年产70万吨干全焦炼焦车间设计.doc

摘 要随着炼铁和其他相关行业的发展，焦炭的需求量也越来越大，焦化厂的建设正在突飞猛进。因此，进行炼焦车间设计具有重要的意义。首先，根据我国煤种的特点，选择了相应煤种以及配煤比，并对备煤工艺进行了初步的设计。本设计的重点是武汉某地某焦化公司拟新建一组年产量为70万吨干全焦的焦炉的工艺设计。根据实际情况，通过焦炉炉型和炭化室尺寸的选择及论证，在国家产业政策规定范围内，对炭化室孔数计算后，选取一组252孔4.3m JN43型焦炉。这种焦炉为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷、高炉煤气侧入式焦炉。同时，对焦炉的物料平衡、热量平衡、蓄热室、炉体水压以及烟囱高度进行了工艺计算；计算得出，蓄热室高度为2.16米，烟囱高度为80米；另外，合理选择了炉间台和炉端台尺寸，并对各层空间的利用进行了分布布置。对焦炉设备以及辅助设备等进行了选型；对主要的技术操作和生产控制技术进行了说明，并编制了循环推焦图表。最后，对生产的一些辅助设施进行了介绍。关键词： 煤炭； 炼焦； 焦炉； 焦炭IAbstractWith the iron-making and other relative industries development, the coke demand is growing and the coking plant is constructed by leaps and bounds. Thus, Coking Workshop design is of great significance. First, according to the nature of coal in China, the coal blending ratio was selected and coal preparation technology was also designed. The focus of this design was to develop a whole process of coking for a coking plant with an annual output of 700,000 tons of dry coke in Wuhan. Based on feasibility studies and the national industrial policy, and according to the calculation of coke chamber size, a group of 2 52 holes and 4.3m coke oven was devised in this design. This Coke Oven has double-fire, the exhaust cycle, coke oven gas under spraying, blast furnace gas blows-into aside. The Material balance, heat balance, regenerator, hydraulic pressure and the height of the chimney were calculated for the coke oven.The regenerator height was 2.16 m, the chimney height was 80 m. In addition, the size of the platform between and on the top of the furnace was properly selected, and floor space distribution and usage was arranged. The Coke Oven equipments and ancillary equipments were selected; the main technical operations and production control techniques were described and cycle pushing Coke chart was developed; Some ancillary production