第三章 室式炼焦过程
炼焦过程
3,型焦
型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤,再经炭化处理制成的,也有把型煤经氧化热处理或型焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦.根据处理的工艺方式,可分为冷压型焦和热压型焦.
2,配合煤.焦煤能够单独炼成很好的焦炭,有的煤种本身虽不能单独炼成焦炭,但能与其它煤种配合炼成焦炭,这样,将不同煤种按适当比例配合,混匀后的煤料称为配合煤.
3,目前世界各国焦化厂几乎都用配合煤方法炼焦,即以焦煤配合其它煤种(一至五,六种)进行炼焦.其原因是:
1)焦煤资源缺乏,用配合煤方法可以大量节约主焦煤.
3)装煤推焦车:
装煤推焦车为捣固焦炉专用机械,其作用是将由捣固机捣成的煤饼推入炭化室,打开与关闭机侧炉门,将成熟的焦炭推到熄焦车上.
4)拦焦车:
拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上,并打开,清扫与关闭焦侧的炉门.
一座焦炉由数十孔炭化室组成.
2,煤塔
设在焦炉两炉组之间,贮存已粉碎好的炼焦配煤.
3,操作机械
1)装煤车:
顶装焦炉的装煤车设在炉顶,其作用是从煤塔取出一定重量的煤料,通过炭化室顶部装煤孔卸入炭化室内.
2)推焦机:
顶装焦炉的推焦机有几种作用:炭化室装煤完毕后,煤落在室内成锥形,由推焦机上的平煤杆将煤推平;打开,清扫与关闭机侧的炉门;将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的熄焦车上.
在炉窑内不隔绝空气的条件下,借助窑炉边墙的点火孔人工点火,将堆放在窑内的炼焦煤点燃,靠炼焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热(直接火加热部分);煤燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤裂解产物形成的热气流,经窑室侧壁的导火道继续燃烧,并将部分热传入窑内(间接加热部分).高温燃气流(800℃〉则夹带着未燃尽的煤裂解物 ——化学产品排入大气.这个过程延续8～11天,焦炭成熟,从人工点火孔注水熄焦,冷炉,扒焦.
炼焦工艺流程分析
炼焦工艺流程分析
炼焦工艺是将煤炭加热到高温下，同时去除其中的灰分和挥发分，以获得高质量的焦炭的过程。
下面将对炼焦工艺的流程进行分析。
首先，原料准备阶段。
炼焦过程的原料主要是冶金煤，由于其含有较高的固定碳和较低的灰分，是焦煤的主要来源。
在这个阶段，需要对原料进行破碎和筛分，以确保颗粒大小的均匀性，以及去除其中的杂质。
其次，煤气化阶段。
将破碎后的煤进入焦炉，通过高温炼焦，将其转化为焦炭，并产生大量的煤气。
这个过程需要在高温下进行，通常需要通过喷煤气或者通过其他方式提供燃烧所需的热源。
煤气化的过程中，煤中的挥发分会逸出，生成煤气。
然后，焦炭处理阶段。
在这个阶段，需要对炼焦产生的焦炭进行处理和分类。
焦炭会经过冷却和破碎，以达到所需的颗粒度和质量要求。
同时，炼焦过程中产生的煤气会通过收集和净化系统进行处理，以达到环保要求，并回收其中的可再利用的组分。
最后，焦炉维护阶段。
在炼焦工艺的整个过程中，焦炉的维护和运行非常重要。
对于连续炼焦工艺，焦炉需要进行定期的检修和维护，以保持其高效稳定的运行。
这包括对焦炉炉墙、焦炉砖等进行检查和修复，以及对炉内温度和压力进行监控和调节。
总的来说，炼焦工艺是一个复杂而精细的过程。
通过对原料准备、煤气化、焦炭处理和焦炉维护等不同阶段的流程进行分析，可以使炼焦工艺更加高效和环保，同时确保焦炭的质量和产量。
对炼焦工艺的流程进行分析，是优化工艺、提高生产效率和产品质量的重要手段。
炼焦学1-3章
（5）磷 焦炭中的磷主要以无机盐类形式存在。测 定方法（GB/T 216-1996,将试样灰化后，用氢氟酸-硫酸
量，即可得出焦样含磷。通常焦炭含磷约0.02%。 高炉炉料中的磷全部转入生铁，转炉炼钢不易除 磷，要求生铁含磷低于0.01%～0.015%。煤中含 磷几乎全部残留在焦炭中，高炉焦一般对含磷不 作特定要求。 （6）钾、钠：属碱金属，含量在0.05%-0.3%，在 高炉炼铁过程中，能催化溶碳反应。对焦炭的反 应性和反应后强度不利，原子吸收分光光度法测 定.
