【正文】 心得體會(huì) .............................................................................................................. 46 10 重要 符號(hào)及其單位一覽表 ........................................................................................... 47 11 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 50 12 致謝 .......................................................................................................................... 51 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 1 總論 煤在煉焦?fàn)t內(nèi)隔絕空氣加熱到 1000℃ 左右，經(jīng)過干餾的一系列階段，最終得到 焦炭、化學(xué)產(chǎn)品和焦?fàn)t煤氣。 這一過程稱為煤的高溫干餾或 高溫 煉焦 ，一般簡(jiǎn)稱煉焦。 焦炭主要用于高爐煉鐵。煉焦所得化學(xué)產(chǎn)品種類很多，特別是含有多種芳香族化合物，主要由硫酸銨、吡啶堿、苯、甲苯、二甲苯、酚、蒽、萘和瀝青等?？梢姡瑹捊够瘜W(xué)工業(yè)與許多部門都有關(guān)系，可生產(chǎn)很多重要產(chǎn)品，是煤綜合利用行之有效的方法。由于膠質(zhì)體透氣性不好，氣體析出不易，產(chǎn)生了對(duì)爐墻的膨脹壓力。在由半焦形成焦炭的階段，有大量氣體生成，半焦收縮 現(xiàn)裂紋。 煉焦煤種簡(jiǎn)介 焦炭是鋼鐵、化工等工業(yè)的重要原料，隨著國(guó)民經(jīng) 濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)焦炭的需求量與日俱增，傳統(tǒng)的單一煤種煉焦受儲(chǔ)量短缺和推焦困難等因素的影響已被配煤煉焦新工藝所取代。 煉焦煤的特征是具有不同程度的黏結(jié)性和結(jié)焦性，中國(guó)煉焦用煤包河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 括：焦煤 JM、 肥煤 FM、 氣煤 QM 和 瘦煤 SM 以及中間過渡性牌號(hào)煤類構(gòu)成的。 此外，褐煤、長(zhǎng)焰煤和貧煤沒有粘結(jié)性，單獨(dú)干餾得不到焦塊。 肥煤 （ FM） 的干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf10%～ 37%，膠質(zhì)層最大厚度y25mm。膠質(zhì)層較厚。用肥煤煉出的焦炭橫裂紋多， 氣孔率 高，焦根部蜂焦多，易碎，煉焦時(shí)必需配入 氣煤 、 瘦煤 等以提高焦炭質(zhì)量。肥煤是煉焦配合煤中的重要組分，配入肥煤可使焦炭 熔融 良好，從而提高焦炭的耐磨強(qiáng)度，并為配加黏結(jié)性差的煤或瘦化劑創(chuàng)造條件。其干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf10%～ 20%，粘結(jié)指數(shù) G5～ 12。這種沒也可用于發(fā)電、機(jī)車、民用及鍋爐燃料。其干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf37%，粘結(jié)指數(shù) G65。在配煤煉焦時(shí)配入氣煤可增加焦炭的收縮，便于推焦，又可得到較多化學(xué)產(chǎn)品。由于我國(guó)氣煤儲(chǔ)量大，為了合理利用煉焦煤資源，在煉焦配煤中應(yīng)盡量多配氣煤。 配煤煉焦意義 以前煉焦只用單種焦煤，由于煉焦工業(yè)的發(fā)展，焦煤的儲(chǔ)量開始感到不足。焦煤膨脹河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 壓力很大，容易脹壞爐體 。為了克服這些缺點(diǎn)，采用了多種煤的配煤煉焦。 