煤化工基础知识
什么是煤化工?
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品的过程。从煤的加工过程分，主要包括：干馏(含炼焦和低温干馏)，气化、液化和合成化学品等。
在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。
煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。
煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。 煤干馏（coal carbonization）
煤的干馏流程
煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同,可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中温干馏；500～600℃为低温干馏（见煤低温干馏）。
干馏产品：煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和煤气。
煤干馏过程主要经历如下变化
当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400～500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解,析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物（焦炉煤气和其他炼焦化学产品）。
煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件（主要是温度和时间）。随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳香烃、杂环化合
物的混合物，是工业上获得芳香烃的重要来源；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。
炼焦工艺
炼焦工艺
现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序。
1.洗煤
原煤在炼焦之前，先进行洗选。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。
2.配煤
将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦。
目的是在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围，合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品。
3.炼焦
将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干馏，经过一定时间，最后形成焦炭。
4.炼焦的产品处理
将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结等用户。
熄焦方法有干法和湿法两种。
湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋60～90s。
干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为2～4h。
在炼焦过程中还会产生炼焦煤气及多种化学产品。焦炉煤气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料。 炼焦工艺主要设备
1、焦炉简介:
现代焦炉炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主要部分构成。一般，炭化室宽0.4～0.5m、长10～17m、高4～
7.5m,顶部设有加煤孔和煤气上升管(在机侧或焦侧)，两端用炉门封闭。燃烧室在炭化室两侧，由许多立火道构成。蓄热室位于炉体下部，分空气蓄热室和贫煤气蓄热室。
焦炉系统中常用的控制设备：PLC、变频器、组态软件、电动机、断路器、接触器、按钮、温度仪表等等。
2、捣固焦炉简介:
捣固焦泛指采用捣固炼焦技术在捣固焦专用炉型内生产出的焦炭，这种专用炉型即捣固焦炉。捣固炼焦技术是一种可根据焦炭的不同用途，配入较多的高挥发分煤及弱粘结性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣实后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术。
3、熄焦车（或干法熄焦装置）
接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水（或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽），将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦台上冷却。
