焦化厂工艺培训.ppt

1、焦化工序技术处工艺室2010年11月,内容提纲：,一、原料 二、备煤工艺 三、炼焦工艺 四、化产工艺 五、产品,炼焦工艺,外购洗精煤处理,焦炉,25mm（冶金焦）,1025mm（小焦）,10mm（焦粉),粗煤气去化产回收工段净化,净煤气,运输处理,第 1 部 分 原 料 - 煤,1.1 原料： 煤,通过上面的简单流程大家可以看出，煤炭是炼焦的主要原料，它也是我们日常生活中的重要能源之一，被誉为工业的“食粮”、黑色的“金子”，所以我们必须合理地利用煤矿资源。根据成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤在自然界中分布最广，储量最大，而且在煤炭利用和化学加工方

2、面占有主要的位置。,1.2 煤的形成,大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物，构成丁成煤的物质基础。在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没，或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下，堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”(不靠空气而靠夺取植物遗体里的养分而生成的微生物)的作用，脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去)，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增高。与此同时，植物残

3、骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物残骸未被分解的族组成部分(如根、茎、叶、树皮等)，又含有腐植酸，而且碳含量比植物残骸高、水分比较大的物质称为泥炭。 在泥炭形成的过程中，往往出现植物生死交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会 被沙土覆盖而形成顶板，顶板预厚，泥炭受压力和地热的作用愈大，地热和压力的作用，使得大分子缩合和构化程度 提高，C/H原子比增大氢和氧含量减少，久而久之泥炭全部转变成变质程度不同的煤。,煤中除了一些稀有元素和矿

4、物质外，其主要化学成分是: 1） 碳(C)是煤的主要组成部分,以氢、氧、氮、硫构成化合物的形态存在； 2）氢(H)是煤的第二重要组成，位于炭环原子网周围，它的含量随煤变质程度的加深而减少； 3）氧(o)是煤中的重要元素之一，是反映能力最强的元素，再煤中存在的总量和形态直接影响着煤的性质。煤在变质过程中不断放出二氧化碳和水，故煤中含氧量随变质程度的加深而迅速降低。从泥炭到无烟煤，含氧量由3040%逐渐降到25%； 4）氮(N)是构成煤有机物的次要元素，主要由成煤植物的蛋白质转化而来，其含量通常在0.81.8%； 5）硫(S)是煤中的杂质，通常分为有机硫和无机硫，总称全硫，煤含硫量一般在1.5%以

5、下，但高的也可达78%。,1.3 煤的物质组成,1.4 常用的煤指标,煤的工业分析（水分、灰份、挥发份、固定炭）它们测定方法简便、迅速，所以较常用；除此之外还有硫份、G值、Y值、 X值、b值等，用于评定煤质量好坏和变质程度。其中： a 硫份：洗精煤硫分是指洗精煤所含硫分在洗精煤中所占重量的百分比。其计算公式为： 洗精煤硫分（%）= 洗精煤含硫分总量（吨） 100%； 洗精煤产量（干基）（吨） b G值：也叫粘结指数，表征烟煤粘结性的一种指标， G值越大，表明结焦性越好； C Y值：也叫最大胶质层厚度， Y值随煤的变质程度呈有规律的变化，一般当煤的Vdaf为30%左右时， Y值出现最大值， Vd

6、af小于13%或者大于50%时Y值都几乎为零， Y值越大一般表明煤的粘结性越好； d X值：也叫最终收缩度，它表征煤料成焦后的收缩情况，在生产中有很好的指导作用； e b值：表示膨胀度，它的大小取决于煤胶质层不透气性和塑性期间的气体析出速度，同时与煤的岩相组成有密切关系，它是一个综合性指标，变动幅度大，对粘结性中等以上的煤，特别是当煤料偏肥时， b值可做较好的区分。,1.5 我国煤的分类,分类指标： (1)干燥无灰基挥发分Vdaf； (2)粘结指数G (3)胶质层最大厚度y (4)奥亚膨胀度b。 煤类的划分和编码 种类煤用两位阿拉伯数码表示。十位数系按煤的挥发分分组，无烟煤为0，烟煤为14，褐

7、煤为5。个位数，无烟煤类为13，表示煤化程度；烟煤类为16，表示粘结性；褐煤类为12，表示煤化程度。 按中国煤炭分类表和图进行编码和分类。 煤炭分类见下表：,1.5 煤的分类,1.5 煤的分类,第 2 部 分 备 煤 工 艺,备煤工艺,备煤：对进厂的洗精煤进行处理，以达到炼焦要求，通常把原料煤在炼焦前进行的工艺处理过程称为备煤工艺过程。这个过程是在备煤作业区来进行完成的。主要经过堆放、配合、粉碎、调湿、除杂等一系列过程使之达到炼焦要求之后，通过皮带被输送到煤塔供炼焦作业区使用。 流程：洗精煤(80mm)由汽车运来（预留火车卸料系统），由螺旋卸料机卸入卸煤槽。按煤的种类分别由不同的运煤皮带输送机