配煤煉焦是以各單種煤的特性以及它們?cè)谠谂浜厦褐械南嗳菪詾榛A(chǔ)的，肥煤一般是配煤煉焦的骨架煤和基礎(chǔ)煤，它可以多配用 弱粘結(jié)性煤和不黏煤；配入的肥煤可以提高化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率；瘦煤可以增加焦炭的塊度，起一定的瘦化作用；貧煤可以少量配入，與肥煤配合煉焦，但必須細(xì)碎；當(dāng)煤料較“瘦”或黏結(jié)性較差時(shí)可加入煤焦油、瀝青等作為粘結(jié)劑。 可見，配煤煉焦對(duì)合理利用煤炭資源、節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤、擴(kuò)大煉焦煤源具有重要意義。 卸煤機(jī)械 （ 1）翻車機(jī) 翻車機(jī)的卸煤方式是 通過把火車車箱翻轉(zhuǎn)一定角度，從而把煤從車箱內(nèi)傾倒出來。 （ 2）螺旋卸車機(jī) 螺旋車煤機(jī)由兩大部分組成；機(jī)架及其行走機(jī)構(gòu)，螺旋及其旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)。一般用于中型焦化廠。一般用于小型焦化廠。主要的倒運(yùn)機(jī)械有幾種 : （ 1） 門式抓 斗起重機(jī)和裝卸橋 （ 2） 橋式抓斗起重機(jī) （ 3） 斗輪式堆取料機(jī) 配煤槽及配煤設(shè)備 配煤槽用來存配煤所需的各種煤料，一般設(shè)在配煤設(shè)備之上。其中數(shù)目一般比煤種多2～ 3 個(gè)，主要考慮煤種的更換及設(shè)備的維修，對(duì)配煤量大的煤種要同時(shí)開兩個(gè)槽。 配煤設(shè)備主要有配煤盤和電磁震動(dòng)給料機(jī)兩種。 （ 2）電磁 震動(dòng)給料機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，布置緊湊、投資省、耗電量小及產(chǎn)量容易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。電磁震動(dòng)給料機(jī)在煉焦配煤上廣泛使用，使配煤的準(zhǔn)確性不斷提高。 預(yù)熱煤煉焦有下述顯著效果： ① 提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力，當(dāng)煤料預(yù)熱到 200℃ 時(shí)，河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 由于堆比重增大，裝煤量增加 8～ 10％，由于升溫速度加快，結(jié)焦時(shí)間縮 短 25～ 30％，使焦?fàn)t生產(chǎn)能力可提高 35～ 40％； ②裝爐煤堆密度增大而且均勻化。 煤預(yù)熱煉焦與濕煤煉焦的焦炭質(zhì)量比較 % 表 項(xiàng) 目 預(yù)熱煤煉焦 濕煤煉焦 焦炭機(jī)械強(qiáng)度 M40 米庫姆轉(zhuǎn)鼓 M10 焦炭反應(yīng)性 CRI 反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR 40～ 80mm 粒級(jí) 煤預(yù)熱是 煉焦前 對(duì)煤 料進(jìn)行 預(yù)處理 的有效 措施， 該工藝 不僅可以脫除煤水分，降低煉焦耗熱量，而且可增加裝爐煤堆密度。 預(yù)熱后的煤粉裝人由高熱導(dǎo)率耐火磚砌筑的薄壁室式焦?fàn)t，在低于 通常干餾溫度下 (中低溫于餾 )推焦，送入干熄爐內(nèi)再次加熱，以獲得所需的焦炭質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，改善環(huán)境。熾熱的焦炭出爐時(shí)溫度約 1000℃，由熄焦車運(yùn)至干熄焦工段，由接焦車和提升機(jī)裝至冷卻塔內(nèi)，被惰性氣體冷卻只 200℃左右從底部卸出；惰性氣體從冷卻塔底部的環(huán)形風(fēng)管及中央風(fēng)帽處進(jìn)入，與焦炭進(jìn)行熱交換吸收熱焦炭的熱量后，溫度升至約 850℃作為二次能源，從上部的風(fēng)口流出，進(jìn)入鍋爐給出熱量而重新冷卻到約 200℃后，經(jīng)旋風(fēng) 除塵器，由風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入冷卻塔內(nèi)冷卻后再去冷卻紅焦炭，循環(huán)使用。在熱交換過程中，焦炭的冷卻速度既取決于惰性氣體的溫度和惰性氣體穿過焦炭層的速度，也取決于焦塊的溫度和外形表面積。