分解、脱除二氧化硅，然后加入钼酸铵和抗坏血酸，生成 磷钼蓝，进行比色 ）测定磷酸盐溶液中的磷酸根含
1.2
焦炭的用途
1.2.1高炉焦 1.2.1高炉焦 高炉焦是供高炉炼铁用的冶金焦。高炉焦的质量要求取决于焦炭在高炉 中的行为。 一、高炉冶炼过程与焦炭的作用 1.高炉结构 高炉系中空竖炉，自上 而下分炉喉、炉身、炉 腰、炉腹和炉缸。
（3）硫 焦炭中的硫包括：焦炭中的硫有无机硫化物 （FeS 、CaS等），熄焦过程中部分硫化物被氧化生成的 硫酸盐（FeSO4 CaSO4），炼焦过程中生成的气态硫化物 在析出途中与高温焦炭作用而进入焦炭的有机硫，这些硫 的 总 和 称 全 硫 。 工业 上 通 常用 重 量 法 测 定 。 其 成 分 为 0.7%～1.0%。高炉焦的硫约占整个高炉炉料中硫的80%～ 90%，炉料中的硫仅有5%～20%随高炉煤气逸出，其余的硫 靠炉渣排出。 （4）氧 焦炭中氧含量很少，常用减差法计算得到， O=100-C-H-N-St-M-A,% 其成分为焦炭质量0.4%～0.7%。
气化用焦，主要技术要求为：固定碳>80％，灰分<15％， 灰熔点>1250℃；挥发分<3.0％，粒度也有要求
炼焦生产工艺流程
焦化生产工艺流程焦化生产炼焦生产是以一定特性的洗精煤为原料，在焦炉中密闭高温干馏，使之分解炭化生产出焦炭和焦炉煤气，再通过各种化工单元，对焦炉煤气进行净化，并回收其中的焦油、硫铵、粗苯、硫磺等化工产品。
一、备煤车间1、概述备煤主要由煤场、受煤坑及转运站、粉碎机室及高架栈桥等设施组成。
用以完成煤场内煤的配合、堆放、上料、粉碎等任务，最终得到按一定比例配合好的炼焦煤，运送到焦炉煤塔中备用。
本工程备煤系统采用两级粉碎的工艺方案。
备煤系统能力是按年产90万吨的捣固焦炉生产能力而配套设计的。
备料、粉碎及配煤能力为360t/h。
2、工艺流程进厂的洗精煤按不同煤种卸在各自的堆场、分类堆存。
贮煤塔需要供煤时，精煤堆场的各种煤分别由装载机将煤送入各自受煤坑内的受煤漏斗，受煤坑下部设有可调容积式给料机将煤送入破碎机，可调容积式给料机控制各种煤量大小，通过控制给煤速度达到精确配煤目的。
此工艺既提高了配煤效果，又降低了投资。
粘结性差的本地煤和晋城无烟煤通过受煤坑、可调容积式给料机进入PFCK 可逆反击锤式破碎机粉碎至小于1mm粒度达到75%以上。
粉碎后的弱粘结煤再与未经破碎的焦煤共同进入PFJ反击式破碎机再次破碎并混合，将其中的焦煤粉碎至3mm以下。
完成粉碎、混合、粉碎三个过程的配合煤最后由带式输送机将煤运至贮煤塔，供焦炉炼焦使用。
备煤工艺的关键在于将粘结差的本地煤和无烟煤由PFCK可逆反击锤式破碎机进行高细度破碎后再与未经粉碎的焦煤共同进入粗粒度的PFJ反击式破碎机进行粉碎。
如此设计的目的是使弱粘结煤的粒度小于主焦煤的粒度，粉碎并混合后，不同粒度的煤料能够形成更合理的颗粒级配，提高煤料的堆密度，并使主焦煤与弱粘结煤或不粘结煤能够项目包裹，从而达到更好的捣固和结焦效果。
该技术是实现大量采用当地廉价的非炼焦煤生产优质冶金焦炭的关键之一。
二、焦化车间1、概述炼焦车间主要由2×45孔550-D型，炭化室高5.5m蓄热室式捣固焦炉，双联火道、废气循环、下喷、单热式焦炉及配套设施组成。
3.第三章-炼焦煤料的预处理
储煤场和配煤槽
干煤棚
1、接收（卸煤）
卸煤机械包括：卸车机械和卸船机械。 卸车机械包括：翻车机、螺旋卸车机、链斗卸车机、 装卸桥、门式抓斗起重机等。 卸船机械：卸船机。
