炼焦技术问答

1、 炼焦用煤是如何划分的?
答:所谓炼焦用煤,即是指室式焦炉炼焦条件下,用于生产一定质量焦炭的原料煤,它是由高等植物形式的腐植煤。
煤按其在炼焦过程中的性太,可以分为炼焦煤和非炼焦煤。
炼焦煤是指用单种煤炼焦时,可以生成具有一定块度和机械强度的焦炭的煤。这类煤上有黏结性,主要供炼焦用。烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤都属于炼焦煤。
非炼焦煤在单独炼焦时不软经、不熔融、不能生成块状焦炭。这类煤没有或仅有极弱的黏结性,一般不作为炼焦用煤。但当配煤中黏结组分过剩或需要生产特殊焦炭(如铸造焦)时,可以配入少量非炼焦煤,作为瘦化剂用。褐煤、无烟煤以心烟煤中的长焰煤、不黏煤和贫煤,都属于非炼焦煤。为了扩大炼焦用煤资源,在中国煤炭分类国家标准中,还划分了一些过渡性煤种,如贫瘦煤、1/2中黏煤和弱黏煤等。根据各地资源特点以及配煤和炼焦技术的发展水平,有的焦化厂可在配合煤中配入部分过渡煤。
2、 炼焦煤具有哪些主要特性?
答:烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤都属于炼焦煤,其特性如下:
1)贫瘦煤(PS)。是炼焦煤中变质程度最高的一种,特点是挥发分较低,但其黏结性仅次于典型瘦煤。单独炼焦时,生成的粉焦多;在配煤炼焦时配入较少比例时也能起到瘦煤的瘦化作用,对提高焦炭的块度起到良好的作用。这种煤也是发电、民用及其他工业炉窑的燃料,山西省的西山矿区以典型的贫瘦煤为主。
2)瘦煤(SM)。是指具有中等黏结性的低挥分分炼焦煤。炼焦过程中能产生一定数量的胶质全,Y值一般在610mm左右。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度较好的焦炭,但其耐磨强度较差,作为配煤炼焦使用较好。峰峰四矿是典型的瘦煤资源。高硫、高灰的瘦煤一般只作电厂及锅炉燃料。
3)焦煤(JM)。是一种结焦性较强的炼焦煤,挥发分(Vdaf)一般在16%28%之间。加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能获得块度大、裂纹小、抗碎强度高、耐磨强度也很高的焦炭。但单独炼焦时膨胀压力大,有时易产生推焦困难,一般作为配煤炼焦使用较好。峰峰五矿、淮北后石台及西山西曲等矿井是我国典型焦煤代表。
4)肥煤(FM),是中等及中高挥发分的强黏结性炼焦煤,其挥发分多在25%35%左右。加热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度高的焦炭,耐磨强度比焦煤炼出的焦炭还好,是配煤炼焦中的基础煤。但单独炼焦时焦炭有较多的横裂纹,焦根部分常有蜂焦。我国的开滦、枣庄是生产肥煤的主要矿区。
51/3焦煤(1/3JM)是中等偏高挥发分的较强黏结性炼焦煤,相当于原煤分类的2号肥气煤及部分2号肥焦煤,也有少量黏结性较好的1号肥气煤和1号肥焦煤。所以它实质上是一种介于焦煤和气煤之间的过渡煤,在单独炼焦时能生成熔融性良好、强度罗高的焦炭。焦炭的抗碎强度接近肥煤,耐磨强度则又明显的高于气肥煤和气煤。因此它即能单独炼焦供中型高炉使用,也是良好的配煤炼焦的基础煤。在炼焦时其配入量可在较宽范围内波动而获得强度较高焦炭。淮南矿区以产1/3焦煤为主。
6)气肥煤(QF)。是一种挥发分和胶质体厚度都很高的强黏结性炼焦煤。有人称之为液肥煤。结焦性高于气煤而低于肥煤,胶质体虽多但却较稀薄(即胶质体的黏调度小)。单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学产品。它最适于高温干馏制造城市煤气,煤岩成分中以树皮质等壳质组分较多,且多形成晚二叠世乐平统。江西乐平和浙江长广煤田是我国产典型气肥煤的矿区。
7)气煤(QM)。是一种变质程度较低,挥发分较高的炼焦煤,结焦性较强,加热时能产生较高的煤气和较多的焦油。胶质体的热稳定性较差,也能单独结焦。但焦炭的抗碎强度和耐磨强度多低于其他炼焦用煤牌号。焦炭多呈细长条而较易碎,并有较多的纵裂纹。一般在配煤炼焦时多配入气煤后可增多煤气和化学产品的收率。有的气煤也可单独高温干馏来制造城市煤气。抚顺老虎台、龙凤等矿是典型的气煤。
3、什么是煤的挥发分?