facilities were introduced in the end.Key wods: Coal; Coking; Coke oven; Coke79目 录1 绪论11.1 炼焦的意义11.2 国内外炼焦技术现状和发展趋势11.3 设计依据31.4 设计总说明52 原料与产品62.1 我国炼焦煤资源与煤质特点62.2 配煤方案62.3 选用的原料煤性质以及相应的配合煤质量82.4 原料煤、蒸汽、电、水、煤气的年耗量82.5 焦炭质量估计，全焦及各级焦炭年产量102.6 出炉煤气组成与净煤气年产量103 炼焦车间工艺方案123.1 炼焦生产工艺选择123.2 炼焦炉炉型和炭化室尺寸的对比、论证及选择133.2.1 焦炉炉型的选择133.2.2 炭化室尺寸的选择153.3 各专业车辆的台数及配置153.4 炉组布置，炉间台、炉端台的尺寸及各层空间的利用173.4.1 炉组布置173.4.2 炉间台、炉端台的尺寸以及各层空间的利用。183.5 管道布置以及烟道和烟囱位置讨论203.6 焦炉辅助设施204 工艺计算214.1 炭化室的物料衡算214.2 炼焦炉的热量衡算254.3 焦炉的蓄热室计算304.4 焦炉炉体水压计算354.5 烟囱计算475 焦炉机械设备及附属设备的选择、计算545.1 各专业车辆、交换机、筛分设备、空气压缩机的特性及主要技术参数545.2 护炉设备的结构形式以及规格555.3 集气系统以及辅助管道的作用，结构形式及集气管径的计算和选择575.4 加热煤气设备的结构及管径的计算、选择605.5 废气设备和交换传动装置的结构形式626 主要技术操作与生产控制技术646.1 推焦串序的决定及本车间的循环推焦表646.2 焦炉的加热制度656.3 焦炉正常操作中的主要规定666.4 焦炭质量检查项目及取样地点676.5 炼焦炉所用仪表及自动调节装置677 生产辅助设施697.1 总图运输697.2 建筑与结构707.3 通风717.4 热力717.5 给水排水717.6 电力及电讯727.7 仪表自动化727.8 工程概算727.9 环境保护737.10 焦炉节能738 结束语75参考文献76致谢771 绪论1.1 炼焦的意义由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造、气化和化工等工业部门作为燃料或原料；炼焦过程中得到的干馏煤气经回收、精制得到各种芳香烃和杂环化合物，供合成纤维、染料、医药、涂料和国防等工业作原料；经净化后的焦炉煤气既是高热值燃料，又是合成氨的、合成燃料和一系列有机合成的工业原料1。高炉的大型化和高压喷吹技术的发展，对焦炭质量的要求日益严格。随着人们对高炉内焦炭行为的了解，传统的冷态强度、化学成分、和筛分组成等指标已不足以全面评定焦炭的质量。另一方面由于世界优质炼焦煤明显短缺，优质煤炭与低质煤炭间的矛盾日益尖锐。他们推动着配煤炼焦和非炼焦煤炼焦技术的发展。1.2 国内外炼焦技术现状和发展趋势我国焦化工业的现状概括起来是：在主要技术环节上，取得了可喜的成就，在很多方面赶上和接近世界先进水平。但由于多种原因，在总体上说，我国焦化工业与国外比还有不少差距2。主要技术环节取得了可喜成就：（1） 焦炉技术的掌握上已进入世界先进行列。对炭化室高8米 的焦炉已于80 年代完成了工业生产试验，我国已有能力进行炭化室高8米大容积焦炉的设计，宝钢焦化厂和浦东煤气厂建成了干熄焦装置；（2） 焦炉放散物控制有了良好的开端，污水处理技术特别是焦化污水生物脱氮技术已走到世界前列；（3） 备煤工艺的机械化和自动化水平有了很大的提高。煤料的卸、贮、运的生产线在设备和工艺上已形成系列；自动配煤已有了比较可靠稳定的系统；高效节能的粉碎设备已在应用；检测和控制系统有了较大的提高；（4）对型焦进行了多年的研究和技术储备，在西北已建成投产一套热压型焦的工业装置，另一套基本相同的装置也正在另一地区筹建中，这是我国焦化界的新成就；（5） 焦化工业是以煤的热裂解工艺为核心的，近几年来，通过开发煤的快速热裂解产生接近焦炉煤气的热裂解气和半焦新工艺，大连理工大学在辽宁平庄煤矿建成了日处理褐煤150吨 的工业装置，该装置已经过国家验收，开辟了褐煤利用的新途径。经过改进的不同类型的连续直立炉干馏工艺，已在一些煤气厂建成并运行，所生产的低灰低硫焦炭可作为铁合金用焦；（6）焦化工业自动化水平有了很大提高。