(煤焦化)焦化厂炼焦工艺知识汇总(炼焦生产实用技术)

（煤焦化）

焦化厂炼焦工艺知识汇总(炼焦生产实用技术)

目录

1、炼焦工艺流程图 (4)

2、炉体的结构 (4)

3、装煤和出焦 (4)

4、熄焦 (5)

5、筛焦 (6)

6、焦炉温度制度 (6)

6.1 标准温度与直行温度 (6)

6.2 橫排温度 (7)

6.3 边火道温度 (7)

6.4 蓄热室顶部温度 (8)

6.5 小烟道温度 (8)

6.6 炉顶空间温度 (8)

6.7 焦饼中心温度 (9)

7、焦炉压力制度 (9)

7.1 集气管压力： (9)

7.2 看火孔压力： (9)

7.3 蓄热室顶部吸力： (9)

7.4 分烟道吸力： (9)

8、焦炭质量要求 (9)

8.1焦炭水分（Mt）： (10)

8.2焦炭灰分（Ad）： (10)

8.3焦炭挥发分（Vdaf）： (10)

8.4焦炭的固定碳（Fc）： (11)

8.5焦炭的粒度： (11)

8.6焦炭的机械强度： (11)

8.7焦炭的物理化学性质 (12)

9、高炉冶炼对焦炭质量的要求 (14)

表：冶金焦炭的质量标准： (15)

10、对焦炭的质量控制 (16)

10.1影响冶金焦炭质量的因素 (16)

10.2焦炭整粒： (19)

10.3干熄焦主要技术参数与指标： (19)

表：主要技术参数与指标。 (20)

10.4配型煤炼焦: (22)

1、炼焦工艺流程图

2、炉体的结构

炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区和炉顶区组成。炭化室是煤隔绝空气干馏的地方；燃烧室是煤气燃烧的地方，每一个燃烧室有32个火道组成；斜道区位于蓄热室与燃烧室之间，是连接两者的通道。