翻车机
桥式螺旋卸车机
链斗卸车机
装卸桥
门式抓斗重机
卸船机
2、倒运 倒运机械包括：抓取类和堆取类两种。 抓取类：门式抓斗机等。 特点：笨重、生产能力小。 堆取类：堆取料机。 特点：轻便、生产能力大。 回煤率——经煤场储存的煤量占整个炼焦用煤量 的百分数。
露天 压实
瘦煤
夏季 冬季
露天 露天
储存期限/d 25~30 35 25 50 60 60 80 60 90 90 150
贮煤场、配煤槽、堆煤操作
（2）储煤场的质量管理 1）来煤调配 2）质量检验 3）合理堆放和取胜 4）环境保护
二、装炉煤的配合与粉碎
1、配煤工艺与设备
配煤工艺：煤场配煤和配煤槽配煤。 我国常用配煤槽配煤。
这种工艺确定适宜的粉碎细度可在一定范围内改善粒度 分布，提高焦炭质量。
我国焦化厂配合煤的细度一般为73~82%，捣固炼焦时 细度大于90%。
（2）先粉后配流程
将不同煤种按性质分别粉碎到不同细度，再进行配合和 混合的工艺。 特点：可以按煤种特性分别控制适合的细度，有助于提 高焦炭质量或多用弱粘结性煤。但工艺复杂，需多特困户 粉碎机，配合后还需设混合装置，故ห้องสมุดไป่ตู้资大操作复杂。
不同的粉碎方式可以得到不同的累计分布曲线。
如图为5种典型曲线。这五种分布曲线，即使在同一的 粒度上、下限情况下，其粒度分布特征也有很大差异。
3、粉碎工艺
包括： 先配后粉工艺 先粉后配工艺 部分硬质煤预粉碎工艺 分组粉碎工艺 选择粉碎工艺。
煤化工工艺学第三章课件-炼焦
热解反应过程中，煤中的大分子结构发生断裂，释放出挥发性物质，这些挥发性物 质在高温下进一步裂解和聚合，最终形成焦油和煤气。
热解反应的温度和压力对生成物的影响较大，温度越高、压力越大，生成物的产率 越高。
根据炼焦需求，选择适合的煤种和配比，以 提高焦炭的质量和产率。
采用先进的炼焦技术
如捣固炼焦、配煤技术等，可以提高焦炭的 质量和产率。
控制炼焦温度和时间
通过优化加热制度，确保煤料在适当的温度 和时间内完成热解和缩聚反应。
加强环境保护
通过改进工艺和设备，降低炼焦过程中的污 染物排放，实现绿色生产。
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煤化工工艺学第三 章课件-炼焦
目 录
• 炼焦的基本概念 • 炼焦的工艺流程 • 炼焦的化学反应 • 炼焦的影响因素与优化方法
01
炼焦的基本概念
炼焦的定义
01
炼焦：指将煤在高温下经过热解 、熔融、固化、相变等物理和化 学变化过程，转化为焦炭和煤焦 油的过程。
02
炼焦是煤化工的重要环节，是高 炉冶炼的主要原料，也是钢铁、 化工、电石等行业的原料。
炼焦的原理
炼焦原理：煤ห้องสมุดไป่ตู้高温下经过热解反应，释放出挥发性物质， 生成焦炭和煤焦油。热解过程中，煤分子结构发生变化，产 生裂解和缩聚反应，形成不同组分的煤气和液体产物。
炼焦反应需要在高温、常压或加压条件下进行，通常在焦炉 内进行。炼焦过程中，煤的粘结性和结焦性是影响焦炭质量 的重要因素。
炼焦的重要性
结焦反应
结焦反应是炼焦过程中的另一重要化 学反应，它是指半焦在高温下进一步 加热，发生缩聚和芳构化反应，最终 形成焦炭的过程。
炼焦工艺炼焦炉的生产操作
炼焦工艺炼焦炉的生产操作炼焦炉的生产操作第一节焦炉装煤第二节焦炉出焦第三节熄焦和筛焦炼焦炉的生产操作第一节焦炉装煤一、装煤要求焦炉装煤包括从煤塔取煤和由装煤车往炭化室内装煤。