4、配煤槽简介：
炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。
5、粉碎机简介:
粉碎机是将大尺寸的固体原料粉碎至要求尺寸的机械。
根据被碎料或碎制料的尺寸可将粉碎机区分为粗碎机、中碎机、细磨机、超细磨机。
炼焦车间生产工艺简介
(一)、备煤筛焦车间：
备煤工段主要由受煤坑、配煤室、粉碎机室、贮煤塔顶、煤焦制样室及带式输送机、转运站等设施组成。原料洗精煤从洗煤厂由8条带式输送机送至备煤车间，经配煤和2台破碎机粉碎后，煤被破碎到小于3mm以下（占85%以上）由带式输送机送至塔顶，用犁式卸料器卸到煤塔中，供焦炉使用。
(二)、炼焦车间：
炼焦车间建设2*60孔TJL5550型宽炭化室、双连火道、废气循环、下喷、单热式捣固焦炉，年产冶金焦120万吨。采用捣固煤饼，侧装高温干馏，湿法熄焦工艺。
炼焦基本工艺参数：
配煤炼焦生产工艺流程由备煤工段来的洗精煤，由输煤栈桥运入煤塔，由煤塔通过摇动给料器将煤装入装煤推焦机的煤箱内，由装煤推焦机按作业计划从机侧送入炭化室内，煤饼在炭化室内经过一个结焦周期在950℃～1050℃的高温干馏炼制成焦炭和荒煤气。装煤时产生的烟尘由炉顶上的消烟除尘车经吸尘孔抽出，在车上进行燃烧、洗涤后，尾气放散。炭化室内的焦炭成熟后，用装煤推焦机推出，经拦焦机导入熄焦车内，熄焦车由电机车牵引至熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段。煤在干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，进入上升管，经桥管进入集气管，700℃左右的荒煤气被桥管和集气管内喷洒的循环氨水冷却至84℃左右。荒煤气中焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油同氨水一起，经吸煤气管道并经气液分离器分别进入冷鼓工段。
焦炉加热用的回炉煤气，由外部管道架空引入每座焦炉。煤气经地下室管道进入焦炉燃烧室，同时空气通过废气开闭器进入蓄热室，空气经预热后进入焦炉燃烧室的烈火道汇合后燃烧。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，再经过蓄热室，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，最后排入大气。上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由加热交换传动装置定时进行换向。
(三)、煤气净化
化产车间是为年产120万吨干全焦炉配套设计,化产车间由冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵工段、蒸氨工段、粗苯工段、油库工段、生化工段等组成。
(1)冷凝鼓风工段：
来自82～ 83℃的荒煤气，带着焦油和氨水沿吸煤气管道至气液分离器，气液分离后荒煤气进入横管初冷器，在此分两段冷却：上段采用32℃循环水、下段采用16℃制冷水将煤气冷却至22℃。冷却后的煤气进入煤气鼓风机加压后进入电捕焦油器，除掉其中夹带的焦油雾后煤气被送至脱硫工段。
初冷器中段和下段排出的冷凝液进入冷凝液循环槽，由冷凝液循环泵送入初冷器下端循环喷洒，如此循环使用，多余部分送机械化氨水澄清槽。
从气液分离器出来的焦油、氨水进入机械化焦油氨水澄清槽，经澄清分离后，上部氨水送至循环氨水槽，由循环氨水泵及高压氨水泵送往炼焦工段供冷却荒煤气和集气管吹扫及无烟装煤使用。剩余氨水则由剩余氨水泵送至硫铵工段蒸氨。分离出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，有焦油泵送往装车台装车外售。
机械化氨水澄清槽和机械化焦油澄清槽底部沉降的焦油渣，排入焦油渣车，定期送往煤场配煤。
冷凝鼓风工段所有贮槽的放散气均经排气风机接至排气洗净塔，由硫铵工段来的蒸氨废水洗涤后排放至大气。塔底废水由排气洗净废水泵送生化处理。
(2)脱硫工段：
鼓风机后的煤气进入脱硫塔，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触，穿过轻瓷填料及塔顶的除沫网由顶部出来，以吸收煤气中的硫化氢、HCN。脱除硫化氢的煤气去洗涤工段。
吸收了硫化氢、HCN的脱硫液从塔底流出，经液封槽进入反应槽，用循环泵经加热（冬）或冷却（夏）后送入再生塔，同时自再生塔底部通入压缩空气，使溶液在塔内得以氧化再生，再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环使用。浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，利用位差自行流入硫泡沫槽。硫泡沫由硫泡沫槽下部自流入熔硫釜，用蒸汽加热，加热后熔硫釜内硫泡沫澄清分离，分离后的清液排入反应槽，熔硫后硫磺放入硫磺冷却盘，冷却后装袋外销。
为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，排出少量废液定期送往配煤。
