炼焦工艺指导书[1][1]

干熄炉底的供气装置股入炉内，与红焦进行热交换，出干熄炉的热惰性气体夹带大量的焦粉经一次除尘器进行沉降，气体含尘量降到10g/m3以下，进入干熄焦锅炉换热，在这里惰性气体温度降至200℃以下。冷惰性气体由锅炉出来，经二次除尘器，含尘量降至1g/m3后，由循环风机送入干熄炉循环使用。锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸气管或送去发电。

干法熄焦能够改善焦炭品质，并且在防止污染物的逸散、改善环境方面配备了完整的设施。因此，干法熄焦取代传统湿法熄焦已成为趋势。 (2)无回收焦炉

80年代末,美国炼焦工业为减少对大气的污染，提出了发展新一代无回收焦炉想法。美国阳光煤业公司的朱厄尔—汤普森型无回收焦炉最引人注目,这种炉子结构比较简单,负压操作,所有煤气和焦油等都在炉内烧尽,所得热废气既直接为炼焦提供热源,又可利用热废气的余热生产蒸汽和发电,这样既节省投资操作费又无污染物散发。特别是于1998年在美国内陆钢铁公司的印第安那哈博厂建成投产的规模更大的改进型朱厄尔—汤普森型无回收焦炉,单孔焦炭生产能力为0.141～0.149万t/a,其尺寸为宽317m、长1317m、高416m ,装煤高度为610～1220mm,装煤量为25～50t,结焦时间为24～48h，年产焦炭高达133万t。

(3)直立炉连续炼焦工艺

20世纪80年代末至90年代初,乌克兰煤化所研究开发了直立炉连续炼焦工艺,这种炉的主要特点是:（1）炉顶边连续装煤、边压实,并每间隔20～30min用推压机垂直向下将煤料推进炉内,从而使煤料的堆积密度达950～1000kg/m,同时炉内全部煤料和焦炭都向下移动200～300mm。（2）炭化室加热采用外热式水平火道,各火道可根据相对应炭化室部位的煤料所处的结焦阶段,单独控制其加热温度，上、下水平火道温度高,中火道温度低,从而有利于提高煤的粘结性和结焦性。（3）从装煤、炭化、干熄焦、出焦全部生产工艺过程都是在一个封闭装置中连续运行的,因此是一个可高度自动化、高生产率、无污染的炼焦新工艺。该工艺集捣固、煤预热、分段加热炭化、干熄焦于一体,因此可显著地提高焦炭强度和扩大炼焦用煤资源。

1.5 发展前景

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1.5.1 世界焦炭生产发展趋势

世界焦炭产量于20世纪70年代末发展到顶峰,达到318亿t/a左右。从80年代初开始世界焦炭产量呈下降趋势,90年代初曾下降到313亿t/a左右。若不包括中国焦炭产量,世界焦炭产量呈明显下降趋势。这主要是因为一些焦炭生产大国,如美国、德国、英国、法国等国家由于焦炭需求减少、焦炉老化、严格环保法规限制等因素,大批关停焦炉和成倍地削减焦炭产量。近几年世界焦炭产量略有回升,这是几个发展国家(如韩国、巴西等)主要是我国焦炭产量大幅度增长的结果。这样,一些发达国家焦炭减产,而另一些发展国家焦炭增产,世界焦炭产量总的变化不大。20世纪末,各国焦炭生产增减幅度已经明显变小,新世纪初期世界焦炭产量将基本稳定在315亿t/a上下,与焦炭需求量是基本平衡的。

从90年代初到90年代中、后期,我国向国际市场提供的焦炭由1Mt/a增到10Mt/a,而且我国焦炭出口价格又比同期国际市场焦炭价格约低15～30美元/t,所以21世纪初期国际市场焦炭总供量及其价格在很大程度上都将取决于我国焦炭出口量及其价格。

1.5.2 我国焦炭生产和炼焦技术发展的展望 (1) 我国焦炭生产与钢铁生产同步发展

焦炭是高炉炼铁不可缺少的原料。在钢铁生产过程中,焦炭生产提供的焦炭和焦炉煤气约占其总能源消费量的50%以上。据统计70%焦炭用于冶金行业,主要用于高炉炼铁。我国焦炭生产始终是与钢铁生产同步发展。从1993年起,我国焦炭总产量和机焦产量都居世界第一位。近几年来,焦炭生产与钢铁生产一样,增长速度明显地降低下来。预计21世纪初期我国钢铁产量不会有大的增长,钢产量将在112亿t/a上下保持相当长一段时间。尽管各种非高炉炼铁技术(不用焦炭炼铁)将会得到进一步开发和应用,但无论从技术上、生产规模上还是从经济上分析,我国现有大量高炉仍是我国炼铁生产的最主要的装备,高炉用焦仍将是焦炭消费的主渠道。21世纪高炉将继续向大型化、氧煤强化炼铁方向发展,喷煤要大幅度增加,焦比要下降。现在有条件的大钢铁企业高炉喷煤已接近或达到200kg/t铁左右。因此预计21世纪初期国内高炉用焦在总量上将有减无增,即使钢铁总产量有所增加,焦比下降所节约的焦炭也将补偿新增所需焦炭量。

