煤，1/3的焦煤是高硫煤56。炼焦煤的特性

10、主要包括煤的变质程度、岩相组成、黏结性、化学成分以及煤的可选性等。总体而言，我国目前主要矿区生产的洗精煤，其硫分、灰分以气煤(包括1/3焦煤)为最低，焦煤的灰分为最高，肥煤的硫分为最高。在煤岩组分中，镜质组含量以肥墨煤最高，其他煤种相近，煤的可选性以气煤为最好。焦煤的可选性差，煤的硬度以气煤(包括部分l/3焦煤)为最高，较难破碎，肥煤最易破碎7。2.3 配煤方案煤种来源工业分析项目（%）MadAdVdafSt,dQgr,adGY气煤安徽淮南0.858.2537.000.6235.47015肥煤安徽淮北0.809.1225.030.5835.881251/3焦煤山东枣庄1.111.4423.58

11、0.5135.67216焦煤河南平顶山0.949.5121.640.6635.77414配合煤0.919.2228.750.6135.673.516.9表2.3 煤的元素分析煤种来源元素分析项目（%）CdafHdafNdafOdafSt,ad气煤安徽淮南83.795.561.517.460.61肥煤安徽淮北87.945.131.544.820.571/3焦煤山东枣庄85.755.251.476.820.50焦煤河南平顶山89.124.961.503.630.65配合煤86.255.281.515.880.602.3.3 选用的原料煤性质以及相应的配合煤质量2.3.3.1 原料煤性质1 气煤质量

12、分析气煤的粘结性较弱，挥发分高，在加热时，产生的胶质体热稳定性差、粘度小、流动性强，在结焦过程中分解出大量煤气并使煤料收缩，固化的部分较少。因此，多用气煤炼焦时，有减小煤的膨胀压力和增加化学产品产率的优点。我国气煤埋藏量大，在配煤中应尽量多用气煤。2 肥煤质量分析肥煤具有很强的粘结性，受热时能产生大量流动性大、热稳定性好的胶质体。用肥煤炼成的焦炭熔融良好，横裂纹多，气孔率高。所以，肥煤是配煤中的重要成分。肥煤加热时能产生大量胶质体，其热稳定性比较好，粘度不大。在炼焦煤中以肥煤的粘结性为最好。肥煤单独炼焦时所得焦炭横裂纹多，气孔率高，在焦饼根部有蜂窝状焦，焦炭易成碎块。但是，用肥煤炼出的焦炭熔融

13、性好。肥煤的结焦性不如焦煤。3 1/3焦煤的质量分析1/3焦煤具有灰分低、硫分偏高，挥发分高、黏结性强、结焦性较差的特点。其中官桥1/3焦煤的Rmax在80%左右。变质程度偏年轻，巳经接近气煤，挥发分高。4 焦煤的质量分析焦煤具有硫分低、结焦性能好、变质程度偏年轻（Rmax在1.2%1.3%之间）的特点，并且混洗现象比较严重，质量波动大9。2.3.3.2 配合煤质量根据青岛焦化制气有限公司张玉国等工程师在采用捣固焦炉生产铸造焦验10中论证的配合煤最佳指标：在28%左右； G在65以上； y值在1020mm之间。根据表2.2煤的工业分析得：=28.75%，G=70.26，y=14.35mm。 可

14、以看出，以上配合煤参数较好的符合了程启国工程师提出的配合煤最佳指标。2.4 原料煤、蒸汽、电、水、煤气的年耗量2.4.1 原料煤的年耗量 焦炉炭化室孔数的确定干全焦年产量计算公式： （2.1） 式中，干全焦的年产量，=130万t/a； 炭化室孔数； 炭化室有效容积，本设计焦炉（后面论证），=炭化室有效长度炭化室有效高度炭化室有效宽度=15.145.650.50=42.77/孔；干煤堆比重，本设计取1.1t/；焦炉周转时间，本设计=24h；全焦率，根据后面的热量衡算，入炉煤干燥基全焦率=76.57%；0.95减产系数； （2.2） n取整为110孔，则干全焦年产量 原料煤的年耗量的确定 年消耗干