蓄热室位于炉体的下部，其上经斜道同燃烧室相连，其下经废气盘分别同烟道、贫煤气管道和大气相同。

蓄热室用来回收焦炉燃烧废气的热量并预热贫煤气和空气。

炉顶区是指炭化室盖顶砖以上的部位，设有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔及拉条沟等。

3、装煤和出焦

装煤要求装满、装实、装平和装匀。装煤不满不仅影响焦炭产量，且使炉顶空间温度升高，加速粗煤气的裂解和沉积炭的形成，易造成推焦困难和堵塞上升管。

但装煤也不宜过满，以防堵塞装煤孔，使粗煤气导出困难而大量冒烟冒火，装煤过满还会使上部供热不足而产生生焦，这两种情况都会影响焦炭质量。

装实不但可以增加装煤量，还有利于改善焦炭质量。装平，以利于粗煤气的畅通导出。装匀，以保证焦炭产量和炉温稳定。

出焦，出焦前要先观察焦饼收缩和成熟情况，推焦过程中时刻注意推焦电流的变化，出现推焦困难后要组织原因分析。

装煤和出焦要严格按计划进行。为评定推焦操作的均匀性，用推焦计划系数K1和推焦执行系数K2。

K1=(M－A1)/M；M班计划推焦炉数；A1计划与规定结焦时间相差大于±5min的炉数。

K2=(N－A2)/N；N班实际推焦炉数；A2计划与规定结焦时间相差大于±5min的炉数。

反应整个焦炉操作管理水平的指标：K3系数。K3=K1×K2。

每次推焦后，应清扫炉门、炉框、保护板、小炉门等上的积炭和焦油渣，以确保炉门严密。

4、熄焦

分干法熄焦和湿法熄焦。湿法熄焦主要要注意控制焦炭水份。接焦要均匀，喷洒要均匀，熄焦时间要严格按规定执行，熄

焦后熄焦车应停留30s，在焦台上应尽可能多停留一段时间。

干法熄焦是用惰性气体氮气来将焦炭熄灭并冷却，同时将惰性气体回收的热量传给蒸汽锅炉用于发电。

干法熄焦可大大改善焦炭质量。这是由于焦炭在干熄过程中缓慢冷却，降低了内部的热应力，网状裂纹减少，气孔率低，因而机械强度提高，真密度也增大。

此外，干熄焦过程不发生水煤气反应，焦炭表面有球状组织覆盖，内部闭气孔多，故耐磨性改善，反应性降低。

干熄过程中料层相对运动，增加了焦块间的相互摩擦和碰撞，起到了焦炭的整粒作用，故块度均匀性提高。

焦炭在预存室中保温相当于在焦炉中的焖炉，进一步提高了焦炭成熟度，使其结构致密化，也有利于降低焦炭的反应性，提高强度。

5、筛焦

要保证筛分效率，供料连续均匀，筛板经常检查，不堵眼、筛板不损坏。炉前焦库、筛焦楼保持高料位。

6、焦炉温度制度

6.1 标准温度与直行温度

焦炉燃烧室的火道数量较多，为了均匀加热和便于检查、控制，每一个燃烧室的机、焦侧各选择一个火道作为测温火道，其温度分别代表机、焦两侧温度，这两个火道称为测温火道和标准

火道。其所测得的实际温度称为直行温度。

为保证全炉各燃烧室温度均匀，各测温火道温度与同侧直行温度的平均值不应超过±20℃，边炉相差不超过±30℃，超过此值的测温火道为温度不合格火道，并以均匀系数K均表示：K均=［(M－A机)+(M－A焦)］/2M ；

M焦炉燃烧室数；

A机、A焦：机、焦侧测温火道温度不合格数。

直行温度不但要求均匀，还要求直行温度的平均值保持稳定，并用安定系数K安考核。

K安=〔2N－(A＇机+A＇焦)〕/2N ；

N直行温度的测量次数；

A＇机、A＇焦：全炉机、焦测直行平均温度与加热制度规定的该测标准温度相差超过±7℃的测量次数。

6.2 橫排温度

同一燃烧室的各火道温度，称为横排温度。每一个燃烧室各火道温度，应当由机侧向焦侧逐渐增高，要求从机侧第2火道至焦侧第2火道的温度均匀上升。

横排温度均匀系数=(考核火道数-不合格火道数)/考核火道数。

6.3 边火道温度

燃烧室两端的炉头火道，由于散热量大，温度较低。为防止

炉头焦炭不熟，以及装煤后炭化室头部降温过多，引起炉砖开裂变形，一般要求边火道温度低于标准温度的值在100℃以内。为评定炉头温度的好坏，要求每一个炉头温度与该侧炉头平均温度差不超过±50℃。

6.4 蓄热室顶部温度

为防止因蓄热室高温而将格子砖烧熔，应严格控制蓄热室温度。对于硅砖蓄热室，其顶部温度应控制在1320℃以下。

在一般情况下，蓄热室的高温事故应不容易发生，但是，当炭化室窜漏，荒煤气被抽到蓄热室内燃烧，砖煤气道煤气漏入蓄热室内燃烧，立火道煤气燃烧不充分，继续到蓄热室燃烧以及废气循环发生短路等，仍可能引起蓄热室高温事故，特别是当炉体衰老时容易出现上述情况。

故应加强对蓄热室温度及串漏忣况的检查监督。(一般低于立火道温度150℃)。

6.5 小烟道温度

小烟道温度即废气排出温度，它决定于蓄热室格子砖型式、蓄热面积、炉体状态和调火操作等。

6.6 炉顶空间温度

炉顶空间温度是指炭化室顶部空间荒煤气温度。顶空间温度应控制在800±30℃，且不应超过850℃。炉顶空间温度与装煤、平煤、调火操作以及配煤比有关。它对化产品产量与产率以

及炉顶石墨的生长有直接关系。

6.7 焦饼中心温度

焦饼中心温度是焦炭成熟的指标。焦饼中心温度要达到1000±50℃时焦饼已成熟。

7、焦炉压力制度

7.1 集气管压力：

是根据吸气管正下方炭化室底部压力在结焦未期不低于5Pa 来确定的。

7.2 看火孔压力：

看火孔压力应保持在-5Pa～+5Pa。如果看火孔压力过大，不便于观察火焰和测量温度，而且炉顶散热也多；如果压力过小即负压过大时，冷空气被吸入燃烧系统，使得火焰燃烧不正常。7.3 蓄热室顶部吸力：