其操作要求是:装满、压实、拉平和均匀。
由煤塔往装煤车放煤应迅速，使煤紧实，以保证煤斗足量，但煤斗底部不应压实，以防往炭化室放煤时煤流不畅。
取煤应按煤塔漏嘴排列顺序进行，使煤塔内煤料均匀放出。
清塔的煤料因属变质煤，不得装入炭化室底部，以防发生焦饼难推。
每孔炭化室装煤量应均衡，与规定值偏差不超过±150kg，以保证焦炭产量和炉温稳定。
装煤过满，平煤时易堵塞上升管或压实炉顶煤料，产生大量生焦；并使荒煤气导出不畅，引起大量冒烟冒火，既减少煤气和化产产量，更重要是易烧坏护炉铁件，有损炉体并造成环境污染。
装煤不满，不仅减少产量，而且使炉顶空间温度升高，增加煤气裂解程度，加速石墨沉积，容易造成推焦困难。
炼焦炉的生产操作往炭化室放煤应迅速，既可以提高煤料堆密度、增加装煤量，还可减少装煤时间并减轻装煤冒烟程度。
放煤后应平好煤，以利荒煤气畅流，为缩短平煤时间及减少平煤带出量，煤车各斗取煤量应适当，放煤顺序应合理，平煤杆不要过早伸入炭化室内。
二、焦炉装煤过程的烟尘控制 1.炭化室装煤时的烟尘特征装煤产生的烟尘来自以下几方面: 1装入炭化室的煤料置换出大量空气，装炉开始时空气中的氧还和入炉的细煤粒不完全燃烧生成碳黑，而形成黑烟。
2装炉煤和高温炉墙接触、升温，产生大量水蒸汽和荒煤气。
3随上述水蒸汽和荒煤气同时扬起的细煤粉，以及装煤末期平煤时带出的细煤粉。
4因炉顶空间瞬时堵塞而喷出的荒煤气。
炼焦炉的生产操作这些烟尘通过装煤孔、上升管顶部和平煤孔等处散发至大气。
每炉装煤作业通常为3～4分钟。
据实测装煤时产生的烟尘量约为0.6标米3／分?米2。
该值因炉墙温度、装煤速度、煤的挥发分等因素而变化。
装煤烟尘中粉尘的散发量，据西德某厂统计，其平均值约200克／吨煤，有些资料提供的数据则更大。
炼焦工艺第三章
第三章焦炉加热系统内的气体流动原理50、气体有什么特点？( 1 ）气体没有一定的形状，可以充满任何形状的容器。
( 2 ）气体能被压缩。
51、什么是气体定律？气体定律表明气体从一种状况（温度、压力、体积）变化到另一种状况时，气体的温度、压力和体积的相互关系。
气体定律表示如下：nR T V P T V P ==222111 式中P l 、V l 、T 1—表示在第一种状况下气体的压力、体积和绝对温度（绝对温度T 1=273 + t l , t l ，为摄氏温度，可用温度计测出）;P 2、V 2、T 2—表示在第二种状况下气体的压力、体积和绝对温度（T 2=273 + t 2 ) ;R — 气体常数；n ― 气体的克分子数。
上述气态方程式说明：在气体的压力固定不变时，气体的温度与气体的体积成正比，即气体的温度愈高，则同等的气体所占的体积就愈大,在温度固定不变时，气体的压力愈大，气体所占的体积就愈小。
52、什么是标准状态？在国际上，规定温度为。
℃ （即T 一273K ）、压力为0 . IMPa 这个状况为标准状态。
53、为什么在炼焦工艺中经常将处在工作状态下的气体换算为标准状态下的气体？在炼焦过程中,整个加热系统内的温度变化相当大,例如,在立火道内,废气的温度可达1300℃以上,而在小烟道出口,废气的温度降到350℃～400℃左右,到烟囱根部时则降到250℃左右了。
根据上述的气态方程可以看出，这样大的温度变化，必然使废气的体积也产生较大的变化。
我们在设计焦炉时，就得考虑这些变化的因素。