(4)终冷洗苯工段
从硫铵工段来的55℃煤气经过横管煤气终冷器温度降至25～27℃，进入洗苯塔与塔顶喷洒的由粗苯工段来的贫油逆流接触，将煤气中的苯洗至4mg/m3以下，然后将净煤气送往各用户（焦炉加热、粗苯管式炉等）。 横管煤气终冷器底的冷凝液由泵打至终冷器顶循环喷洒，防止焦油及萘的积存。富余的冷凝液送生物脱酚。洗苯塔底富油送粗苯蒸馏。
(5)粗苯蒸馏工段：
来自硫铵工段含苯的焦炉煤气，经终冷器冷却后从洗苯塔底部入塔，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，从塔顶出来的煤气含苯小于2g／N m3，然后供用户使用。考虑外供煤气输送对萘含量的要求，在脱苯塔第20～25层塔板上切取萘馏分，切取的萘油汇兑焦油中，以保证焦炉煤气萘含量。煤气含萘夏季＜200mg／Nm3，冬季＜100mg／Nm3。
由终冷洗苯工段来的富油，经油汽换热器与脱苯塔顶部来93℃油汽换热后，进入二段贫富油换热器和一段贫富油换热器，使富油温度升至130-135℃，然后进入管式炉对流段、辐射段，加热至180℃，进入脱苯塔内进行蒸馏。从脱苯塔顶部出来的油汽进入油汽换热器及冷凝冷却器，所得粗苯流入油水分离器。分离出水后的粗苯进入回流槽，经粗苯回流泵送至脱苯塔顶部作为回流用，其余的流入粗苯中间槽，用粗苯产品泵送往油库工段装车外送。 在脱苯塔上部设有断塔板，将塔板积存的油和水引出，流入到脱苯塔油水分离器，将水分离后，油进入下层塔板。
从脱苯塔侧线引出的萘溶剂油，自流到萘溶剂油槽，用泵压送到油库工段的焦油贮槽。
脱苯塔底部采出的170℃热贫油，经一段贫油换热器换热后进入脱苯塔下部的热贫油槽。用热贫油泵送至二段贫富油换热器、贫油一段冷却器、贫油二段冷却器，冷却至30℃后，送到终冷洗苯工段洗苯塔循环使用。
为保持稳定的洗油质量，同管式炉加热后的富油管线引出1.5%的富油进入再生器，用管式炉来的被加热到400℃的过热蒸汽直接蒸吹再生，再生器顶部出来的汽体进入脱苯塔下部，再生器底部排出的残渣定期排放至残渣槽，用泵送到油库工段的焦油贮槽。
粗苯油水分离器、脱苯塔油水分离器分离出来的水进入控制分离器，进一步将油水分离。分离出来的油流入油放空槽，用液下泵送到富油槽，分离出来的水流入水放空槽，用液下泵送到冷凝鼓风工段。
(6)油库工段
从冷凝鼓风工段和粗苯蒸馏工段送来的焦油和粗苯分别进入焦油贮槽和粗苯贮槽中，定期用焦油装车泵和粗苯装车泵送往各自高置槽，经汽车装料管自流分别装入汽车槽车外运。
洗油由汽车槽车运来，卸入洗油卸车槽，由泵送粗苯蒸馏工段。
炼焦炉
炼焦炉简介
炼焦炉的一代炉龄一般为25年左右，在操作、维护好的情况下可达30年以上。
20世纪30年代以前，焦炉炭化室容积一般不超过20米3。1927年炭化室高6米、有效容积达30米3的大容积炼焦炉首次在德国建成投产。60年代起许多国家相继建造了大容积炉。目前广泛使用的大型炼焦炉尺寸为:炭化室高6～7.5米,长15～17米,平均宽0.4～0.46米，有效容积达50米3左右。
中国的第一批近代炼焦炉于1919年在鞍山建成投产，以后在石家庄、石景山、本溪、大连和吉林等地相继建成。由于长期战争，大都遭到破坏，1949～1959年，恢复了11座、448孔旧炼焦炉;新建、改建24座、1239孔炼焦炉。1957年起自己独立设计炼焦炉，1965年起开始研究设计大容积炼焦炉。1970年第一座36孔高5.5米,有效容积达35.4米3的大容积炼焦炉投产,生产中各项主要指标均达到较好水平。
炼焦炉的构造
现代炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室中煤料在隔绝空气条件下受热变成焦炭。一座焦炉有几十个炭化室和燃烧室相间配置，用耐火材料(硅砖)隔开。每个燃烧室有20～30个立火道。来自蓄热室的经过预热的煤气（高热值煤气不预热）和空气在立火道底部相遇燃烧，从侧面向炭化室提供热量。蓄热室位于焦炉的下部，利用高温废气来预热加热用的煤气和空气。斜道区是连接蓄热室和燃烧室的斜通道。炭化室、燃烧室以上的炉体称炉顶，其厚度按炉体强度和降低炉顶表面温度的需要确定。炉顶区有装煤孔和上升管孔通向炭化室，用以装入煤料和导出煤料干馏时产生的荒煤气。还设有看火孔通向每个火道，供测温、检查火焰之用，根据检测结果，调节温度和压力。整座焦炉砌筑在坚固平整的混凝土基础上，每个蓄热室通过废气盘与烟道连接，烟道设在基础内或基础两侧，一端与烟囱连接。
炼焦炉主要部位
炼焦炉主要部位由硅砖砌成，为使密封性好，要采用异形砖砌筑。通常一座大型炼焦炉要使用 400种以上的砖，甚至超过1000种。一座36孔容积为35.4米3的炼焦炉需用耐火材料约8400吨。要按照严格质量标准施工，并应在烘炉时充分考虑硅砖的性质，以保证运行良好并延长寿命。焦炉烘炉后，炭化室区域的膨胀近200毫米。烘炉的日膨胀率一般采取不大于0.035％，烘炉天数为50～60天。因炼焦炉烘炉时有较大的膨胀，某些与炉体相联接的设备和结构，要在烘炉末期炉体膨胀基本结束后，才最终进行联接、固定和密封。
炼焦炉温度控制