蓄热室顶部吸力大于30Pa。

7.4 分烟道吸力：

分烟道吸力的波动会直接影响蓄热室顶部吸力，因此，控制的分烟道吸力大小应尽量使蓄热室顶部吸力稳定。

8、焦炭质量要求

8.1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，一般湿熄焦要求焦炭水分控制在4—6%。

8.2焦炭灰分（Ad）：

焦炭主要组成是碳和灰分，焦炭含碳愈高则含灰就愈少，在高炉冶炼中灰分是有害物质，吸收热量变成炉渣排出。也就是说焦炭中的灰分越高，炼铁的焦比就越高。

一般焦炭灰分波动1%，高炉的焦比要波动2.5—3.0%，焦炭灰分的高低，主要取决于原料煤的灰分，煤的灰分在炼焦过程中也是完全转入焦炭中，另外在炼焦生产过程中混入杂质和炼焦不良操作，也会增加焦炭中灰分，炼铁要求焦炭中灰分愈少愈好。

8.3焦炭挥发分（Vdaf）：

焦炭挥发分是焦炭被二次加热后，气态析出物的含量，这种含量取决于煤料的变质程度和焦饼最终温度，一般将焦炭挥发分视作焦炭成熟程度的标志。

但也不能完全作成熟标志，就是焦饼完全成熟时焦炭的挥发分也含有1.0%左右，这是因为成熟的焦炭它可以吸附CO和O2，在试样干燥后，仍会吸收空气中水气，这些少量水气也是挥发

分。

在炼焦过程中，未被挥发出来的C、H化合物是极少的，因为在一定温度下，C、H化合物各种形态必然以挥发分析出，冶金焦新国标规定：Vd≤1.8%。

8.4焦炭的固定碳（Fc）：

焦炭的固定碳是煤经过高温干馏后残留的固态可燃物质，它是焦炭中的主要可燃成分，含碳（C）愈高就表明焦炭热值愈高，使用价值就愈大，它的工业分析计算方法：

Fc=100-（Vd+Ad）%；

8.5焦炭的粒度：

焦炉生产出的焦炭，经过筛焦系统分级后，应达到

GB1996—2003标准，焦炭块度种类要求即：

>60mm 大块焦，

>40mm 大中块焦，

25—40mm中块焦。

各级产品具有不同粒度组成。高炉用主要是>25mm的冶金焦，所谓冶金焦率就是>25mm粒度焦炭占焦炭试样总重的百分数为冶金焦率，余下的为冶金的焦末含量指标。

8.6焦炭的机械强度：

焦炭的机械强度是冶金焦物理性能的最重要指标，评定焦炭机械性能多种试验方法，目前大都选择转鼓试验。采用米库姆焦

炭在转鼓内破坏的机理：

A.米库姆转鼓测定得到的两个指标：

M10、M40（或M25）确能很好地表示焦炭的耐磨强度和抗碎强度，也就是我们称之为焦炭机械强度。

M10、和M40两个指标既是两个互不相干的因素过程造成的，又是有相关联的，因为一方面是因存的裂纹而破碎成小块时可能产生小于10mm的，也就作为M10考核了。

另一方面，因转鼓试验结果得到各粒级的焦炭总和必须等于100%，则M10的波动大了，必然会影响M40指标。

B.影响米库姆转鼓测定的准确性的因素：

（1）焦炭水份过大能使焦粉粘在大块焦上，影响M10、和M40指数失真，所以要求试验应将焦样水份控制在5%以下。

（2）转鼓检验焦炭质量是一种经验性的方法，从试验取样、称量、入鼓、出鼓、筛分等操作方法都应在严格规定的条件下进行结果才真实可靠，所以存在着不同操作人员是有误差的。

（3）对块度相对较小，耐磨性又差的焦炭M10、和M40指标也会失真。

8.7焦炭的物理化学性质

焦炭的物理化学性质有两项指标表示，即：焦炭的反应性和焦炭的反应后强度，这两项指标都影响高炉生产，在冶金焦炭质量新标准中规定：

一级冶金焦CRI≤30%，CSR≥55%。

A.焦炭的反应性（CRI）：

焦炭在高温条件下与CO2和水蒸气相作用的能力称焦炭的反应性，用CRI表示。

C+CO2 = 2CO ；

C+H2O = CO+H2。

通常用焦炭和CO2反应一定时间后焦炭消耗量占焦炭试样的百分比表示。

目前高炉冶炼对焦炭的反应性十分关注，故在《冶金焦炭》新国标中列为其中，要求：

CRI%Ⅰ级焦为≤30%，Ⅱ≤35%。

B.焦炭在高炉冶炼过程中的几点：

（1）焦炭反应性愈低，在风口回旋区与鼓风反应愈慢，回旋区断面积就增大，炉料下降更均匀。

（2）焦炭反应性愈高，在较低温度下就与CO2反应，得不到有效利用。

（3）焦炭反应性高最主要的是在高炉中，下部焦炭要经受CO2以及铁氧化物等作用，即产生碳熔反应和焦炭龟裂，结果耐磨性大大降低，形成焦粉进入炉渣中，降低炉渣流动性，使炉内料柱的透气性降低，这就说明：