15、煤量188.89万吨设定原料煤的水分为8%，则原料煤的年耗量为：205.3万吨2.4.2 蒸汽，电，水，煤气的年耗量 蒸汽的年耗量蒸汽主要用于清扫集气管，消耗指标为0.002m3/t（干煤） 电的年耗量生产吨干焦的耗电量为25kWh/tkWh/t 水的年耗量设计采用干法熄焦,故耗水量主要来自水封及装煤孔盖密封等用水，为0.005/t（干煤） 煤气的年耗量本设计焦炉采用焦炉煤气加热，根据后面的热量衡算，吨入炉干煤需要的干焦炉煤气量为133.26 m3故年耗湿焦炉煤气量为：2.5 焦炭质量估计，全焦及各级焦炭年产量2.5.1 焦炭质量估计根据谢海深等在焦炭质量预测模型的研究11中提出的用配合煤质量

16、预测焦炭质量的公式： =-2.23875+1.57222(煤) （2.3） =0.047597+0.755182(煤) （2.4） =126.147-2.104+0.144G （2.5） =12.794+ 0.452-0.243G （2.6） 配合煤：=9.22%； =0.57%； =25.86%； G=70.26 焦炭：= -2.23875+1.57222(煤)= -2.23875+1.572229.22=13.26% =0.047597+0.755182(煤)=0.047597+0.7551820.57=0.48% =126.147-2.104+0.144G=126.147-2.10426

17、.93+0.14470.05=81.86 =12.794+0.452-0.243G=12.794+0.45226.93-0.14470.05=7.41 计算结果表明:达到二级高炉焦质量标准，、达到一级高炉焦质量标准。2.5.2 全焦及各级焦炭年产量 全焦年产量因本设计采用的是干熄焦，拟定焦炭水分为1%全焦年产量为 各级焦炭年产量本设计焦炭分级为：40mm；4025mm；2510mm；100mm根据焦化设计参考资料12表2.4 各级焦炭产率分级范围产率，%备注全焦7476对干煤40mm86对干全焦4025mm7同上2510mm2.5同上100mm4.5同上根据上表可得各级焦炭（干基）年产量为：8

18、0毫米：105.4720%=21.09万吨40毫米：105.4786%=90.70万吨4025毫米：105.477%=7.38万吨2510毫米：105.472.5%=2.64万吨100毫米：105.474.5%=4.75万吨2.6 出炉煤气组成，净煤气年产量 出炉煤气组成表2.5 出炉煤气组成（体积，%）焦油气粗苯氨硫化氢54%28%2%5.5%2.6%0.7%5%0.0245164 净煤气年产量根据后面的物料衡算，吨入炉煤所产净煤气量为136.23kg/t净煤气年产量为 3 备煤工艺概述3.1 备煤工艺流程的选择备煤工艺包括来煤接受、贮存、倒运、粉碎、配合和混匀等工序。备煤工艺大体分为配合粉

19、碎（先配煤后粉碎）和分别粉碎（先单种煤分别粉碎再配煤）二者在煤的接受和贮存基本上是相同的，但在煤的配合与粉碎上则有先后顺序的差别。 配合粉碎工艺流程优点：工艺过程简单，布置紧凑，操作方便，粉碎机后亦不再需要混合设备。缺点：当各原料煤的硬度差别较大时，对焦炭质量有一定的影响。 分别粉碎的工艺流程优点：各单种煤的粉碎细度可按其性质和要求进行调节，从而达到改善焦炭质量的目的。缺点：工艺过程复杂，需要多台粉碎机。在配煤以后还需设有混合设备。考虑各单种原料煤的硬度差别不大，为了简化流程，减少投资，故本设计选择配合粉碎工艺流程由于来自平顶山地区的煤含水分较多，为达到本设计捣固炼焦所需9%的入炉水分，还要考

20、虑煤的干燥，故还应加设煤调湿设备。3.2 备煤车间的工段组成和平面布置 备煤车间工段组成包括收煤工段、破碎工段、配煤工段、粉碎工段和贮煤塔。 备煤车间平面布置 备煤车间布置在焦炉的焦侧优点：贮煤场到煤塔的胶带输送机长度较短，备煤和筛焦的铁路线可以集中，车间比较紧凑，操作管理较为方便。缺点：筛焦楼离炼铁车间较远，增大了往炼铁厂运送焦炭的距离。 备煤车间布置在焦炉的机侧优点：筛焦楼靠近炼铁厂，往炼铁厂运送焦炭的距离较短。缺点：化产车间夹在备煤和焦炉中间，因而增大了粉碎机室到煤塔的运输距离。 备煤车间与焦炉混合布置优点：整个工厂比较集中紧凑。缺点：各个车间，特别是炼焦车间发展受到限制，备煤车间也比较