为了便于加热系统的调节和正确设计焦炉各部位的尺寸，就得把工作状态下的气体换算成标准状况下的气体。
54、标准状态下的气体体积V 0、密度ρ0、速度ω0、是怎样换算为工作状态下的气体体积V t 、密度ρt 、速度ωt 的？（1）体积：)2731(0t V V t +=（2）速度：)2731(0t t +=ωω（3）密度：)2731(0t t +=ρρ 55、流动着的气体具有哪几种机械能的形式？任何一种流动的气体，都包含着三种形式的机械能，即动能、位能、和静压能。
炼焦原理及工艺流程.doc
炼焦原理及工艺流程一、炼焦原理及工艺流程（一）炼焦原理1~炼焦原理将焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体`随后分解产生煤气和焦油`煤热解的过程称煤的干馏``煤的干馏分为低温干馏、中温干馏和高温干馏三种低温500℃－600℃中温干馏700℃－800℃高温干馏900℃－1000℃2~炼焦煤的热解过程炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭`特性`被加热到400℃左右`会形成熔融的胶质体`并不段地自身裂解产出油气`油气经过冷凝` `冷却``及回收工艺`等到各种化工产品和精华的焦炉煤气当温度不段生高`油气不段放出`胶质体进一步分解`部分气体析出`而胶质体逐渐固化成半焦`同时产生出一些气泡`成为固定的疏孔`温度在生高`半焦继续收缩`放出油气`最后生成焦碳`（二）炼焦方法３、型焦型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤，再经炭化处理制成的，也有把型煤经氧化热处理或型焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦。
根据处理的工艺方式，可分为冷压型焦和热压型焦。
二、焦碳的化学组成焦炭的化学性质由固定碳、挥发分、水分、灰分、硫和磷分来体现。
1~挥发物含量过高表示焦炭不成熟（生焦），挥发物含量过低表示焦炭过烧（过火焦）。
生焦耐磨性差，使高炉透气性不好，并能引起挂料、增加吹损，破坏高炉操作制度。
过火焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困难、风口烧坏等现象。
2~灰分`焦碳燃烧后的残余物是灰分`是焦碳中的有害杂质`其中主要是二氧化硅和三氧化二铝，还有氧化钙、氧化镁等氧化物`灰分含量增高，固定碳减少。
高炉冶炼过程中，为造渣所消耗的石灰石和热量将增加，高炉利用系数降低，焦比增加。
因煤在炼焦过程中灰分全部转入焦炭，故焦炭灰分高低决定于煤的灰分，焦炭灰分越低越好，对高炉操作越有利。
3~水分`焦炭在102－105℃的烘箱内干燥到恒重后的损失量为水分。
冶金焦水分一般为３％－５％。
焦炭水分力求稳定，因高炉生产一般以湿焦计量，焦炭水分波动，对高炉操作不利，造成炉况波动。
炼焦工艺流程解说
炼焦工艺流程解说
《炼焦工艺流程解说》
炼焦是指通过高温热解炼煤，使其生成焦炭和其他有用的副产品的工艺过程。
炼焦工艺涉及多个步骤和设备，在整个流程中需要精确控制温度、时间和气氛等参数，以确保最终产品的质量和产量。
首先，原料煤经过破碎和筛分后，进入焦炉装料车。
焦炉是进行炼焦的主要设备，通常采用立式圆筒形状，内部分为焦化室和煤气冷却室。
煤在焦炉内经过高温热解，生成焦炭和煤气，焦炭会自流式排出，而煤气则通过冷却后收集处理。