各企业对提高生产工艺自动化更加重视，基础自动化水平有了较大的发展，PS 和DCS 系统已在新建和改建的焦化厂中广泛应用，并掌握了组态、编程以及信号传输等技术；总体（ 电控、仪表及计算机） 控制水平有了大幅度提高；有些企业已向计算机管理方向发展，如生产数据的收集和整理等；焦炉加热用计算机控制和调节已取得了进展2。我国焦化工业与世界先进水平的差距我国焦化工业与世界先进水平的差距主要表现在焦炭质量差、环境污染较重、焦炉炉龄较短、小型焦化厂偏多、工艺技术和关键设备国产化不够。焦化企业数量多、规模小；炼焦工艺与煤炭资源不适应。我国高挥发分弱粘结煤的贮量很大，捣固炼焦工艺和配型煤工艺对增加弱粘煤用量是行之有效的，而我国捣固焦炉甚少，只占焦炭生产能力的1.8%，而且炭化室都比较小，配型煤工艺也只有宝钢一家应用。由于炼焦工艺与煤炭资源的不适应，也在一定程度上影响了焦炭质量；环境污染较严重。焦化工业是污染环境的大户，其污染物包括粉尘、有害气体和污水，而焦炉又是散发污染物的重点。装煤放散物控制，虽然大型焦炉都装设了高压氨水抽吸装置，但相当多的焦炉由于种种原因效果不佳。设有地面站的装煤放散物控制装置的焦化厂只有宝钢一家。在污水处理方面，80 年代以来，新建和扩建的大中型焦化厂中建成了几十套污水处理装置。一般说来，对酚的脱除已达到标准，但对氰和COD的脱除，不少焦化厂与国家标准还有距离。氨氮脱除还刚刚开始。至于大量的小型焦化厂，由于工艺不完善，烟尘、有害气体和污水对环境的污染状况仍相当严重；焦炉容积偏小，运转设备的性能差。我国焦炉最高炭化室为6米，最大的容积是38.5m3，但生产能力只占全国机焦产量的14%左右，国外这样的焦炉只能算作中型焦炉。由于焦炉容积偏小，在相当程度上也加重了焦炉对环境的污染；焦炉炉龄短。我国焦炉的一代炉龄平均为2425a，少数的长寿炉炉龄为30a，有的几年或十几年就严重损坏。而国外的焦炉炉龄大多数在30a 以上，甚至达40a。我国焦炉早衰的原因很多，其中管理维护不善，不按焦炉的特点即“焦炉技术管理规程”规定的要求操作是最主要的原因。令人焦虑的是当前不少焦化厂都面临主要领导干部、技术骨干和工人的新老交替，对各自焦炉的特性都不可避免地要有一个由表及里的认识过程，这就更要重视焦炉的维护管理。特别是在资金紧张的条件下，管理维护好焦炉，延长其使用寿命是十分重要的课题。随着世界炼焦技术的发展, 焦炉逐步向大型化发展。目前世界上最现代化的室式顶装焦炉已在德国的斯威尔根焦化厂建成, 该焦炉代表了当今世界室式炼焦技术的最高水平。该焦炉有双联火道、废气循环、复热式、分段加热的特征,单孔焦炭产量大, 一组2 70 孔的7.63 米焦炉年产焦炭250 万吨。7.63 米焦炉采用了诸多成效显著的环保措施, 焦炉生产对环境基本无污染, 可以很好地满足日益严格的环境保护法规的要求。具有世界领先技术的7.63m 大容积焦炉在环保方面有着国内炼焦技术不可比拟的先进性：(1) 焦炉护炉铁件/ 炉体密封系统的改进、集气管负压/ 炭化室压力单孔调节技术的应用,可有效地减少炉门和装煤孔的烟尘逸散；(2) 工艺过程采用计算机控制技术, 能使炼焦耗热量降低, 大幅度降低烟道废气中的NOx含量, 同时也使焦炭更加成熟, 使炼焦生产在经济和环保方面均达到最佳状态3。综上所述, 可以看出我国焦炉生产环保技术上还有许多亟待改进的地方。面对与世界先进技术的巨大差距, 为提高我国炼焦技术水平和环境保护水平, 在今后的焦炉建设中, 需要我国技术人员加强学习, 积极汲取国外的先进技术, 应用到我国焦炉建设中, 不断提高我国的炼焦技术及环保水平, 为人类创造一个洁净的生活环境。近年来，焦化行业的技术发展迅速，除了传统的炼焦工艺正向着大型化、智能化方向发展之外，德国的巨型化反应器、美国的热回收焦炉、日本的21世纪SCOPE都得到较快发展4。（1） 超大型焦炉组 出于环保和经济的原因，德国蒂森克虏伯钢铁公司（MNC） 决定在莱茵河畔的史威尔根建设一个260万吨的新焦化厂取代原奥克斯特蒂森焦化厂。该工程由蒂森克虏伯的能源焦化工程公司负责设计。该工程将采用世界上容积最大，炭化室高度最高的超大型焦炉组，其主要设计参数如下：炉孔数 270=140 孔炭化室尺寸： 20.8m0.6m8.4m炭化室有效容积 93m3结焦时间 24.9h装煤量（湿） 79t每孔推焦量 54t焦炭产量 7250t/d采用超大型焦炉的效益主要体现在以下方面： 装煤堆密度提高，改善焦炭质量。