21、分散，维护管理不便。因本设计焦化厂焦炉与钢铁厂距离较远，布置方式对焦炭运输距离影响很小。故本设计采取焦炉焦侧的布置形式。本设计备煤车间平面布置见图3.2。3.3 备煤车间主要设备的选择和计算 受煤设备的选择根据焦化厂的生产实践，按照工厂规模，一次进厂车辆数、允许的卸车时间以及各种卸车设备的技术性能，在焦化厂内推荐采用如表3.1中所示的几种受煤装置。本设计为年产量130万吨焦炉，要求卸料量较大，应采用翻车机卸料更合理。所以本设计采用KFJ-2A型三支座转子式翻车机卸料。 煤场设备及辅助设备的选择 堆取料设备：根据工厂规模和国内现有贮运设备的种类和性能，年产量90万吨的焦化厂采用堆取料机或大跨度装

22、卸桥进行堆取料较宜。但是大跨度装卸桥，均为间歇作业，与堆取料机相比，有生产能力低、设备重量大、基建费用高等缺点。故本设计采用堆取料机进行煤料的堆取。选取堆料机型号为：DQ5030，图3.3 贮煤场 辅助设备：在机械化贮煤场中，为了配合贮运设备进行辅助作业，以提高贮运设备的工作效率，都增设推土机来辅助作业。 其他辅助设置：推土机库、工人休息室、调度室等。 贮煤场容量及长度计算 贮煤场容量原料煤的年耗量为205.3万吨/年；平均每天焦炉用煤量为 205.3/365=0.562万吨设贮煤场容量按15天焦炉用煤量考虑，则其容量为 0.56215=8.43万吨本设计将贮煤场容量设定为9万吨 贮煤场长度根

23、据焦化设计参考资料12，贮煤场长度可用下式计算： （3.1） L贮煤场的堆煤总长度，m；Q要求贮煤场的操作容量，为90000t；K贮煤场的操作系数，一般取0.7；n沿贮煤场全长方向的主煤堆数。当煤场使用堆取料机时，为简化计算，n取煤种数；故本设计n为5；h煤堆高度，取13m；c相邻煤堆底边的间距，取2m；在每米主煤场的长度内，主煤堆和副煤堆的总堆煤量；按=0.8h(l-h)得，=+2=0.8h(-h+20.8h(-h)=0.813(50-13)+20.813(35-13)=384.8+457.6 =842.4t/mm考虑到贮煤场因其他因素所需的长度 =37m，=30m；故贮煤场长度为m 配煤设

24、备 自动配煤装置本设计采用配煤盘配煤，它是最常用的配煤设备。其优点是调节手段多，操作方便，维护简单，对粘结性煤适应性强。缺点是设备笨重，耗电多，刮板上易挂杂物影响配煤精度。本设计的自动配煤装置见图3.4图3.4 自动配煤装置1配煤盘； 2称量胶带输送机； 3传感器； 4显示仪表装置 配煤槽的个数及容量根据焦化设计参考资料，不同规模焦化厂的配煤槽个数及容量如下：表3.2 不同规模焦化厂的配煤槽个数及容量规模万吨焦炭年直径米数量个容量吨/1个槽适用煤种数1020646200340607673504908785005120810125005180812145006180101012800627010

25、12148006表3.3 配煤槽、配煤盘与胶带输送机的关系尺寸配煤槽径/m胶带输送机带宽/mm配煤盘直径，D/mmA/mmB/mmC/mmK/mmH/mm810002000150100055010002500本设计取配煤槽的个数为12个，容量为500吨/1个槽，配煤槽直径为8m。对水分适应范围较大12%14%耗电量，kwh/t煤0.81.41.82.62.63.11.83.1设备重量轻较重重较重破碎比40252525转子外缘线速度，m/s46705073.67062投资少较多多多4 炼焦车间工艺方案4.1 炼焦生产工艺选择1） 加热煤气和空气供入方式焦炉加热煤气和空气供入方式有侧入式和下喷式两