8、转运至堆取料机主皮带，由堆取料机进行堆存作业。上煤时由堆取料机取煤经带式输送机送入配煤仓，配煤仓下的电子自动配料秤将各种煤按相应比例配给到仓下皮带并经除铁器除铁后进入可逆反击锤式粉碎机被粉碎至3mm占85%以上后送焦炉煤塔内供炼焦用。,2.1 备煤工艺流程,外购洗精煤,堆取料机,配煤仓,粉碎机,螺旋卸车机,叶轮给料机,煤塔,炼焦工段,加湿,煤场,受煤槽,除铁,堆取料机,堆取料机,2.2 工艺及设备,1卸料：汽车来煤如自卸车直接卸入卸煤槽，非自卸车采用桥式螺旋卸车机卸车，螺旋卸车机的卸车能力约800吨/小时，设一台。 2 精煤堆场：煤场贮煤面积34000m2,可贮存7.4万吨精煤。约为焦炉17天

9、的用煤量, 精煤堆场设两台DQ3025型堆取料机，单台堆料能力为600t/h,取料能力300t/h,煤场设推土机库，用两台推土机辅助堆取料机作业。在精煤煤场设有喷洒水和喷洒覆盖剂装置, 可防止煤尘飞扬造成对周围环境的污染。,图片1 螺旋卸车机,图片2 煤场和堆取料机,煤场堆放最好分煤种分厂家分开堆放以便于配煤因为每个单位的煤性质都略有不同,库存应能够至少半个月以上使用,以便应急和合理配煤,另外夏季经常抽测煤堆内部温度,控制在55,防止自燃,超出范围及时倒堆处理,3 配煤：配煤是将不同煤种, 按比例配合, 使配合煤达到符合炼焦用煤的要求, 配煤仓为直径8米的双曲线斗嘴仓7个。每个仓的储量约为50

10、0t。煤仓双曲线钢漏斗内衬超高分子塑料板,防止棚料。仓下配煤设备采用配料稳定, 配比准确, 自动化程度高的电子自动配料秤, 电子自动配料系统控制为PLC控制。 4 粉碎：粉碎设备选用可逆反击锤式粉碎机PFCK两台, 其单台设备破粹能力为250t/h, 一开一备。该粉碎机是在吸收德国、日本同类设备先进技术基础上开发而成, 具有破碎比大、能力大、转速低、粉尘少、对煤的水分适应性强等优点；采用液力偶合器, 能有效防护过载且能软启动；机体外壳开闭与反击板调节均采用液压装置, 检修及更换锤头方便；采用组合式锤头, 使用寿命长,维护、检修费用低, 节约生产成本。,2.2 工艺及设备,图片3 配煤仓,图片4

11、 煤塔,2.3 配煤工艺、配合煤指标,1 所谓配煤炼焦是把几种牌号不同的单种煤按定的比例配合起来炼焦。 2 为什么要配煤：主要原因如下： a 节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤源 b充分利用各种煤的结焦特性取长补短，改善冶金焦炭质量； c也能合理利用煤炭资源，在保证焦炭质量的前提下，增加炼焦化学产品的产率和炼焦煤气的发生量 d充分利用本地资源，因地制宜发展焦化企业 3 配煤工艺包括两种：即先粉后配和先配后粉，大多数焦化厂包括我公司的焦化厂都采用后者。 4 配煤的基本原则： a 焦炭质量达到规定指标，满足使用部门的要求； B不会产生对炉墙有危害的膨胀压力和引起推焦困难； C 在满足焦炭质量的前提下，尽量

12、多配气煤，增加化产品产率，尽量少配优质煤，多配劣质煤； d尽可能降低配煤中的灰份和硫份； e充分利用本地资源，作到运输合理，降低成本，最大限度实行区域配煤； f力求达到配煤质量稳定，有利于生产和操作。 5 配合煤的质量要求：水分912%；灰份10%；硫份0.9%；挥发2430%；粉碎细度（ 煤料被粉碎后，omm3mm粒度级的煤的重量占全部煤料重量的百分数称之为配煤的细度）在90%左右；G值68；Y值1220,第 3 部 分 炼 焦 工 艺,达到炼焦要求的配合煤被送到炼焦工段进行炼焦。 炼焦原理：配合煤的高温干馏。即把炼焦配煤在常温下装入炭化室后，煤在隔绝空气的条件下受到来自炉墙和炉底(1000