环境效益好。劳动生产率提高。（2）SCOPE21 炼焦新技术SCOPE21 的含义是“面向21世纪的高效生产与环保的超级焦炉” 其开发目标是：炼焦利用弱粘性劣质煤的比例从20% 提高到50% ；使焦炉的生产效率提高3倍，以降低建设投资；使焦炉加热燃烧产生NOx 量减少30% ，并实现全密闭无烟无尘生产；节能20%,相应减少CO2 排放量。该项技术的优点和预期的效益如下：由于干煤装炉和粉煤成型工艺结合，可使装煤堆密度由通常的750kg/m3 提高至850 kg/m3。相应劣质煤用量可以从20%提高到35%；由于煤预热的作用，劣质煤用量可由35%进一步提高至50%；由于煤预热、高密度硅砖的应用以及中温干馏所需较低的推焦温度三种因素的复合，焦炉结焦时间大幅度缩短，生产能力可提高至原来的3 倍；由于煤预热与干熄焦技术的应用，节能效益明显5。（3）热回收焦炉 新一版热回收焦炉的设计将重点在以下方面进行改进加大热烟气管与废热锅炉，消除因锅炉停产而放散；热量回收与烟气处理系统能力要适应成焦率为72%时每孔42t 的装煤量（现为38t）；每台废热锅炉能力能与20t 孔炉相配套；锅炉的炉管与翅片设计改进； 进一步减少炉体表面热损失，改进炉门结构以及仪表和控制系统6。1.3 设计依据为了防止焦化产业盲目扩张产能重伤焦炭行业，国家发改委第九部委于2004年5月27日发布关于清理规范焦炭行业的若干意见。其目的在于要求各地全面清理整顿焦炭行业，对焦炭生产实行总量控制，根据国家资源状况和市场需求对各地的焦炭生产实行总量控制，抑制盲目扩张，同时要求各地要严格管理，加强规范和引导。但是意见没有得到很好的执行，但为遏制焦化行业低水平重复建设和盲目扩张趋势，促进产业结构升级，规范市场竞争秩序，国家发改委依据国家有关法律法规和产业政策要求，按照“总量控制、调整结构、节约能（资）源、保护环境、合理布局”的可持续发展原则，于2004年12月16日特制定焦化行业准入条件。随后国家发改委于2006年7月7日通过发布关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知对焦化产业的准入政策给出了明确、详细的规定。国家发改委在2006年3月22日发布关于加快焦化行业调整的意见。并且中国环境保护行业标准对焦化产业作了一定的限制。焦炉准入规模：关于清理规范焦炭行业的若干意见和行业准入条件提出炼焦炉炭化室的高度大于或等于4.3米，年产焦炭大于60万吨。并且同步配套建设：干熄焦、装煤、推焦除尘装置；废水处理设施；焦炉煤气回收、净化和综合利用等。焦化厂要严格执行“三同”（同时设计、同时施工、同时投产），并对焦油、粗笨和精苯采取集中加工和深加工。关于加快焦化行业调整的意见提出全国在2007年末淘汰炼焦炉炭化室的高度小于4.3米的焦炉（3.2米以上的捣固焦炉除外），但西部可延长到2009年底。生产企业布局：关于清理规范焦炭行业的若干意见和焦化行业准入条件规定：新建和改扩焦化厂厂址要靠近焦炭用户和原料基地，同时要符合各省（自治区、直辖市）焦化行业发展规划。新建和改扩焦化厂厂址要在城市规划区边界处2千米以内，主要河流、公路干道两旁，居民聚居区和其他严防污染的食品、药品等企业周边1千米以内。生态保护区、自然保护区、风景旅游区、文化遗产保护区以及饮用水水源保护区内不得建造焦化生产企业。工艺技术装备：焦化行业准入条件规定新建和改扩焦炉，原则上（缺水或钢铁企业）需同步配套建设干熄焦装置。新建或扩建焦炉，焦炉煤气必须全部回收利用，不得直接排放或点火炬。资源、能源消耗及副产品综合利用：指标有（1）吨焦消耗精煤1.33t（全焦率75%）；（2）炼焦工序能耗170千克标准煤/吨焦；（3）炼焦耗热量：焦炉煤气加热2250千焦/千克煤（7%含水折算）；高炉煤气加热2550千焦/千克煤（7%含水折算）；（4）吨焦耗新水3.5吨；（5）吨焦耗电量35千瓦时；（6）焦炉煤利用率95%；（7）水循环利用率85%。焦化行业准入条件指出新建或扩建焦化生产企业各种污染物指标不得超过炼焦行生产标准；焦化企业废渣（配煤、推焦、熄焦及筛焦工段回收的煤尘，焦油渣，粗笨再生渣以及剩余污泥等）均在厂内利用，不得排放；焦化生产企业新建或扩建，各种污染物排放不得突破该地区环境允许排放量。