高炉容积愈大，对焦炭的反应性要求愈低，一般要求

CRI<30%。

C.焦炭的反应后强度（CSR）:

焦炭的反应后强度是高炉下部焦炭反应后性能的要求，通常将反应后强度指标称之为热强度。

从生产实践证明：焦炭的反应性与反应后强度有着较好的相关。

关系是：反应性高的焦炭孔孢壁碳熔损大，其反应后强度低；

通俗的说：就是焦炭的反应性愈高，则反应后强度就愈低。

焦炭反应后强度与高炉内处于软融带强度相一致，它在与高炉下部的透气性有着良好的相关性，一般来说反应性高的焦炭其冷态转鼓指数M10就差，反之，反应性低的焦炭M10就好。若反应性相近似值的焦炭，冷态转鼓强度高，反应后强度也高。

9、高炉冶炼对焦炭质量的要求

焦炭在高炉冶炼过程中，起着发热剂、还原剂和支撑炉料的三大作用，故此对焦炭的质量要求是：

(1)、固定碳（C）含量要高，即灰分和挥发份要低。

(2)、有害的杂质硫、磷含量要低。

(3)、耐磨和抗碎强度要好。

(4)、反应性要低，反应后强度要高。

(5)、水份要低而稳定。

(6)、焦炭块度要均匀，40～80mm级含量要高，<25mm级含量要低。

满足上述要求，可以保证高炉生产达到高产、优质、低耗，还可有效提高利用系数，冶炼强度高，焦比低，得到低硫、磷的优质的生铁。

表：冶金焦炭的质量标准：

该标准是冶金焦国家最新标准，其中增加了CRI和CRS两项指标；水份指标作参考指标，企业内部可制订内控指标。

10、对焦炭的质量控制

对焦炭的质量控制，这里主要是针对冶金焦炭的质量控制。这对钢铁企业中的高炉炼铁是非常重要的，因为钢铁企业中的焦化厂所进行煤干馏得到的焦炭主要是供给高炉炼铁用的。

对焦炭的质量控制，也就是对不利焦炭质量的因素的控制，深层研究也就是对作为炼焦炭的煤和炼焦工艺过程有关因素的控制。

10.1影响冶金焦炭质量的因素

（1）配合煤的成份和性质对焦炭质量的影响

配合煤的成份和性质决定了焦炭中的固定（C）、灰份（Adt）、硫份（Sed）和磷份（P）的含量。

而焦炭的块度和强度在很大程度上也是取决于原料煤的成份和性质。配合煤是由各种单种煤配制而成，也就是说原料煤的成份和性质决定了配合煤的成份和性质。

如：配合煤中的硫份和灰份低，说明单种煤的硫份和灰份低，所炼出的焦炭的硫份和灰份也低。

比如：在配合煤中增加高挥发份，低变质程度的气煤所炼出的焦炭细长，块度小，若在配合煤中增加焦煤和瘦煤，炼出的焦炭就会使收缩裂纹减少，块度增大。

若在配合煤中配有含无机物矿物质增多（也就是所说的灰份）也就会影响焦炭的强度。

这说明配合煤的成份和性质是由各单种煤的成份和性质决定的，除此外，配合煤的粉碎细度也会影响焦炭的强度，粉碎细度影响堆比重，由于煤的结构复杂，所粉碎的细度也不一定一样，故此对细度的要求不能一概而论（一般要粉碎粒度小于3mm的要控制在80±3%为好）。

（2）炼焦加热制度对焦炭质量的影响

炼焦加热制度是影响焦炭质量因素之一，而影响焦炉的加热制度的主要因素是炼焦的加热速度和结焦末期的温度，加热速度和结焦末期的温度都与结焦时间有关，结焦时间愈短则加热速度愈快，标准温度就愈高，而结焦末期温度也就高。

通过生产实践研究表明：当加快结焦速度时，可使煤在干馏过程中使胶质体的流动性增加，炼出块度小的坚固焦炭，这是好的一面，但是加快结焦速度，也会使焦炭收缩裂纹增加，焦炭的块度变小，强度降低，这又是不利的一面。

