煤化工工艺学第三章-炼焦.pptVIP

焦炭 焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下（炼焦炉内），加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终形成的产物，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。 大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色金属冶炼工业，因此往往把高炉焦称为冶金焦。少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。 　焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（指焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在40～45%，铸造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。 焦炭主要用途 高炉炼铁 作用：供热燃料，还原剂 参数：强度大，块度匀 铸造 作用：供热燃料 参数：强度大，块度大 气化 作用：还原剂 参数：灰熔点1250~1300℃ 1.炼焦 将炼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等,剩下以碳为主体的焦炭.这种煤热解过程通常称为煤的干馏. （又称高温干馏、炼焦） 2.炼焦产品 ⑴焦炭 90%用于高炉炼铁，其余用于机械工业、铸造、电石生产原料、气化以及有色金属冶炼。 ⑵化学产品 硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽、沥青等。用于化学肥料、农药、合成纤维的原料、塑料等。 ⑶煤气 可用来合成氨、生产化学肥料或用做加热燃料。 3.炼焦炉的进展 ⑴煤成堆、窑式土法炼焦 将煤置于地上或地下的窑中，依靠干馏时产生的煤气和部分煤的直接燃烧产生的热量来炼制焦炭，称为土法炼焦。 土法炼焦成焦率低，焦炭灰分高，结焦时间长，化学产品不能回收，综合利用差。 ⑵倒焰式 将成焦的炭化室和加热的燃烧室分开的焦炉，隔墙上设有通道，炭化室内煤干馏时产生的煤气经此流入燃烧室内，同来自炉顶的通风道内的空气混合，白上而下的边流动边燃烧，故称为倒焰式焦炉。干馏时所需热量从燃烧室经炉墙传给炭化室内的煤料。 ⑶废热式 将炭化室和燃烧室完全隔开，炭化室内生产的荒煤气送到回收车间分离出化学产品后，再送回燃烧室内燃烧或民用。 燃烧后产生的高温废气直接从烟囱排出。 ⑷蓄热式 高温烟气先经蓄热室后降温，热量用来预热空气等。 § 3．2 煤的成焦过程 1.成焦过程 350℃:煤干燥预热阶段 350～480℃:胶质体形成阶段 480 ～ 650℃:半焦形成阶段 650 ～ 950℃:焦炭形成阶段 成品焦碳 焦油 2．煤的黏结和半焦收缩 ⑴．粘结性： ①粘结性： 干馏时黏结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融焦炭的能力（经过胶质体生成块状半焦的能力）。 ②黏结性与结焦性关系 黏结性好是结焦性好的前提及必要条件。（结焦性好的煤其黏结性一定好） ③提高黏结性 ⑵半焦收缩 ①半焦收缩： 半焦不稳定部分受热裂解，生成气态产物；残留部分不断缔合增炭，产生体积收缩 ②气孔 焦炭是孔状体，气孔率低，气孔小，气孔壁厚和气孔壁强度高，则焦炭强度高。 ③裂纹 收缩应力→裂纹（裂成焦块，裂纹多则焦炭细） 3.焦炉煤料中热流动态 ⑴供热 两侧炉墙供热（靠近炉墙煤料温度先升高，温度速度快；远离炉墙的温度后升高，升高速度慢） ⑵不同部位煤料温度随加热时间变化（图3-2）. ①炉墙温度 加入煤时，炉墙温度迅速下降 ②靠近炉墙煤料温度 ③炭化室中心温度 加煤后8小时方由100℃升高（才脱完水分） ⑶不同部位煤料的升温速度 煤料升温线（图3-3） ①100～350℃ 炉墙附近8.0℃/min 中心部位1.5℃/min ②升温速度不同，温度梯度不同因而收缩梯度不同，升温速度大的裂纹多，焦块小。 ⑷炭化室内不同部分煤料同一时间内的情况（图3-4）. ①当装煤后加热约8小时，水分蒸发完了时，中心面温度上升。 ②当加热14至15小时，炭化室内部温度都接近100