答:煤在规定条件下隔绝空气加热后挥发性机物质的产率称为挥发分。事实上,煤在该条件下产生的挥发物即包括了煤的有机质热解气态产物,还包括煤中水分产生的水蒸气以及碳酸盐矿物质分解出的CO2等。因此,挥发分不是煤中的固有物质,而是煤在特定加热制度下的热分解产物,所以煤的挥发分称为挥发分
产率更为确切。
4、焦炭有哪些物理性质?
答:焦炭物理性质包括
1)根据阿基米德原理测量的焦炭真密度、焦炭视密度和焦炭气孔率;
2)根据气体动力学原理测量的焦炭透气性。
3)焦炭的热性质,如焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数和热收缩性以及焦炭的电性质、焦炭电阻率等;
4)各使用部门对焦炭块度也有相应要求,因此,表示焦炭粒度分布的焦炭筛分组成和由此得于的一系列性质参数(如平均块度和焦炭堆积密度等),也是重要的物理性质。
焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下,真密度为1.801.95g/cm3;视密度为0.881.08g/cm3;气孔率为35%55%;堆积密度为400500kg/m3;平均比热为0.80Kj/kg·K)(100℃),1.465kJ/kg.K)(1000℃);热导率为3.07W/m.K)(常温),8.03W/m.K)(900℃);着火温度(空气中)为450650℃;可燃基低热值为3032Kj/g;比表面积为0.60.8m2/g
5、什么是煤调湿?
答:煤调湿是“装炉煤水分控制工艺”的简称,这是一种炼焦用煤的预处理技术,通过加热来降低并稳定、控制装炉煤的水分,把水分调整稳定在5%6%的水平。由于入炉煤水分降低了,入炉煤堆密度增加,在相同焦炭质量要求下,可增加弱黏煤的用量。在相同资源和配煤比条件下,可提高焦炭质量。该技术以节能、环保和经济效益为突出特点。
6、焦炉的加热水平对焦炉生产有什么影响?
答:燃烧室顶高底低于炭化室顶高度,二者之差称为焦炉的加热水平。加热水平是焦炉炉体结构中的一个重要尺寸。加热水平太小,炭化室顶部空间温度过高,不利于提高焦化产品的质量和产率,还会增加炉顶石墨生成;加热水平太大,会降低上部焦饼温度,影响焦饼上下均匀成熟。
7、焦炉炉门来严密有什么危害?
答:焦炉炉门不严密的危害有以下几种情况;
1)炼焦生产中,由于炭化室处于正压状态,炉门不严密会造成炭化室内的荒煤气外逸,影响焦炉煤气和化学产品的回收,同时,对荒煤气外逸会恶化操作环境,烧坏护炉铁件,
导致焦炉炉体损坏,缩短炉体使用寿命。
2)焦炉炉门不严密,在结焦末期因集气管压力波动等原因,空气会漏入炭化室烧掉部分焦炭,增加焦炉中的灰分,降低焦炭的质量和产量。在高温状态下,当灰分与炉墙作用时会产生局部结瘤,导致焦炉炉体损坏。
3)焦炉炉门不严密会导致炭化室内的压力波动,使炉墙砖缝的石墨遭到严重的破坏,引起炉墙互相窜漏,破坏焦炉的加热制度,给焦炉的温度和压力控制带来困难。
8、怎样保证焦炉炉门的严密性?