这是为了最大限度地发挥炼焦炉的生产能力和最好的热工效率。调温分为三个阶段：刚投产时，炉温有较大波动，调温工作的主要内容是监督全炉燃烧室的温室保持均衡，调整某几个温度过高或过低的燃烧室。当结焦时间逐步缩短到16～18小时，就转入正式的调温阶段。这时以焦饼（炭化室中的整个焦体）沿高向和长向均匀成焦和焦饼中心温度达 950～1050℃为依据，调节全炉加热系统的温度和压力，制定合理的加热制度并把它稳定下来。此阶段的调温工作约需半年时间。此后过渡到经常性的调温阶段，根据煤料、加热煤气和大气条件等情况的变化,及时调整供热,使各炭化室的焦饼在规定的结焦时间内沿长向和高向均匀炼成焦炭。炼焦炉的耗热量是评定焦炉热工管理的重要指标。一般用焦炉煤气加热时，每公斤干煤的耗热量约为 550千卡；用高炉煤气加热时约为630千卡。
炼焦炉烘炉
炼焦炉烘炉阶段由于硅砖的膨胀是非线性的，上下部位膨胀速度不一，有被拉成阶梯裂纹的可能。正常生产过程中，由于炭化室的周期性装煤和出焦，炉温波动很大，砌体也会产生一定程度的胀缩变化。再加各种机械设备对砌体的撞击，均可能导致砌体变形和开裂。因此要利用可调节的弹簧势能，通过护炉设备连续不断地向砌体施加数量足够、分布合理的保护性压力，使砌体从烘炉、开工到正常生产的整个过程中始终保持完整和严密，一直到焦炉停产,均应维持这种保护性压力,并定期检查、调整。护炉铁构件对焦炉施加的总负荷，按炉高计算，每米为1.5～2.0吨。由于硅砖的残存膨胀和不可避免地产生的裂缝，将导致炉长逐年膨胀，正常的年膨胀量应不大于10毫米,护炉设备管理较好的焦炉,投产二、三年后年膨胀量可在 5毫米以下。炉长的总膨胀量是炉体衰老的标志之一。 炼焦炉的类型
一个炭化室又称为一个炉孔，一座炼焦炉由数十个炉孔组成。按加热系统的结构不同，现代炼焦炉有多种类型，大致可分为：①双联火道式，上升气流火道和下降气流火道成对组合，整个燃烧室由若干组双联火道组成；②两分火道式，整个燃烧室的半侧火道均走上升气流,另半侧火道均走下降气流；③上跨焰道式,整个燃烧室的各火道分为若干组，通过上跨焰道与相邻燃烧室的火道组相联。炼焦炉的生产能力决定于炭化室的尺寸和结焦时间。 无烟煤高温炼焦炉
无烟煤因没有任何粘结性被世界各国列入炼焦非用煤，只能作民用煤和作合成氨造气的原料。无烟煤的特点是固定碳高、挥发分低（小于或等于10%）、纯煤真密度高（1.35-1.9）、无任何粘结性、燃点高（380度--420度）、燃烧时无烟。
连续炼焦炉
连续炼焦炉有一个碳化室，它被间隔为第一直接加热式加热区（2A；2A'），在区内的加料侧装有排气口（3）；辐射管式加热区（6；6'），区内装有若干焦炉煤气出口（8）；和第二直接加热式加热区（2B；2B'），区内的出料侧装有排气口（3）。在第一（2A；2A'）和第二（2B；2B'）直接加热式加热区内装有若干燃烧器（5），使之在低过量空气比条件下燃烧。在这样的连续炼焦炉内模制煤在连续传送中进行碳化处理。
捣固炼焦
捣固炼焦的基本原理
煤料经捣实后，堆米密度可由散装煤的0.72t/m³提高到1.10-1.15 t/m³，有利于提高煤料的粘结性。其原因是：煤料堆密度增加，煤粒间接触致密，间隙减小，填充间隙所需的胶质体液相产物的数量也相对减少。也就是说由煤热分解时产生的一定数量的胶质体，能够填充更多煤粒之间的空隙，可以用较少的胶质体液相产物均匀分布在煤粒表面上，进而在炼焦过程中，在煤粒之间形成较强的界面结合。捣实的煤料结焦过程中产生的干馏气体不易析出，煤粒的膨胀压力增加，这就迫使变形的煤粒更加靠拢，增加了变形煤粒的接触面积，有利于煤热解产物的游离基与不饱和化合物进行缩合反应。同时，热解产生的气体逸出时遇到的阻力增大，使气体在胶质体内的停留时间延长，这样，气体中带自由基的原子团和热分解的中间产物有更充分的时间相互作用，有可能产生稳定的、分子量适度的物质，增加胶质体内不挥发的液相产物，结果胶质体不仅数量增加，而且还变得稳定。这些都有利于增加煤料的粘结性。
捣固炼焦工艺
在研究顶装焦炉工艺的基础上，为避免在捣固焦炉上再出现炉体表面过热、热工效率降低、炉底砖易磨损、防止炉头由于温度波动产生剥蚀和松动等现象，将炉体结构中传统的蓄热室基础顶板、炉顶、炉端部位改为澡珠砖，普通硅藻土保温砖改为轻质高强度硅藻土保温砖，两侧蓄热室封墙外覆以新保温涂料，加厚炭化室底砖厚度，炉头砖改用高铝砖，且对温度剧烈波动的部位，在砌筑时采用直缝联结的砌筑方法。
捣固炼焦的设备
捣固机是捣固炼焦中的关键设备之一，也是国内外不断研究改进的课题之一。90年代中期，捣固机大部分采用撇开式胶带链传动系统、机械润滑分散注油等传统方式，存在传动效率低，适用寿命短，传动不平稳，注油润滑操作不方便，影响设备正常保养等缺点。为解决这些问题，我们研究设计了具有结构紧凑、体积小、传动效率高、承载能力墙、适用寿命长、传动平稳等优势的封闭式齿轮传动技术，大大提高了捣固机传动系统的传动性能。同时采用封闭式特设电动给油泵系统，统一定时润滑，以保证捣固机各个部位不因人为因素而造成设备本身的磨损，不但延长了设备寿命，而且操作方式安全可靠、方便快捷。
捣固机捣固锤夹紧技术，该技术也是捣固机正常运转的核心技术之一。研究设计了弹性轮装置，使三个捣固锤可各自独立调整。弹性轮上的摩擦块，安装时使三个相位角差120°，使捣固传动平稳，电动机载荷曲线比较平缓，从而极大地延长了捣固机关键部件的使用寿命。
煤化工基础知识
什么是煤化工?