公司的55孔大型6米焦炉设计的结焦时间为19小时，若结焦时间小于设计结焦时间1小时，则大块焦（>40mm粒度）就降低约6%左右，当然不同的配煤比也有所不同。

加快加热速度时，中块冶金焦（25—40mm）就会增加，但平均焦炭的块度也下降了。

公司6米焦炉设计结焦时间为19小时，而宝钢炼焦工艺，同样6米大容积焦炉是采用结焦时间21小时，火落温度控制实际上就是控制炼焦加热速度和结焦末期的温度方法。

通过提高结焦末期的温度，可以增加焦炭的耐磨强度（M10）同时也可以减少小于10mm的焦末的产率，但是必须要考虑到在此同时也会减小焦炭的块度，因此造成焦炭最终收缩增加，小裂纹增多，块度变小，整个抗碎强度M40降低。

因此，炼焦工艺要求必须要制定合理的加热制度，执行过程中必须要稳定，不可以波动太大，使成熟的焦炭有尽可能小的磨损和得到尽可能大的块度，来保证焦炭强度的质量指标。

（3）煤料在焦炉炭化室内的堆比重对焦炭质量的影响

影响炭化室内煤料的堆比重，也是影响焦炭质量因素之一，其因素很多。

如：堆比重是取决于设计炭化室的高度，装煤操作方式，煤料在炭化室里的形状，配煤的细度和水等都能影响堆比重。

对影响焦炭质量而言，增加炭化室内煤料的堆比重，可以使煤料在干馏过程紧密结合，由此获得机械强度较高的焦炭，使

M40%上升M10%下降。

当今，国内外炼焦工艺增加装煤的堆比重的方式有：

进行煤干燥预热或增设煤调湿工艺，增加配型煤工艺，捣固

炼焦，采用高炭化室大容积焦炉，提高加煤速度等都能增加装炉煤的堆比重，达到改善和提高焦炭质量的目的。

从上述分析三大因素影响冶金焦炭质量的原因，针对不利焦炭质量的因素是作为炼焦生产工艺控制焦炭质量的原则和手段，以达到提高焦炭质量目的。

(4) 提高焦炭质量的其它途径

提高焦炭质量除了主要从炼焦工艺的主要因素着手，还要从其它方面来保证焦炭质量进一步提高。

10.2焦炭整粒：

对焦炭进行整粒，使经进一步整粒的冶金焦块度趋于均匀，转鼓强度也相应的提高，进入高炉后，可以改善炉料的透气性，有利于高炉增产和降低焦比。

实践证明冶金焦的粒度并不是愈大愈好，在国外和国内的一些厂家反复试验应用粒度大于80mm或100mm普通焦炭高炉生产焦比要上升，采用小于80mm的冶金焦，焦比就下降，若高炉采用经整粒后的25—75mm的冶金焦，使高炉焦比大大降低。

所采用整粒方法就是用切焦机对大于80mm以上的焦块进行破碎。经切焦机破碎的焦炭机械强度明显得到提高。

10.3干熄焦主要技术参数与指标：

公司已采实现全干熄。干熄焦与湿熄焦相比，通过比对，干熄焦可使M40提高3—5%，M10降低0.5—0.8%，粒度更均匀，这

样的粒度有利于高炉反应和降低焦比。

装满红焦的焦罐车由电机车牵引至提升井架底部。提升机将焦罐提升并送至干熄炉炉顶，通过带布料料钟的装入装置将焦炭装入到干熄炉内。

在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换，焦炭被冷却至200℃以下，经排焦装置卸到带式输送机上，然后送到焦处理系统。

循环风机将冷却焦炭的惰性气体从干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉内，与红热的焦炭逆流换热。

自干熄炉排出的热循环气体的温度约为819℃，经一次除尘器除尘及引入空气将可燃组分燃烧一部分后进入干熄焦余热锅炉换热，温度降至173℃。由锅炉出来的冷循环气体经二次除尘后，由循环风机加压，再经气体冷却器冷却至140℃后进入干熄炉循环使用。

一、二次除尘器分离出来的焦粉，由专门的输送设备将其收集在贮槽内，以备外运。干熄焦装置的装料、排料、风机后的放散等处的烟尘均进入干熄焦地面除尘系统，进行除尘后放散。表：主要技术参数与指标。