答:保证焦炉炉门的严密性的措施如下:
1)应制定合理的检修计划对炉门定期进行维修,一般经23个月要对所有的炉门循环检验一次。同时要加强对炉门修理设备的维护,保证炉门修理工作的正常进行。
2)要加强清扫的管理,认真清扫好炉门刀边,炉门框和炉门衬表面的焦油查、焦粉及其他残留物,保证炉门刀边与炉门框的正常接触。
3)加强炉门衬砖的检查和修理,使其处于良好状态,以免造成炉门局部过热而发生变形,进而破坏炉门的严密性。
4)加强推焦车和拦焦车的精心操作,防止因操作不当撞坏炉门刀边而影响炉门的严密性。
5)加强技术创新,采用设计先进、密封性能良好的炉门。
9、焦炉保护板有哪几种形式,各有何特点?
答:焦炉采用的保护板分为大保护板、中保护板、小保护板三种类型。
10、焦炉炉框和保护板断裂的原因有哪些?
答:焦炉炉框和保护板断裂的原因如下:
(1) 炉框和保护板的材质不能满足长期在高温状态下的要求,因受热变形而断裂。
(2) 炉体膨胀不均匀,造成保护板和炉受力不均,局部应力过大而断裂。
(3) 钢柱弹簧吨位控制不合理,造成保护板和炉框受力不均,局部应力过大而断裂。
(4) 下大暴雨,保护板和炉框急冷急热,内部应力突然增大而断裂。
(5) 摘、对炉门或导焦槽对炉框的撞击,保护板和炉框内部产生不均匀的应力而断裂。
106m焦炉相对于4.3m焦炉在焦炉机械方面有哪些特点?
答:4.3m焦炉机械一般采用机械传动、手动操作。推焦车只具有走行、摘炉门,挂炉门、推焦和平煤功能;拦焦车也只具有走行、摘炉门、挂炉门,导焦功能;装煤车只具有走行和装煤功能;其余均为人工操作,劳动强度大,效率低。而6m焦炉机械则大量采用了液压传动,以及PLC单元程序控制,增加了清门、清框、炉台清扫等机械装置,同时采用了5-2串序一点定位作业,绝大部分作业可以实现自动化,大大提高了工作效率,在有些国家6m焦炉已实现了无人操作。4.3焦炉对操作工作的技术要求高和劳动强度大,而6m焦炉机械复杂,对维修工人的技术水平要求较高。6m焦炉在自动化、环保化、安全化等方面优于4.3m焦炉。
11、煤在炭化室是怎样变成焦炭的?
答:具有黏结性的配合煤在焦炉的炭化室内转变为焦炭,大体上要经过干燥脱吸、半焦收缩和焦炭形成等三个阶段,这三个阶段互相交错,不能截然分开。
第一阶段从常温到300℃,为煤的干燥脱气阶段。常温到120 ℃前,煤主要是脱不和干燥;120200℃,煤释放出吸附的CH1CO2CON2等气体,是一个脱吸过程;200300℃,煤开始分解,生成CO2COH2等气体,同时释放出结晶水及微量焦油。
第二阶段从300550℃,是以解聚为主的半焦形成阶段,300450℃,煤进行剧烈分解和解聚,析出大量焦油和气体,气体主要是CH4及其同系物,还有H2CO2CO及不饱和烃等,这些气体为热解一次气,在此期间生成气、液、固三相为一体的胶质体,使煤发生软化、熔融、流动和膨胀;450550℃温度范围内,胶质体分解、缩聚固化成半焦。
第三阶段从5501050℃,是以缩聚为主的焦炭形成阶段。550750℃,半焦分解析出大量气体,主要是H2和少量的CH4,这些气体称为热解二次气体,在此期间,随着温度的升高和气体的析出,半焦将形成裂纹;7501050℃,半焦进一步缩聚,继续析出少量气体,主要是H2,分解的残留物进一步缩聚;焦炭变紧、变硬,排列趋于规则化,半焦转化为具有一定程度和块度的焦炭。

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