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品的过程。从煤的加工过程分，主要包括：干馏(含炼焦和低温干馏)，气化、液化和合成化学品等。
在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。
煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。
煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。 煤干馏（coal carbonization）
煤的干馏流程
煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同,可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中温干馏；500～600℃为低温干馏（见煤低温干馏）。
干馏产品：煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和煤气。
煤干馏过程主要经历如下变化
当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400～500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解,析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物（焦炉煤气和其他炼焦化学产品）。
煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件（主要是温度和时间）。随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳香烃、杂环化合
物的混合物，是工业上获得芳香烃的重要来源；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。
炼焦工艺
炼焦工艺
现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序。
1.洗煤
原煤在炼焦之前，先进行洗选。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。
2.配煤
将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦。
目的是在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围，合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品。
3.炼焦
将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干馏，经过一定时间，最后形成焦炭。
4.炼焦的产品处理
将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结等用户。
熄焦方法有干法和湿法两种。
湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋60～90s。
干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为2～4h。
在炼焦过程中还会产生炼焦煤气及多种化学产品。焦炉煤气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料。 炼焦工艺主要设备
1、焦炉简介:
现代焦炉炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主要部分构成。一般，炭化室宽0.4～0.5m、长10～17m、高4～
7.5m,顶部设有加煤孔和煤气上升管(在机侧或焦侧)，两端用炉门封闭。燃烧室在炭化室两侧，由许多立火道构成。蓄热室位于炉体下部，分空气蓄热室和贫煤气蓄热室。
焦炉系统中常用的控制设备：PLC、变频器、组态软件、电动机、断路器、接触器、按钮、温度仪表等等。
2、捣固焦炉简介:
捣固焦泛指采用捣固炼焦技术在捣固焦专用炉型内生产出的焦炭，这种专用炉型即捣固焦炉。捣固炼焦技术是一种可根据焦炭的不同用途，配入较多的高挥发分煤及弱粘结性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣实后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术。
3、熄焦车（或干法熄焦装置）
接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水（或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽），将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦台上冷却。