13、一1100 c)的热流加热。煤料即从炭化室墙到炭化室中心方向，一层一层地经过干燥、预热、分解、产生胶质体、胶质体固化、半焦收缩、转变为焦炭的过程。,3.1 炼焦原理,3.2 焦炉结构,焦炉是一个非常庞大，结构非常复杂的用来生产焦炭的大型设备， 主要由炉顶区、炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室（以上就是经常所说的三室两区） 、小烟道、烟道、烟囱以及（炉柱、拉条、保护板等）护炉铁件等单元结构构成；我国自行设计的炉型很多，其中主要有；大容积焦炉、58型焦炉、66型焦炉、70型焦炉、红旗三号焦炉，以及现在的侧装煤捣固式焦炉，大、中、小各类型的焦炉均有定型设计，我厂采用TJL4350F型焦炉。,3.3 焦炉

14、结构简图,3.4 66型焦炉简介,3.5 TJL4350F型焦炉简介,TJL4350F型焦炉：宽炭化室、宽蓄热室、双联火道、废气循环、下喷、复热式侧装煤捣固焦炉 主要结构尺寸如下： 炭化室全长： 14080mm 炭化室有效长： 13280mm 炭化室全高： 4300mm 炭化室有效高： 4000mm 炭化室平均宽： 500mm 炭化室锥度： 20mm 炭化室中心距： 1220mm 立火道中心距： 480mm 立火道个数： 28个 炭化室有效容积： 26.56m3 年产冶金焦： 80万t（263孔）,图片5 焦炉炉顶,图片6 焦炉机侧,3.6 基本概念,1）机侧和焦侧： 2）推焦时间：指推焦杆接

15、触焦饼开始滑动的时间。 3）推焦电流：指焦饼开始滑动的电流。 4）装煤时间：托煤扳开始滑动的时间。 5）装煤电流：托煤扳开始滑动的电流。 6）周转时间：指结焦时间加上推焦装煤的操作时间。 ）焦化厂常用的推焦串序有：“92”“52“21”等，我们用“M-n”表示它们的通式。m为相邻两次推焦相隔的炉数n为每串相隔的炉数(推焦车从一座焦炉的一端开始，推到另一端，这趟称为一串，如1，11，21称为1#串；3，13，23称为3#串)。 ）推焦计划系数K1标志各班推焦计划表中各炭化室计划结焦时间规定结焦时间相吻合 的情况 ）推焦执行系数K2标志各班实际推焦时间与计划推焦时间相吻合 的情况 ）推焦总系数K3

16、，用以评价炼焦系统在遵守规定结焦时间方面的管理水平，K3=K1K2,焦炉横切面,3.7 炼焦工艺流程操作,焦炉,熄焦塔湿法熄焦,晾焦台,筛焦楼,焦炭外售或内部循环使用,25mm（焦炭）,1025mm（小焦）,10mm（焦粉,煤塔,煤气去化产净化,摇动给料机,装煤推焦车,捣固机,回炉净煤气,拦焦车,熄焦车,除尘车,生化水,刮板机,焦仓,震动筛,地面站,3.8 工艺流程简述,由备煤车间来的洗精煤，由输煤栈桥运入煤塔，装煤车行至煤塔下方, 由摇动给料机均匀逐层给料, 用21锤固定捣固机分层捣实, 然后将捣好的煤饼从机侧装入炭化室。煤饼在9501050的温度下高温干馏, 经过22.5小时后, 成熟的焦

17、炭被推焦车经拦焦车导焦栅推出落入熄焦车内，由熄焦车送至熄焦塔用水喷洒熄焦，熄焦后的焦炭由熄焦车送至凉焦台，经补充熄焦、凉焦后，由刮板放焦机放至皮带送焦场。熄焦塔处设光电自动控制器, 通过控制器中的时间继电器调整喷洒时间, 保证红焦熄灭。 干馏过程中产生的荒煤气经炭化室顶部、上升管、桥管汇入集气管。在桥管和集气管处用压力为0.3MPa，温度为78的循环氨水喷洒冷却，使700的荒煤气冷却至84左右，再经吸气弯管和吸气管抽吸至冷鼓工段。在集气管内冷凝下来的焦油和氨水经焦油盒、吸气主管一起至冷鼓工段。,1,图片7 装煤推焦车,焦炉加热用高炉煤气和焦炉煤气分别由外部架空管引入，焦炉煤气（3%）通过煤气混