26、类。侧入式焦炉加热焦炉的富煤气由焦炉机、焦侧位于斜道区的水平砖煤气道引入炉内，空气和贫煤气从废气盘和小烟道由焦炉侧面进入炉内。下喷式焦炉加热用的煤气（或空气）由焦炉下部垂直地进入炉内。侧入式的供气方式较为复杂，且对焦炉的炉体的砌筑要求更高，故本设计采用下喷式的加热煤气和空气供入方式8。2）燃烧室火道型式燃烧室立火道型式有水平式和直立式两大类，本设计采用直立火道型式。直立火道按上升气流和下降气流的组合方式，可分为两分式、四分式、过顶式和双联式。本设计采用双联火道型式。3） 高向加热均匀方式焦炉高向加热均匀性的方式主要有高低灯头、不同炉墙厚度、分段加热和废气循环等四种方式。高低灯头采用相临火道不同

27、高度的煤气灯头，以改变火道内燃烧点的高度，从而使高向加热均匀，此法仅限于富煤气加热，自斜道来的空气易将高灯头下部砖缝中沉积碳烧掉，造成串漏；采用不同厚度的炉墙，即靠加厚炭化室下部炉墙的厚度，向上逐渐减薄炉墙的办法，影响上下的传热量以实现高向加热均匀，这种办法使炉墙的砌筑较为复杂；分段加热是将贫煤气和空气沿立火道隔墙中的孔道，在不同高度处进入火道，使燃烧分段，这种措施可使火焰拉得长，并通过孔道出口的断面调整高向加热，但火道的结构比较复杂；废气循环是将下降火道的部分燃烧废气，提高立火道隔墙下部的循环孔，抽回上升立火道，形成炉内循环，以稀释煤气和降低氧的浓度，从而减缓燃烧速度，拉长火焰，这种方式结构

28、简单，且有按加热煤气的进入量自动调节循环废气量的功能。比较以上几种方式，本设计采取废气循环的措施。4） 气流调节方式焦炉加热气流的调节方式有上部调节式和下部调节式。上部调节式焦炉采用从炉顶更换立火道底部烧嘴调节富煤气量，更换或拨动斜道口调节砖调节贫煤气量和空气量。下部调节焦炉从焦炉底部更换煤气支管上的喷嘴火硝烟到顶部箅子砖孔开度来调节煤气量或空气量。下部调节方便，操作环境较好。故本设计采用下部调节方式。综上所述，本设计采用WKD6050型捣固焦炉。特点为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷的单热式焦炉，是在总结焦炉多年生产经验的基础上设计的炉型，它在结构上作了许多改进，使炉体坚固严密，加热均匀，焦

29、炉的操作环境和劳动条件得到较大改善。我国大型捣固焦炉的锥度一般较小，这里我们取炭化室的锥度为20mm，则炭化室机侧宽度为490mm；炭化室焦侧宽度为510mm。本设计采用WKD6050D型焦炉，其详细参数如表4.2所示。表4.2 焦炉详细参数公称规模130万t/a冶金焦炭化室孔数2 55炭化室尺寸（长宽高）15980 mm 500 mm 6000 mm煤饼尺寸（长宽高）15140/14900 mm 460 mm 5650煤饼堆密度1.1t/m3煤饼堆密度43.17t成交率78.99%周转时间24h炭化室中心距1410mm炭化室锥度20mm立火道个数32立火道中心距480mm4.5 炉组布置，炉

30、间台、炉端台的尺寸及各层空间的利用4.5.1 炉组的布置炉组的布置要求有以下这些方面： 炉组布置应确保焦炉安全持续生产，满足施工要求，认真搞好环境保护，注意节约用地和基建投资，并考虑到分期建设或扩建的可能。 焦炉基础要求有良好的地址条件，以防止焦炉产生不均匀沉降；焦炉应尽量避免建在滞水地段，当地下水位很高且采取烟道排水不能解决问题时，应在焦炉基础范围内采取降低水位的措施。 两座焦炉组成一个炉组，在两座焦炉之间设一个煤塔。同一炉组的焦炉应布置在同一中心线上，焦炉区域采用同一土标高。 焦炉的布置应尽量避免炭化室中心线与主导风向平行，以防“穿堂风”造成出焦操作困难和降低炉温。 两座焦炉配备一套熄焦设