4、配煤槽简介：
炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。
5、粉碎机简介:
粉碎机是将大尺寸的固体原料粉碎至要求尺寸的机械。
根据被碎料或碎制料的尺寸可将粉碎机区分为粗碎机、中碎机、细磨机、超细磨机。
炼焦车间生产工艺简介
(一)、备煤筛焦车间：
备煤工段主要由受煤坑、配煤室、粉碎机室、贮煤塔顶、煤焦制样室及带式输送机、转运站等设施组成。原料洗精煤从洗煤厂由8条带式输送机送至备煤车间，经配煤和2台破碎机粉碎后，煤被破碎到小于3mm以下（占85%以上）由带式输送机送至塔顶，用犁式卸料器卸到煤塔中，供焦炉使用。
(二)、炼焦车间：
炼焦车间建设2*60孔TJL5550型宽炭化室、双连火道、废气循环、下喷、单热式捣固焦炉，年产冶金焦120万吨。采用捣固煤饼，侧装高温干馏，湿法熄焦工艺。
炼焦基本工艺参数：
配煤炼焦生产工艺流程由备煤工段来的洗精煤，由输煤栈桥运入煤塔，由煤塔通过摇动给料器将煤装入装煤推焦机的煤箱内，由装煤推焦机按作业计划从机侧送入炭化室内，煤饼在炭化室内经过一个结焦周期在950℃～1050℃的高温干馏炼制成焦炭和荒煤气。装煤时产生的烟尘由炉顶上的消烟除尘车经吸尘孔抽出，在车上进行燃烧、洗涤后，尾气放散。炭化室内的焦炭成熟后，用装煤推焦机推出，经拦焦机导入熄焦车内，熄焦车由电机车牵引至熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段。煤在干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，进入上升管，经桥管进入集气管，700℃左右的荒煤气被桥管和集气管内喷洒的循环氨水冷却至84℃左右。荒煤气中焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油同氨水一起，经吸煤气管道并经气液分离器分别进入冷鼓工段。
焦炉加热用的回炉煤气，由外部管道架空引入每座焦炉。煤气经地下室管道进入焦炉燃烧室，同时空气通过废气开闭器进入蓄热室，空气经预热后进入焦炉燃烧室的烈火道汇合后燃烧。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，再经过蓄热室，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，最后排入大气。上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由加热交换传动装置定时进行换向。
(三)、煤气净化
化产车间是为年产120万吨干全焦炉配套设计,化产车间由冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵工段、蒸氨工段、粗苯工段、油库工段、生化工段等组成。
(1)冷凝鼓风工段：
来自82～ 83℃的荒煤气，带着焦油和氨水沿吸煤气管道至气液分离器，气液分离后荒煤气进入横管初冷器，在此分两段冷却：上段采用32℃循环水、下段采用16℃制冷水将煤气冷却至22℃。冷却后的煤气进入煤气鼓风机加压后进入电捕焦油器，除掉其中夹带的焦油雾后煤气被送至脱硫工段。
初冷器中段和下段排出的冷凝液进入冷凝液循环槽，由冷凝液循环泵送入初冷器下端循环喷洒，如此循环使用，多余部分送机械化氨水澄清槽。
从气液分离器出来的焦油、氨水进入机械化焦油氨水澄清槽，经澄清分离后，上部氨水送至循环氨水槽，由循环氨水泵及高压氨水泵送往炼焦工段供冷却荒煤气和集气管吹扫及无烟装煤使用。剩余氨水则由剩余氨水泵送至硫铵工段蒸氨。分离出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，有焦油泵送往装车台装车外售。
机械化氨水澄清槽和机械化焦油澄清槽底部沉降的焦油渣，排入焦油渣车，定期送往煤场配煤。
冷凝鼓风工段所有贮槽的放散气均经排气风机接至排气洗净塔，由硫铵工段来的蒸氨废水洗涤后排放至大气。塔底废水由排气洗净废水泵送生化处理。
(2)脱硫工段：
鼓风机后的煤气进入脱硫塔，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触，穿过轻瓷填料及塔顶的除沫网由顶部出来，以吸收煤气中的硫化氢、HCN。脱除硫化氢的煤气去洗涤工段。
吸收了硫化氢、HCN的脱硫液从塔底流出，经液封槽进入反应槽，用循环泵经加热（冬）或冷却（夏）后送入再生塔，同时自再生塔底部通入压缩空气，使溶液在塔内得以氧化再生，再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环使用。浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，利用位差自行流入硫泡沫槽。硫泡沫由硫泡沫槽下部自流入熔硫釜，用蒸汽加热，加热后熔硫釜内硫泡沫澄清分离，分离后的清液排入反应槽，熔硫后硫磺放入硫磺冷却盘，冷却后装袋外销。
为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，排出少量废液定期送往配煤。