18、合器掺混进高炉煤气内，混合煤气经地下室煤气管道进入焦炉的煤气蓄热室，同时空气通过空气废气开闭器进入空气蓄热室，煤气和空气经预热后分别进入焦炉燃烧室的立火道汇合后燃烧，由于部分废气循环，火焰加长，使高向加热更加均匀合理，燃烧标准温度为13001320。燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，在经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱后排入大气。 上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由液压交换机带动，液压交换传动装置定时进行换向。 装煤过程中逸散的一部分荒煤气和推焦过程中逸散的粉尘由炉顶的消烟除尘车抽吸至车上, 燃烧后废气经通风槽进

19、入地面除尘站布袋除尘后排入大气, 另一部分装煤过程中逸散的荒煤气经装煤车上的通风槽进入地面除尘站布袋除尘后排入大气,3.9焦炉加热及除尘,3.10 筛焦运焦,焦炉生产的焦炭熄焦后放于凉焦台，经刮板放焦机刮入焦1带式输送机，经焦2带式输送机运至筛焦楼，焦炭通过25mm焦炭振动筛进行筛分，被分成25mm及25mm以下两级. 筛上物（25mm的焦炭）通过焦3带式输送机及可逆配仓带式输送机进入25mm的焦仓内；筛下物（25mm的焦仓可贮存焦炉10小时的产焦量，约950t。,图片8 焦炭及凉焦台,图片9 筛焦楼及焦仓,3.11 冶金焦炭及标准,焦炭是一种质地坚硬、多孔、呈银灰色，并有不同粗细裂纹的碳质固

20、体块状材料，其真相对密度约180一195，堆积密度约400一520kgm3。由C、H、0、N、S、P等元素组成,焦炭在炼铁中的作用： 1）骨架作用 2）提供热源 3）还原剂 4）渗碳剂,3.12 焦炭作用,第 4 部 分 化 产 工 艺,从炼焦工段来的焦油氨水与煤气的混合物约80入气液分离器，煤气与焦油氨水等在此分离。分离出的粗煤气进入横管式初冷器，初冷器分上、下两段，在上段，用23化产循环水将煤气冷却到45，化产循环水升温到40，然后煤气入初冷器下段与16制冷水换热，煤气被冷却到22制冷水升温到23，冷却后的煤气进入煤气鼓风机进行加压，加压后煤气进入电捕焦油器，捕集焦油雾滴后的煤气送往脱硫及

21、硫回收工段。 初冷器的煤气冷凝液由初冷器上段和下段分别流出,分别进入各自的冷凝液循环槽，由冷凝液循环泵送至初冷器上下段喷淋，如此循环使用，多余部分由泵抽送至机械化氨水澄清槽,4.1 冷鼓、电捕,从气液分离器分离的焦油氨水与焦油渣去机械化氨水澄清槽。澄清后分离成三层，上层为氨水，中层为焦油，下层为焦油渣。分离的氨水至循环氨水槽，然后用循环氨水泵送至炼焦车间冷却荒煤气及初冷器上段和电捕焦油器间断吹扫喷淋使用。多余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水泵送至脱硫工段进行蒸氨。分离的焦油至焦油中间槽贮存，当达到一定液位时，用焦油泵将其送至焦油槽, 焦油需外售时, 用焦油泵送往焦油槽车外售。分离的焦油渣定期送往

22、煤场掺混炼焦。,左：初冷器 右：电捕焦油器,初 冷器,气液分离器,电捕焦油器,离心鼓风机,气液混合物,来自炼焦,冷凝液,机械化氨水澄清槽,冷凝泵房,油品库区,循环氨水槽,去炼焦,氨水,循环氨水,气相,煤气去脱硫工段,焦油,4.1 冷鼓工段流程图,剩余氨水槽,去蒸氨,剩余氨水泵,4.2 脱硫工艺,来自冷鼓工段的粗煤气进入脱硫塔下部与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触洗涤后，煤气中H2S含量小于0.2g/Nm3，煤气经捕雾段除去雾滴后全部送至硫铵工段。 从脱硫塔中吸收了H2S和HCN的脱硫液至溶液循环槽，用溶液循环泵抽送至再生塔下部与空压站来的压缩空气并流再生，再生后的脱硫液返回脱硫塔塔顶循环喷淋脱硫。