31、施，熄焦设施应布置在炉组端部。 焦炉烟囱的位置根据地形特点和焦化厂总体布置而定，可布置在焦炉的机侧或焦侧。当布置在机侧时，必须在建筑物边界线之外，并应错开煤塔上煤的胶带机通廊和转运站。当布置在焦侧时，应与焦台、运输胶带通廊以及铁路运输线统一考虑。 焦炉炉组的两端应设炉端台。 焦炉与煤塔之间应设煤塔炉间台4计氨水管道设有清扫集气管支管。 蒸汽管道布置蒸汽管道连接在上升管上部，并配置有蒸汽阀门。蒸汽管道的作用是：用于无烟装煤；焦炉开工时，用于回炉煤气管道及吸煤气管道驱赶空气。4.7 干熄焦装置本设计采用干法熄焦，湿熄焦设备在干熄焦装置检修时备用。4.7.1 干熄焦简介 所谓干熄焦，是相对湿熄焦而言

32、的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方式。在干熄焦过程中，红焦从干炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。干熄焦在节能、环保和改善焦炭质量等方面优于湿熄焦14。4.7.2 干熄焦流程干熄焦系统主要由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车及焦罐台车、焦罐、一次除尘器、干熄焦锅炉系统、循环风机、除尘地面站、水处理系统、自动控制系统、发电系统等部分组成。干熄焦流程如下图所示4.8

33、.2 煤塔有效贮量本设计煤塔的有效贮量为焦炉24小时的用煤量即：42.771.11105687t5 工艺计算5.1 炭化室物料衡算物料衡算中用到的入炉煤参数见表5.1：表5.1 入炉煤参数（W=9%）项目参数26.1028.758.489.2278.515.381.20物料平衡是根据物质不灭定律进行计算的。炭化室的物料衡算指进入炭化室的的原料煤为入方，炼焦的各种产品焦炭及其他化工产品为出方进行衡算。进行物料衡算是炼焦车间设计最基本的依据，也是确定各种设备操作负荷和经济估算的基础15。 物料平衡的入方物料平衡的入方包括入炉煤量，入炉煤带入的水分，以及漏入炭化室的空气量 入炉煤量入炉煤量指每孔炭化

34、室的装煤量或整座焦炉每小时的装煤量。物料平衡的计算基准是吨入煤量（）。物料平衡入方的干煤量（）按下式计算： ，kg； （5.1）式中，1000物料平衡计算的基准数； 入炉煤的水含量 入炉煤带入的水量=1000-910=90kg 吸入炭化室的空气量当集气管压力保持正常数值时，在整个结焦过程中，炭化室内均为正压，所以空气及燃烧系统产生的废气不容易漏入炭化室中。在物料平衡计算中可以不予考虑。 物料平衡的出方 全焦量全焦量指包括粉焦在内的不同粒度焦炭的总和，其计算式如下： =1000=，kg （5.2）式中，入炉煤收到基全焦率； 入炉煤干燥基全焦率 由煤中挥发分和成焦率的一元线性回归式得16： =94

35、.884-0.7015 Vd (5.3) 入炉煤的干基挥发分，=26.10,%； =94.884-0.701526.10=76.57,% GJ=91076.57%=696.79kg/t 焦油量焦油量可按下式计算： ，kg （5.4）式中：入炉煤收到基焦油产率； 入炉煤干燥无灰基焦油产率； 入炉煤收到基灰分，=8.48,%入炉煤=28.75，%，当入炉煤=1830%时，采用下式进行计算： （5.5）=-18.36+1.5328.75-0.02628.752=4.14% 粗苯量粗苯量可按下式计算： ，kg （5.6）式中：粗苯量，kg；入炉煤收到基粗苯产率；入炉煤干燥无灰基粗苯产率目前多用下式进行

36、计算： （5.7） 氨量对于氨的回收，国内主要有生产硫氨和氨水两种工艺流程。故在物料衡算中均应换算成纯氨量。氨是由煤含氮化合物转化而成的。氨量一般可按下式计算： ，kg （5.8）式中：入炉煤收到基氨的产率； 入炉煤干燥基氨的产率经研究证实，煤在炼焦过程中氮量有1216%转化成氨，故氨的产率可用下式计算： （5.9）式中：b煤中总氮量转入氨中的转化系数，可取0.120.16，本设计b取0.15； 入炉煤干躁基氮含量，=1.20； 17氨的分子量； 14氮的分子量；=0.22=2.00kg/t 净煤气量a算法：净煤气量可用下式计算： （5.10）式中：入炉煤收到基净煤气产率，%； 入炉煤干燥基净