(4)终冷洗苯工段
从硫铵工段来的55℃煤气经过横管煤气终冷器温度降至25～27℃，进入洗苯塔与塔顶喷洒的由粗苯工段来的贫油逆流接触，将煤气中的苯洗至4mg/m3以下，然后将净煤气送往各用户（焦炉加热、粗苯管式炉等）。 横管煤气终冷器底的冷凝液由泵打至终冷器顶循环喷洒，防止焦油及萘的积存。富余的冷凝液送生物脱酚。洗苯塔底富油送粗苯蒸馏。
(5)粗苯蒸馏工段：
来自硫铵工段含苯的焦炉煤气，经终冷器冷却后从洗苯塔底部入塔，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，从塔顶出来的煤气含苯小于2g／N m3，然后供用户使用。考虑外供煤气输送对萘含量的要求，在脱苯塔第20～25层塔板上切取萘馏分，切取的萘油汇兑焦油中，以保证焦炉煤气萘含量。煤气含萘夏季＜200mg／Nm3，冬季＜100mg／Nm3。
由终冷洗苯工段来的富油，经油汽换热器与脱苯塔顶部来93℃油汽换热后，进入二段贫富油换热器和一段贫富油换热器，使富油温度升至130-135℃，然后进入管式炉对流段、辐射段，加热至180℃，进入脱苯塔内进行蒸馏。从脱苯塔顶部出来的油汽进入油汽换热器及冷凝冷却器，所得粗苯流入油水分离器。分离出水后的粗苯进入回流槽，经粗苯回流泵送至脱苯塔顶部作为回流用，其余的流入粗苯中间槽，用粗苯产品泵送往油库工段装车外送。 在脱苯塔上部设有断塔板，将塔板积存的油和水引出，流入到脱苯塔油水分离器，将水分离后，油进入下层塔板。
从脱苯塔侧线引出的萘溶剂油，自流到萘溶剂油槽，用泵压送到油库工段的焦油贮槽。
脱苯塔底部采出的170℃热贫油，经一段贫油换热器换热后进入脱苯塔下部的热贫油槽。用热贫油泵送至二段贫富油换热器、贫油一段冷却器、贫油二段冷却器，冷却至30℃后，送到终冷洗苯工段洗苯塔循环使用。
为保持稳定的洗油质量，同管式炉加热后的富油管线引出1.5%的富油进入再生器，用管式炉来的被加热到400℃的过热蒸汽直接蒸吹再生，再生器顶部出来的汽体进入脱苯塔下部，再生器底部排出的残渣定期排放至残渣槽，用泵送到油库工段的焦油贮槽。
粗苯油水分离器、脱苯塔油水分离器分离出来的水进入控制分离器，进一步将油水分离。分离出来的油流入油放空槽，用液下泵送到富油槽，分离出来的水流入水放空槽，用液下泵送到冷凝鼓风工段。
(6)油库工段
从冷凝鼓风工段和粗苯蒸馏工段送来的焦油和粗苯分别进入焦油贮槽和粗苯贮槽中，定期用焦油装车泵和粗苯装车泵送往各自高置槽，经汽车装料管自流分别装入汽车槽车外运。
洗油由汽车槽车运来，卸入洗油卸车槽，由泵送粗苯蒸馏工段。
炼焦炉
炼焦炉简介
炼焦炉的一代炉龄一般为25年左右，在操作、维护好的情况下可达30年以上。
20世纪30年代以前，焦炉炭化室容积一般不超过20米3。1927年炭化室高6米、有效容积达30米3的大容积炼焦炉首次在德国建成投产。60年代起许多国家相继建造了大容积炉。目前广泛使用的大型炼焦炉尺寸为:炭化室高6～7.5米,长15～17米,平均宽0.4～0.46米，有效容积达50米3左右。
中国的第一批近代炼焦炉于1919年在鞍山建成投产，以后在石家庄、石景山、本溪、大连和吉林等地相继建成。由于长期战争，大都遭到破坏，1949～1959年，恢复了11座、448孔旧炼焦炉;新建、改建24座、1239孔炼焦炉。1957年起自己独立设计炼焦炉，1965年起开始研究设计大容积炼焦炉。1970年第一座36孔高5.5米,有效容积达35.4米3的大容积炼焦炉投产,生产中各项主要指标均达到较好水平。
炼焦炉的构造
现代炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室中煤料在隔绝空气条件下受热变成焦炭。一座焦炉有几十个炭化室和燃烧室相间配置，用耐火材料(硅砖)隔开。每个燃烧室有20～30个立火道。来自蓄热室的经过预热的煤气（高热值煤气不预热）和空气在立火道底部相遇燃烧，从侧面向炭化室提供热量。蓄热室位于焦炉的下部，利用高温废气来预热加热用的煤气和空气。斜道区是连接蓄热室和燃烧室的斜通道。炭化室、燃烧室以上的炉体称炉顶，其厚度按炉体强度和降低炉顶表面温度的需要确定。炉顶区有装煤孔和上升管孔通向炭化室，用以装入煤料和导出煤料干馏时产生的荒煤气。还设有看火孔通向每个火道，供测温、检查火焰之用，根据检测结果，调节温度和压力。整座焦炉砌筑在坚固平整的混凝土基础上，每个蓄热室通过废气盘与烟道连接，烟道设在基础内或基础两侧，一端与烟囱连接。
炼焦炉主要部位
炼焦炉主要部位由硅砖砌成，为使密封性好，要采用异形砖砌筑。通常一座大型炼焦炉要使用 400种以上的砖，甚至超过1000种。一座36孔容积为35.4米3的炼焦炉需用耐火材料约8400吨。要按照严格质量标准施工，并应在烘炉时充分考虑硅砖的性质，以保证运行良好并延长寿命。焦炉烘炉后，炭化室区域的膨胀近200毫米。烘炉的日膨胀率一般采取不大于0.035％，烘炉天数为50～60天。因炼焦炉烘炉时有较大的膨胀，某些与炉体相联接的设备和结构，要在烘炉末期炉体膨胀基本结束后，才最终进行联接、固定和密封。
炼焦炉温度控制