23、硫泡沫则由再生塔顶部扩大部分排至硫泡沫槽，再由硫泡沫泵加压后送至连续熔硫釜外售。 在脱硫塔中的主要反应为: H2S+2NH3=(NH4)2S,蒸氨工艺,由冷鼓来的剩余氨水经与从蒸氨塔底来的蒸氨废水在氨水换热器换热、加碱后，进入蒸氨塔。在蒸氨塔中被蒸汽直接蒸馏，蒸出的氨汽入氨分缩器用循环水冷却，冷凝下来的液体入蒸氨塔顶作回流，未冷凝的含NH3（10%）氨汽进入氨冷凝冷却器，用制冷水冷凝成浓氨水送脱硫工段作为脱硫补充液。蒸氨塔塔底排出的蒸氨废水在氨水换热器中与剩余氨水换热后，入废水槽，然后与洗脱苯工段来的粗苯分离水一并由废水泵加压经废水冷却器用循环水冷却后送生化处理。,脱硫塔,脱 硫 塔,再生塔,

24、蒸氨塔,溶液循环槽,硫泡沫槽,压滤机房,煤气来自冷鼓,硫膏外售,煤气去硫铵工段,脱硫工段流程图,溶液循环泵,压缩空气来自空压站,焦炭过滤器,剩余氨水来自冷凝泵房,废水罐,去生化,浓氨水,硫膏含水约2540%,4.3 硫铵工艺,由脱硫及硫回收工段送来的煤气经煤气预热器后进入喷淋式硫铵饱和器上段的喷淋室，在此煤气与循环母液充分接触，使其中的氨被母液吸收。然后经硫铵饱和器内的除酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段。 在饱和器下部的母液，用循环母液泵连续抽出送至上段进行喷洒，吸收煤气中的氨，并循环搅动母液以改善硫铵的结晶过程。饱和器母液中不断有硫铵结晶生成，用结晶泵将其连同一部分母液送至结晶槽，排放到离心机内

25、进行离心分离，滤除母液。离心分离出的母液与结晶槽溢流出来的母液一同自流回饱和器。从离心机卸出的硫铵结晶，由螺旋输送机送至振动流化床干燥器，分别经由送风机送入热空气干燥、冷风机送入的冷空气冷却后进入硫铵贮斗，然后由包装磅秤称量、包装送入硫铵仓库。,4.3 硫铵工艺,沸腾干燥器所用的热空气，经热风器加热后送入。沸腾干燥器排出的废气经旋风除尘器捕集夹带的细粒硫铵结晶后，由排风机抽送至雾膜水浴除尘器进行湿式再除尘，最后排入大气。 硫铵饱和器喷淋室溢流的母液入满流槽，将少量的酸焦油分离，分离酸、焦油后的母液入母液贮槽，由小母液泵加压后送喷淋室喷淋。 外购来的硫酸卸至硫酸槽用硫酸泵送至硫酸高位槽，经控制流

26、量自流入满流槽，调节硫铵饱和器内溶液的酸度。 饱和器法生产硫铵的主要反应有： 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4,饱和器,离心机,结晶槽,外购 硫酸,螺旋输送机,沸腾干燥器,硫铵储斗,硫酸 储槽,硫酸 储槽,硫铵流程图,煤气来自脱硫,热风器,送风机,旋风除尘,引风机,湿式除尘器,硫铵包装外运,空气,母液泵,煤气去洗脱苯,4.4 洗脱苯工艺,来自硫铵工段的粗煤气， 经终冷塔上段的循环水和下段的制冷水换热后,将煤气由55C降至23C. 然后从洗苯塔底部入塔，由下而上经过洗苯塔填料层，与塔顶喷淋的循环洗油逆流接触，煤气中的苯被循环洗油吸收，再经过塔的捕雾段脱除雾滴后离开洗苯塔，其中一部分送焦炉

27、做回炉煤气、一部分送粗苯管式炉作燃料、一部分送制冷站作燃料、一部分送锅炉房作燃料，剩余煤气送气柜加压站，供居民用气或工业用气。,富油流程,洗苯塔底富油由贫富油泵加压后送至粗苯冷凝冷却器，与脱苯塔塔顶出来的粗苯汽换热，将富油预热至60C左右，然后至油油换热器与脱苯塔底出来的热贫油换热，由60C升到110C左右，最后进入粗苯管式加热炉被加热至180C左右，进入脱苯塔。从脱苯塔顶蒸出的粗苯油水混和汽进入粗苯冷凝冷却器分别被从洗苯塔底来的富油和16C制冷水冷却至30C左右，然后进入粗苯油水分离器进行分离，分离出的粗苯入粗苯回流槽，部分粗苯经粗苯回流泵送至脱苯塔塔顶作回流，其余部分送往粗苯贮槽，用粗苯输送泵定期送粗苯计量槽外售。油水分离器分离出的油水混合物入控制分离器，在此分离出的洗油送入贫油槽，分离出的粗苯分离水送至脱硫工段，与蒸氨废水一并送生化处