37、煤气产率，%。 可用入炉煤挥发分含量求得：=K (5.11) K与入炉煤性质有关，一般配合煤取3.1,=14.97 =136.20kg/tb算法：净煤气量可用下式计算：式中：入炉煤收到基净煤气产率； 入炉煤干燥基净煤气产率 可用碳平衡求得，以焦炭、煤气、焦油和苯中碳总量等于煤中的碳量为基础。 （5.12）式中：n入炉煤的损耗系数，可取0.981.00，设为0.99； 100kg入炉干煤所含碳量，由入炉煤=78.51得，=78.51kg； 100kg入炉干煤炼成的焦炭中的含碳量，由全焦率与焦炭中的固定碳含量求得，干焦中固定碳的含量为86.26%，则 =10086.26%78.99%=68.14

38、kg 100Kg干煤所得焦油中含碳量，焦油含碳量一般可取86%， 已知=3.82，=3.44 = 10086%3.44%=2.96 kg 100kg干煤所得粗苯中含碳量，粗苯中的含碳量一般可取91.2%已知=1.04，=0.94=0.86kgH2，CO2，N2，CO，O2，CH4，CmHn分别为净焦炉煤气中相应组成的体积含量，H2=58%，CO2=2.4%，N2=4.5%，CO=6.5%，O2=0.6%，CH4=25%，CmHn=3%标准状态下净煤气密度，一般可按下式计算： =0.467（5.13）=12.30=111.92 kg通过后面的计算进行比较，因为取第b种算法误差很大，故取第a种算法

39、。即： Gmq=136.20kg/t 水量 水量包括入炉煤带入的水量和炼焦过程中煤中的氢和氧化合而得的化合水两部分。入炉煤带入的水量与物料平衡计算中入方的数值相同。化合水量可按下式计算： （5.14）式中，干基化合水产率，可按下面的经验式求得： （5.15）a煤中总氧量转化成化合水的转化系数，一般可取0.30.5，本设计取0.4 入炉煤干基含氧量，=5.38；18水分子量；16氧原子量=2.42=22.04kg入炉煤带入的水量=90kg 差值支出物料总和 =991.17kgDG=SG-G=1000-991.17=8.831%表5.1 物料平衡表5.2 焦炉热量衡算 热量衡算的依据和前提焦炉热量

40、平衡的测定和计算是在物料平衡的基础上，根据能量守恒定律进行的，也就是说供给焦炉的总热量（DQ）等于焦炉支出的总热量（）。即 DQ=上述等式的成立，必须考虑以下两个前提： 焦炉热平衡的测定值必须是焦炉正常生产的真实反映； 在焦炉热平衡的测定和计算中，不考虑入炉煤在炼焦过程中碳氢化合物的分解和聚合的热效应。 热平衡收入项计算加热用煤气的热量包括加热煤气的燃烧热和显热两部分。本设计中焦炉采用焦炉煤气加热。 加热煤气的燃烧热（Q1）加热煤气燃烧热是吨入炉煤所需加热煤气量与加热煤气低发热量的乘积。设吨入炉煤所需要加热煤气量为V m3/t，加热煤气低发热量（）。表5.2 加热煤气（干基）的组成组成CO2O

41、2COCH4CmHnH2N2%2.400.406.0025.52.2059.54.00干焦炉煤气的低发热量 ：= 0.01(2.4068216+6.0012644+59.510802+25.535831）=17960 kJ/m3故加热煤气的燃烧热 Q1=V=17960V =17960V kJ/t 加热煤气带入的显热（Q2）Q2=Vcmqtmq+VH2Odcsqtmq （5.16）式中，tmq加热煤气的入炉温度，； cmq0 tmq温度内加热煤气（干）的平均比热，kJ/(m3)； csq0 tmq温度内水分的平均比热，kJ/(m3)； H2Od干煤气中水分的含量。本设计中，tmq取20，查焦炉的物料平衡与热平衡附表3得，干焦炉煤气的含水量为0.0