这是为了最大限度地发挥炼焦炉的生产能力和最好的热工效率。调温分为三个阶段：刚投产时，炉温有较大波动，调温工作的主要内容是监督全炉燃烧室的温室保持均衡，调整某几个温度过高或过低的燃烧室。当结焦时间逐步缩短到16～18小时，就转入正式的调温阶段。这时以焦饼（炭化室中的整个焦体）沿高向和长向均匀成焦和焦饼中心温度达 950～1050℃为依据，调节全炉加热系统的温度和压力，制定合理的加热制度并把它稳定下来。此阶段的调温工作约需半年时间。此后过渡到经常性的调温阶段，根据煤料、加热煤气和大气条件等情况的变化,及时调整供热,使各炭化室的焦饼在规定的结焦时间内沿长向和高向均匀炼成焦炭。炼焦炉的耗热量是评定焦炉热工管理的重要指标。一般用焦炉煤气加热时，每公斤干煤的耗热量约为 550千卡；用高炉煤气加热时约为630千卡。
炼焦炉烘炉
炼焦炉烘炉阶段由于硅砖的膨胀是非线性的，上下部位膨胀速度不一，有被拉成阶梯裂纹的可能。正常生产过程中，由于炭化室的周期性装煤和出焦，炉温波动很大，砌体也会产生一定程度的胀缩变化。再加各种机械设备对砌体的撞击，均可能导致砌体变形和开裂。因此要利用可调节的弹簧势能，通过护炉设备连续不断地向砌体施加数量足够、分布合理的保护性压力，使砌体从烘炉、开工到正常生产的整个过程中始终保持完整和严密，一直到焦炉停产,均应维持这种保护性压力,并定期检查、调整。护炉铁构件对焦炉施加的总负荷，按炉高计算，每米为1.5～2.0吨。由于硅砖的残存膨胀和不可避免地产生的裂缝，将导致炉长逐年膨胀，正常的年膨胀量应不大于10毫米,护炉设备管理较好的焦炉,投产二、三年后年膨胀量可在 5毫米以下。炉长的总膨胀量是炉体衰老的标志之一。 炼焦炉的类型
一个炭化室又称为一个炉孔，一座炼焦炉由数十个炉孔组成。按加热系统的结构不同，现代炼焦炉有多种类型，大致可分为：①双联火道式，上升气流火道和下降气流火道成对组合，整个燃烧室由若干组双联火道组成；②两分火道式，整个燃烧室的半侧火道均走上升气流,另半侧火道均走下降气流；③上跨焰道式,整个燃烧室的各火道分为若干组，通过上跨焰道与相邻燃烧室的火道组相联。炼焦炉的生产能力决定于炭化室的尺寸和结焦时间。 无烟煤高温炼焦炉
无烟煤因没有任何粘结性被世界各国列入炼焦非用煤，只能作民用煤和作合成氨造气的原料。无烟煤的特点是固定碳高、挥发分低（小于或等于10%）、纯煤真密度高（1.35-1.9）、无任何粘结性、燃点高（380度--420度）、燃烧时无烟。
连续炼焦炉
连续炼焦炉有一个碳化室，它被间隔为第一直接加热式加热区（2A；2A'），在区内的加料侧装有排气口（3）；辐射管式加热区（6；6'），区内装有若干焦炉煤气出口（8）；和第二直接加热式加热区（2B；2B'），区内的出料侧装有排气口（3）。在第一（2A；2A'）和第二（2B；2B'）直接加热式加热区内装有若干燃烧器（5），使之在低过量空气比条件下燃烧。在这样的连续炼焦炉内模制煤在连续传送中进行碳化处理。
捣固炼焦
捣固炼焦的基本原理
煤料经捣实后，堆米密度可由散装煤的0.72t/m³提高到1.10-1.15 t/m³，有利于提高煤料的粘结性。其原因是：煤料堆密度增加，煤粒间接触致密，间隙减小，填充间隙所需的胶质体液相产物的数量也相对减少。也就是说由煤热分解时产生的一定数量的胶质体，能够填充更多煤粒之间的空隙，可以用较少的胶质体液相产物均匀分布在煤粒表面上，进而在炼焦过程中，在煤粒之间形成较强的界面结合。捣实的煤料结焦过程中产生的干馏气体不易析出，煤粒的膨胀压力增加，这就迫使变形的煤粒更加靠拢，增加了变形煤粒的接触面积，有利于煤热解产物的游离基与不饱和化合物进行缩合反应。同时，热解产生的气体逸出时遇到的阻力增大，使气体在胶质体内的停留时间延长，这样，气体中带自由基的原子团和热分解的中间产物有更充分的时间相互作用，有可能产生稳定的、分子量适度的物质，增加胶质体内不挥发的液相产物，结果胶质体不仅数量增加，而且还变得稳定。这些都有利于增加煤料的粘结性。
捣固炼焦工艺
在研究顶装焦炉工艺的基础上，为避免在捣固焦炉上再出现炉体表面过热、热工效率降低、炉底砖易磨损、防止炉头由于温度波动产生剥蚀和松动等现象，将炉体结构中传统的蓄热室基础顶板、炉顶、炉端部位改为澡珠砖，普通硅藻土保温砖改为轻质高强度硅藻土保温砖，两侧蓄热室封墙外覆以新保温涂料，加厚炭化室底砖厚度，炉头砖改用高铝砖，且对温度剧烈波动的部位，在砌筑时采用直缝联结的砌筑方法。
捣固炼焦的设备
捣固机是捣固炼焦中的关键设备之一，也是国内外不断研究改进的课题之一。90年代中期，捣固机大部分采用撇开式胶带链传动系统、机械润滑分散注油等传统方式，存在传动效率低，适用寿命短，传动不平稳，注油润滑操作不方便，影响设备正常保养等缺点。为解决这些问题，我们研究设计了具有结构紧凑、体积小、传动效率高、承载能力墙、适用寿命长、传动平稳等优势的封闭式齿轮传动技术，大大提高了捣固机传动系统的传动性能。同时采用封闭式特设电动给油泵系统，统一定时润滑，以保证捣固机各个部位不因人为因素而造成设备本身的磨损，不但延长了设备寿命，而且操作方式安全可靠、方便快捷。
捣固机捣固锤夹紧技术，该技术也是捣固机正常运转的核心技术之一。研究设计了弹性轮装置，使三个捣固锤可各自独立调整。弹性轮上的摩擦块，安装时使三个相位角差120°，使捣固传动平稳，电动机载荷曲线比较平缓，从而极大地延长了捣固机关键部件的使用寿命。