但氣體流速過大將使循環(huán)風(fēng)機(jī)的電耗量大大增加，因而降低入口氣體速度是切實(shí)可行的。 (2)提高焦炭質(zhì)量 冶金焦的 M40提高 3～ 8 % , M10改善 0. 3～ 1%,并且焦炭塊度趨于均勻 ,可降低高爐煉鐵焦比 2%左右 。 干 法熄 焦可 回收 80%的紅 焦顯 熱， 平均 每熄 1 噸焦 炭可 回收、 450℃ 的蒸汽 ～ 。如將其回收和利用，可大大降 低冶金產(chǎn)品成本，起到節(jié)能降耗的作用。同時(shí)在保持原焦炭質(zhì)量不變的條件下，采用干熄焦可以降低強(qiáng)粘結(jié)性的焦、肥煤配入量 10%～ 20%，有利于保護(hù)資源并降低焦炭成本。采用干法 熄 焦，即利用惰性氣體氮?dú)鈱霟峤固坷鋮s，得到 600～ 800℃惰性氣體。另一部分進(jìn)行煤預(yù)熱。從而回收了焦炭顯熱，提高了煉焦生產(chǎn)的熱效率。 設(shè)計(jì)任務(wù) 煤種選用肥煤、貧瘦煤和氣煤，以 2： 6： 2的比例配合，再配入一定的黏結(jié)劑 —— 煤焦油，高溫干餾條件下煉制出達(dá)到冶金焦國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計(jì)目標(biāo) 焦?fàn)t大型化炭化室高度≥ 4m 以上發(fā)展； 焦?fàn)t壽命達(dá) 35 年以上； 合理利用煤炭資源提高非黏結(jié)配比生產(chǎn)高強(qiáng)度焦碳； 實(shí)現(xiàn)焦炭潔凈生產(chǎn)； 達(dá)到冶金焦國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。尤其是焦炭需求量的增大，不僅在中國(guó)，全世界范圍內(nèi)優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源已明顯感到不足。采用配煤 煤種選 用 肥煤 、貧瘦煤和氣煤 ，以 2： 6： 2 的比例 配合，再配入 一定 量 的黏結(jié)劑 —— 煤焦油，高溫干餾條件下煉制出達(dá)到冶金焦國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 結(jié)合平頂山地區(qū)實(shí)際情況，平頂山貧瘦煤資源豐富，因此，希望在配煤中多配入貧瘦煤。這是由于預(yù)熱煤煉焦使得煤堆密度增大，煤的一些工藝特性改變。這正符合我國(guó)煤炭資源的特點(diǎn)，正是我們所期望的結(jié)果，為此，設(shè)計(jì)采用預(yù)熱煤煉焦工藝。 由焦?fàn)t推出的熾熱的焦 炭的溫度約為 1000℃左右，其顯熱約占煉焦耗熱量的38%左右。采用干法熄焦，即利用惰性氣體將熾熱的焦炭冷卻，得到的熱惰性氣體用來加熱鍋爐發(fā)生蒸汽，降了溫的惰性氣體再循環(huán)使用，從而回收了熾熱焦炭的熱量，提高了煉焦生產(chǎn)的熱效率。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 生產(chǎn)流程說明 配 煤煉焦主要由配 煤槽，輸煤皮帶，粉碎機(jī)，蒸汽鍋爐，焦油儲(chǔ)罐等組成。焦油儲(chǔ)罐中的焦油，首先通過蛇形蒸汽管預(yù)熱，以降低其粘度，便于使用泵來輸送焦油。最后焦油在出口處由外管水蒸氣吹出使焦油霧化，便于均勻的噴灑在煤料上。 因此實(shí)現(xiàn)預(yù)熱煤煉焦，關(guān)鍵在于裝煤。 該設(shè)計(jì)采用爐頂裝煤的重力裝爐法，其主要優(yōu)點(diǎn)是裝爐煤的堆密度大。此次設(shè)計(jì)采用的預(yù)熱煤煉焦工藝是普雷卡邦預(yù)熱煤煉焦工藝，該工藝中預(yù)熱煤的輸送與裝爐系統(tǒng)由計(jì)量槽、埋刮板輸送機(jī)和叉式裝煤小車等組成。當(dāng)達(dá)到預(yù)定裝煤高度時(shí)，埋刮板機(jī)自動(dòng)停止，結(jié)束裝爐。 干法熄焦裝置主要有冷卻槽，廢熱鍋爐，惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。焦罐由提升機(jī)提到干熄室頂部，這時(shí)將冷卻室上部的預(yù)存室打開，焦炭進(jìn)入室中。進(jìn)料室為鎖斗式，進(jìn)了后 上部關(guān)閉，下河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 部打開，焦炭下移到冷卻室。