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(2）中国焦化工业今后发展思路

除发展新技术，提高焦炭质量以外，还有以下几点：

a.

加强炼焦生产的环境保护

我国焦化企业在环保方面欠账太多,今后必须加强焦化企业的环保工作。坚决取缔全部土焦、改良焦和违规建设的焦炉;已投产焦化厂必须严格按照国家环保要求,补建和完善各种环保措施;新建焦化厂必须同步建设、同步投产各种环保措施和装置。

b. 合理利用炼焦煤源

目前中国煤炭探明储量已超过1万亿t。在全国煤炭储量中,烟煤约占总储量的3/4左右,其中气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等炼焦用煤占烟煤储量的50%左右。在炼焦煤中,以气煤和1/3焦煤的比例最大,约占炼焦煤资源的一半,焦煤占炼焦煤资源的近20%，瘦煤占炼焦煤资源的近15%,肥煤和气肥煤的储量在炼焦煤中的比例最少,约占10%。因此,应尽量多采用捣固炼焦、选择性粉碎、配型煤、煤调湿、干熄焦等能扩大弱粘结煤配比的生产工艺和设施,坚决淘汰以大比例焦煤配比为主的土焦生产工艺。

c. 完善创新体系,提高核心竞争力

钢铁工业的快速发展为焦化工业的发展提供了前所未有的机遇。但随着焦化工业的迅猛发展,也出现了许多意想不到的问题,向焦化工作者提出了新的挑战。中国面临着从炼焦生产大国向炼焦工业强国转变的艰巨任务。加快产业结构的调整,合理利用煤炭资源,在以大型现代化焦炉替代土焦和中小型机焦炉的同时,以先进的环保、节能和自动化技术改造现有炼焦生产企业,将是未来几年内中国炼焦工业要实现的目标。

1.6 本次设计要完成的任务

本次设计要完成的任务包括厂址选择，制定煤焦化的环境保护措施，设计炼焦工艺流程，选定技术操作条件，选择焦炉炉型以及完成炼焦炉的相关设计计算等，其中计算包括加热煤气相关计算、物料衡算、热量衡算、炉体各部位水压计算以及烟囱高度的确定等，同时按要求绘制焦化工艺设备连接图、炉体剖面图、蓄热室结构图。

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2 炼焦工艺的设计与计算

2.1 厂址选择

厂址选择作为建厂设计初期工作中可行性研究的一个重要组成部分，决定了该厂的初期建设进度，建厂后的经济效益以及环境保护效果等环节，所以厂址的选择是一项综合课题，应做好充分、全面的分析与准备。

2.1.1 厂址选择基本要求

1）应按有关部门指定的区域选择厂址，并尊重当地有关单位的意见，满足工业布局的要求。

2）应贯彻节约用地的方针，不占良田，少占耕地；在有条件的地方，应进行造地还田。

3）应有足够的建厂面积和预留发展的余地，地形较为平坦或有适宜的自然坡度，以利于雨水排除，以避免大量的土石方工程量。

4）应具有良好的工程地质和水文地质条件，主要建（构）筑物应避开断层，滑坡，溶洞，古墓，淤泥等不良地段。地质力一般要求在0.10MPa以上。对0.10MPa以下的地耐力，建筑上处理复杂，投资增加，不宜建厂。

5）应高出当地设计或历史最高洪水位0.5米以上，最高洪水频率为：大型厂1/100，中小型厂1/50。厂址也应不受内涝威胁，场地标高应保证雨水和生产下水顺利排泄。

6）厂址不应选在七度以上地震地区，九度以上不能建厂。

7）厂址应符合现行的环境保护的有关法规和“工业企业涉及卫生标准”。考虑炼焦厂生产对周围的污染，一般厂址应位于生活区最小频率风向的上风侧1000m以外，如在另一侧时，应适当加宽卫生防护距离，厂址附近应具备处理和综合利用厂区排放三废的地带或区域。

8）厂址必须具有避开高压输电线路的安全空隙间隔地带，并应取得当地消防及电业部门的同意。

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