在炼焦过程中，控制温度和气氛对产物质量至关重要。
通常使用高温（1300-1400℃）和缺氧气氛热解煤，在适当的条件下生成高质量的焦炭。
此外，还需要保证炉内气体流动的均匀性和热量的传递效率，以提高生产效率和减少能源消耗。
焦炉内的煤气冷却后，会生成焦油和粗苯等有用产品，这些产品可以用于化工生产或其他工业用途。
同时，炼焦过程中产生的废气还需要进行处理，以达到环保和安全要求。
总之，炼焦工艺流程是一个复杂的过程，需要精密的工艺控制和设备支持。
通过合理的操作和管理，可以实现高效、环保的焦炭生产，为我国能源工业做出贡献。
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2、焦炭的气孔是如何形成的
焦炭气孔主要在炭化过程的胶质体阶段形成。当煤在 炭化过程中热解析出挥发气体的速度大于气体扩散逸 出的速度时，部分未逸出气体在新产生的胶质体内部 形成了气孔。 当炭化室中心两侧的两个胶质层汇合时，胶质层内部 的气体很难穿过胶质层析出。这样，胶质层内部所形 成的气体压力，把胶质体推向两侧，并把两侧的半焦 及焦脊层压向炉墙，被推向两侧的胶质层固化后，就 形成了焦并中心裂缝。
纹多，使焦块呈条状。
5）装炉煤中不同组分的收缩系数不同，结焦过程中，
在不同组分的接触界面上会出现应力，并发展成裂纹。 因此，装炉煤中的矿物质、焦粉、低挥发分煤等不熔 融组分，使形成焦炭中网状裂纹的中心。
裂纹与焦炭强度 1、裂纹密度大，裂纹多的焦炭受到外力时，易碎成较
小的块度，M40较低 2、微细裂纹是应力集中处，再外力作用下焦炭的抗张
由以上的讨论可知，各层的温度梯度和升温速度不同， 因此导致各层焦炭的质量也有一定的差异。 靠近炉墙的煤料，温度梯度大，升温速度快，塑性温度区间 变宽，塑性体内煤热解产物之间作用改善，从而改善了焦炭 质量：真密度、导电率、显微强度增大，气孔率降低，反应
性降低，反应后强度提高。但裂纹深、粒度小。熔融性好，
（3）炭化室墙面处结焦速度极快，不到1h的结焦时间
就超过500℃，形成半焦后的升温速度也很快，因此即 有利于改善煤的粘结性，又使半焦收缩裂纹增多。炭
化室中心面处，结焦的前期升温速度较慢，当两塑性
层汇合后，使500℃后的升温速度加快，也增加了中心 面出焦饼的裂纹。
（4） 膜袋内的煤热解产生气态产物使膜袋膨胀，又通过半 焦层、焦炭层而施于炭化室墙以侧压力——膨胀压力。 当膜袋在炭化室中心面上会合时的膨胀压力最大， 又称为最大膨胀压力，通常所说的膨胀压力，指的就是 最大膨胀压力。 适当的膨胀压力有利于煤的粘结，但要防止过大有 害于炉墙的完整。
焦炭气孔形成中的影响因素
1、煤在软化时的塑性状态对气孔影响最大
2、焦化温度对细孔、微孔的影响明显
3、装料煤物理性质对大气孔的影响明显 4、煤料中添加物的影响
3．不同部位的焦炭特征
当 炉 料 温 度 达 到 350~500℃ 时 ， 靠 近 炉 墙 的 煤 料
（曲线2）升温速度很快（约5℃/min），即使装炉煤的黏 结性较差，靠近炉墙的焦炭也表现为熔融良好，结构致密， 耐磨强度高；距炉墙越远，升温速度越慢，则焦炭结构就 越疏松，耐磨强度也更低，炭化室中心部位的升温速度最
结焦时间,h
炼焦速度，mm/h
20
25.0
17
பைடு நூலகம்26.5
15
27.1
12
29.2
炼焦速度的选择： 1、当入炉煤粘结性较差时，宜采用窄炭化室、高炼焦速度