冷卻氣體由鼓風(fēng)機(jī)送入，在冷卻焦炭的同時(shí)，氣體溫度升高，出口氣體溫度可達(dá) 800℃ ，進(jìn)入廢熱鍋爐，發(fā)生高壓蒸汽（ 440℃ ， ）。 工藝流程圖如附圖 2（左）。噴嘴的直徑不同，離氮?dú)廨斎肟偣芙膰娮熘睆奖入x氮?dú)廨斎肟偣苓h(yuǎn)的噴嘴要大。其能在循環(huán)風(fēng)機(jī)因故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，提高充氮的均勻性及有效性，達(dá)到冷卻室內(nèi)焦炭溫度縱向的合理分布，避免冷卻室內(nèi)因焦炭高溫區(qū)下移而發(fā)生自燃現(xiàn)象 焦化廠的煤粉和焦?fàn)t煤氣容易燃燒甚至爆炸，因此設(shè)計(jì)中電器設(shè)備一律選用隔爆式電氣設(shè)備，各設(shè)備均要有接地線、跨接線等防靜電設(shè)施及防雷設(shè)施。 對(duì)于含水 10%的濕煤，則上述的晝夜用濕煤量為： 970/=1078t/24h 備煤車間工藝流程確定 圖 配合粉碎工藝流程示意圖 備煤工藝 根據(jù)原料煤的巖相組成、性質(zhì)及其他具體情況，可采用配合粉碎（先配合后粉碎）和各種煤先單獨(dú)粉碎再配合兩種流程。先配后粉碎工藝流程圖如圖 1。缺點(diǎn)是當(dāng)各單種煤的硬度差別較大時(shí)，粉碎粒度不均勻，對(duì)焦炭質(zhì) 量有一定的影響。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 煤場(chǎng)機(jī)械的選型 卸煤機(jī)械 卸煤機(jī)械 的卸煤能力按一次進(jìn)廠原料的車輛數(shù)和允許的卸車時(shí)間來確定，并保證達(dá)到考慮來煤不均衡系數(shù)在內(nèi)的日卸煤量的要求。一列車的載重量用車皮數(shù)來決定，一般 20 萬噸以下焦化廠為 15輛。 卸煤機(jī)械的日卸煤能 力“ A”應(yīng)不小于： A=KaQr ， t/24h 式 式中 Ka —— 來煤不均衡系數(shù)，一般中小型焦化廠取 . Qr—— 焦化廠日用濕煤量， t/24h 該設(shè)計(jì)選用 1179。 45/4=則選用卸煤能力為 200t/h 的鏈斗卸車機(jī)一臺(tái)即可滿足要求。 =1617t/24h 則鏈斗卸車機(jī)的晝夜操作時(shí) 數(shù)最多為： 1617/200=考慮到設(shè)備檢修等因素，卸煤機(jī)卸的有效操作時(shí)間一般不應(yīng)超過16h，故符合要求。來煤不均衡系數(shù)同前。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 倒運(yùn)機(jī)械的晝夜最大操作時(shí)間“ Tc”可按下式計(jì)算： srdrra Q KT ??? ， h 式 式中 Ka、 Qr同前； ， — — 即日用煤量的 30%直接進(jìn)配煤槽， 70%由煤場(chǎng)倒運(yùn)； Qd—— 設(shè)備的堆煤能力 t/h，當(dāng)卸煤機(jī)械能力小于堆煤能力而受卸裝置的緩沖容量又不大時(shí)，應(yīng)以卸煤能力 Q1代替； Qs—— 設(shè)備的取煤能力， t/h。 即該裝卸橋平均倒運(yùn)能力為： hQ /t19550 ????? 故裝卸橋的最大晝夜有效操作時(shí)間可由式 4— 3 計(jì)算。 則： ? ? hTc ????? 故選用一臺(tái)裝卸橋即可滿足要求。配合煤 質(zhì)量指標(biāo)主要是指配合煤的灰分、硫分、揮發(fā)分、粘結(jié)指數(shù) 等。再依據(jù)配合煤的化驗(yàn)分析質(zhì)量來驗(yàn)證配煤操作及管理的規(guī)范程度。 查資料知肥煤、貧瘦煤和氣煤的工業(yè)性質(zhì)及元素含量如表 ： 單種煤化驗(yàn)分析質(zhì)量部分指標(biāo) 表 項(xiàng) 目 灰分 (Ad),% 揮發(fā)分 (Vdaf), % 硫分 (Std),% G 肥 煤 98 貧瘦煤 12 氣 煤 78 按肥煤：貧瘦煤：氣煤 =2:6:2 配比配合，可求出配合媒的質(zhì)量指標(biāo)，如下： Ad=179。 %+179。 %+179。 %=% Std=179。 %+179。 98+179。 78= 附： 配合煤 主要 質(zhì)量指標(biāo) （ 1）化學(xué)指標(biāo)。一般水分是越少越好，但低于 5%后不利于操作和環(huán)