2、当入炉煤粘结性较强，膨胀压力较高，宜采用宽炭化室、
低炼焦速度，以降低膨胀压力； 3、高炉焦要求耐磨强度和反应后强度，平均粒度约50mm， 粒度范围为25-75mm，所以结焦速度可以提高一些。
煤结焦过程的气态产物大部分是在塑性温度区间、特别是在固 化温度以上产生的，炭化室内干煤层热解生成的气态产物和塑性层
内产生的气态产物的一部分从塑性层内侧和顶部流经炭化室顶部空
间而排出，这部分气态产物称为“里行气”，约占气态产物的10 ~ 25%。
塑性层内产生的气态产物中的大部分及半焦层内产生的气态产
物则穿过高温焦炭层缝隙，沿焦饼与炭化室墙之间的缝隙向上流经 炭化室顶部空间而排出，这部分气态产物称为“外行气”，约占气
态产物的75 ~ 90%。
外行气要发生裂解、脱氢、缩合、脱烃基等二次热解反应。
结焦过程中煤料的状态随时间而变化，不同状态的各种中间
产物的热容、导热系数、相变热、反应热等均不同，所以炭化 室内煤料的温度场是不均匀、不稳定温度场，其传热过程属于 不稳定传热。 炭化室结焦过程中煤料的温度变化如图所示。
由图可说明如下几点：
（1）在任一温度区间内，各层的温度梯度和升温速度均不同。
致密。
二、炭化室各部位的焦饼特征与质量差异
1、炭化室内焦炭裂纹的形成
由于半焦的热分解和热缩聚产生的不均匀收缩，引起的内应力超
过焦炭多孔体强度时，导致裂纹的形成。 1）煤在焦炉炭化室内是层状结焦，各层温度不同，从炉墙侧到炭
化室中心之间，是各层温度逐渐降低的焦炭层、半焦层和胶质层，
由于焦炭和半焦层两侧的温差使其出现弯曲的趋势，高温侧的凸 面上呈现拉应力，低温侧的凹面上呈现压应力。在结焦过程中，
增加，从而改善煤料的黏结性，使焦块致密。 但快速加热对半焦收缩是不利的，因为提高加热速
度使收缩速度加快，相邻层的联接强度加大，从而收缩应
力大，产生的裂纹多，故合理的加热速度应是黏结阶段快， 收缩阶段慢。
5、炼焦速度
——指炭化室平均宽度与结焦时间的比值，mm/h； 炼焦速度反映炭化室内煤料结焦过程的平均升温速度， 根据结焦机理，提高升温速度可以使塑性温度间隔变宽， 流动性改善，有利于改善焦炭质量。表现为：熔融性改善， 耐磨强度提高，但裂纹率增加，块度变小。炼焦速度与炭 化室宽度有关： 炭化室宽度,mm 500 450 407 350
慢（约2℃/min），故焦炭质量相对较差。
在半焦收缩阶段（500℃以后），炉墙附近半焦升温速度快，产生焦
炭裂纹多且深，并产生“焦花”
距炉墙较远的内层，由于升温速度较慢，产生焦炭裂纹较少，也较浅 在炭化室中心部位，当两个胶质层在中心汇合后，由于热分解的气态
产物不能通过被胶质体浸润的半焦层顺利析出而产生膨胀，将焦饼压向炉
纵横裂纹使炭化室内的焦饼碎成不同块度的焦炭，也就具
有不同的抗碎强度。炭化室内由于单向供热必然造成各层升温 速度不同，从而使各层焦炭的块度、耐磨强度和抗碎强度也就
不同。
第二节 影响炭化室结焦过程的因素
1、堆密度
增加装炉煤的堆密度，使煤粒间隙减小，膨胀压力增 大，填充间隙所需的液态物质减少，在胶质体数量和 性质一定时，可以改善煤的黏结性。但堆密度的增大， 使相邻层的联接强度加强，且伴随着收缩应力的增加， 使焦炭的裂纹增加。因此，只有当黏结性差的气煤配 用量较大时，采用增加堆密度的方法来提高焦炭的强 度。
强度下降，造成断裂
减少裂纹的措施：
1、降低半焦层的温度梯度，如适当的降低炉墙的温度， 采用煤干燥工艺或煤预热工艺 2、合理配煤，高挥发性煤在炼焦过程中形成大量裂纹， 因此焦炭块度小，添加适当比例（30%以上）的中等挥 发分煤，可降低第一收缩峰，提高胶质体的固化温度 3、添加适当的惰性物质，常加的惰性添加物有半焦和 高煤焦分
（2）湿煤装炉时，炭化室中心面煤料温度升到100℃以上所需时 间相当于结焦时间的一半左右。 这是因为水的汽化潜热大而煤的 导温系数小；同时由于结焦过程中湿煤层始终被夹在两个塑性层 中，水汽不易透过塑性层向两侧炭化室墙的外层流出，致使大部 分水汽窜入内层湿煤中，并因内层温度更低而冷凝下来，使内层 湿煤中水分增加，从而使炭化室中心煤料长期停留在110oC以下。 煤料水分愈多，结焦时间愈长，炼焦耗热量愈大。
3）当炭化室内相邻层间由于膨胀、收缩的差异产生的平行于
层面的剪切应力，超过相邻层半焦多孔体间的结合强度时，
会产生横裂纹。 4）距炉墙不同距离的各层，由于受到加热温度、作用时间和 结焦速度的不同，会产生收缩的内应力。当这种内应力超过 本层焦炭多孔体强度时，会产生纵裂纹。气煤的半焦层薄，
多孔体强度弱，相邻层结合强度也弱，因此形成的焦炭纵裂
提高炼焦最终温度与延长焖炉时间，可使结焦后期的热 分解和热缩聚程度提高。有利于降低焦炭的挥发分含量和氢含 量，使气孔壁材质密度提高，从而提高焦炭显微强度、耐磨强 度和反应后强度。但气孔壁致密化的同时，微裂纹将扩展，因 此，块度和抗碎强度降低。见下表和图：
第三节 炼焦过程的化学产品 一、二次热解与化学产品
第三章 室式炼焦过程
第二节 炭化室内结焦过程特点
特点:1、单向供热，成层结焦； 2、结焦过程中的传热性能随炉料的状态和温度而变化
一、温度变化与炉料动态
1、成层结焦过程及炼焦最终温度
由于单向供热，且炉料导热系数低，故在结焦过程的大 部分时间内炭化室中心面法线方向上炉料内温度梯度较大。 在同一时间内，离炭化室墙面不同距离的各层煤料因温度不 同而处于结焦过程的不同阶段。整个炭化室内炉料的状态则 随结焦过程的进行而不断变化。
图1－1 炉中煤结焦层的分布 示意图
图1－2 炭化室装入煤后的温度变化 1－炭化室墙表面温度；2－炉墙附近煤的温度； 3－距炉墙50～60毫米处的温度；4－距炉墙 130～140毫米处的温度；5－炭化室中心（焦饼 中心）温度
成层结焦——结焦过程从两侧炭化室墙面开始，一层层地逐渐
向炭化室中心面扩展，称为成层结焦。 炼焦最终温度——结焦末期炭化室中心面温度，称为炼焦最终 炼焦温度，作为焦饼成熟程度的标志。 2、等温线分布、升温速度、温度梯度、膨胀压力
瘦煤焦炭的黏结熔融差，但由于第一收缩峰的收缩系数小，总收缩 量少，裂纹率低，故焦炭块度较大但强度不高。 焦煤焦炭的黏结熔融性好，横纵裂纹均较少，块度也较大。
肥煤由于胶质层温度间隔宽，半焦层厚，加以本层内部黏 结性强，其拉应力的破坏作用居于次要地位，而相邻层间因收 缩速度不同产生切应力，且相邻层间黏结力不强，故切应力的 破坏作用是主要的，所以肥煤焦炭中以平行于炭化室墙的横裂 纹居多。
墙两侧，形成与炭化室中心面重合的焦饼中心裂纹；此后，由于外层已经 形成焦炭，不需要热能，且焦炭导热性较好，能迅速将热量传向炭化室中
心，加以热气流直接经焦饼中心裂缝通过，使这里的升温速度加快，故处
于炭化室中心部位的焦炭裂纹也较多。
沿炉高由上至下，焦炭块度降低，视密度增大，转鼓强
度提高，反应性降低，反应后强度提高。 沿炭化室长向焦炭质量的差别较小，中部质量比机侧、