安全生产和危险化学品管理：危险化学品生产储存建设项目安全审查办法规定对危险化学品生产、储存实行统一规划，合理布局和严格控制。安全防护距离：焦化安全规程规定焦化厂应位于居民区夏季最小频率风向的上风侧，厂区边缘与居民区边缘的距离不小于1千米。1.4 设计总说明本设计是设计一个年产70万吨干全焦的炼焦车间，一次建成全部投产，共分一组两座焦炉，拥有104个炭化室，即252孔。炭化室有效容积为132804000450m3。是在武汉市某地建厂。本设计需要解决的问题是煤准备方案、焦炉炉型选择、车间平面布置、熄焦方式、焦炉环保和炼焦新技术等。焦化厂是由备煤、炼焦、回收、焦油、精苯和环保这几个车间组成。炼焦车间包括：受煤、煤场、配煤、粉碎等工段组成。炼焦车间包括：焦炉、筛焦、贮焦等工段。2 原料与产品2.1 我国炼焦煤资源与煤质特点截止1999年底，我国煤炭资源储量总数为10 062.5亿t。全国煤炭资源储量中，炼焦用煤有2 645.11亿t，占资源/储量的26.3%。其中气煤1 223.22亿t，占炼焦用煤总数的46.3%；肥煤330.34亿t，占12.5%；焦煤616.84亿t，占23.3%；瘦煤421.23亿t，占15.9%；属于炼焦用煤而未分小类的53.48亿t，占2%。上述数据表明，我国炼焦用煤在资源/储量中比例较少，只占1/4，且其中一半是气煤，而强粘结的肥煤、焦煤只占炼焦用煤的1/3，炼焦用煤还受灰、硫、磷等有害成分及可选性影响，炼焦用煤资源/储量中真正可作炼焦配煤的不足1/2。在地理分布上更为不均衡，炼焦用煤主要分布在晋陕蒙和华东区，两区占全部炼焦用煤75.6%。其中山西、安徽、山东、贵州、黑龙江、河北、河南等七省有2 222.09亿t，占炼焦用煤总量的84%。各大区中炼焦用配煤的煤类赋存也很不匹配，如东北就缺肥煤和瘦煤，华东缺焦煤和瘦煤，中南缺气煤和肥煤，西南缺气煤和肥煤，甘肃、宁夏、青海、新疆缺肥煤和瘦煤。我国炼焦用煤的灰分多在20%以上，以中灰煤居多，低灰煤很少，基本无特低灰煤。煤中硫分以中硫居多，硫分高于2%的约占1/5，低硫和特低硫很少。同时为低灰、低硫者则更少，因此，作炼焦用煤，均须经过洗选和脱硫。我国炼焦用煤往往硫分越高粘结性越强，大部分肥煤硫分在2%以上，硫分低时而灰分则高，其可选性又较差。炼焦用煤中，气煤几乎要占一半，且易选煤居多。所以焦化厂在实际配比中，气煤占的比重最大，降低焦炭中的有害成分多用优质气煤来加以调控7。2.2 配煤方案焦煤虽然可以单独炼出强度高，耐磨好的冶金焦，但是在世界各地象焦煤这样的优质炼焦煤，其储量是不算多的，分布也不平衡，化学成分也有优劣，单用焦煤炼焦，必须把部分黏结性好的优质炼焦煤和其他中等的或弱的黏结性煤配合一起炼焦，以扩大各种不同牌号的烟煤的利用。至于其他牌号的烟煤在通常炼焦炉内大多不易单独炼出机械强度较高的优质冶金焦，个别煤种即使能炼出机械强度较好的焦炭，但其膨胀压力较大，容易胀坏炉室；还有些炼焦煤因为含灰，硫等有害杂质，铸造及其他工业对焦炭质量也有不同的要求。另一方面，大、中、小高炉，铸造及其他工业对焦炭质量也有不同的要求，都不是凭单种煤炼焦所能解决的。因此，必须把不同牌号的煤进行配合使用，才能取长补短，炼出各种质量合格的焦炭，以适应各种不同的需要。有的还可以加入废旧塑料配煤炼焦8。我国地区广大，资源丰富，各地区煤质情况各不相同，灰、硫含量亦有差别，因此结合个地区的特点，采用不同煤种配合，不但扩大了资源的有效利用，并且可以调整焦炭中的灰、硫含量，以满足冶金工业对焦炭质量和数量的要求。解放以来，炼焦工业的生产实践证明：配煤炼焦对炼焦工业的发展有重大影响。配煤原理是建立在结焦原理基础上的，迄今为止结焦原理可大致归纳为三类：塑性成焦原理；表面结合成焦原理；中间相成焦原理。与此相对应，派生出三种配煤原理：胶质层重叠原理；互换性原理；共炭化原理9。在前面已经提到了配煤炼焦的优点，所以目前我国基本上所有的焦化企都进行配煤炼焦。一个焦化企业，它的配煤方案的确立主要依据以下三个原则：（1） 各种可能利用的煤的贮量，开采进度和扩建规模以及运输条件，运输距离等，由此评定各种近期和远期供应的可能性。（2） 各有关单位商定，并经过领导部门批准的对焦炭质量的要求和对化学产品的要求，以及焦化厂备煤车间条件、焦炉炉体状况等。（3）各种煤的牌号、黏结性、结焦性、灰分、硫分和可选性等，由此评定各种煤对炼焦的适用程度，进而考虑的配用量。配煤方案的选择（1）焦炭质量应达到规定的指标，满足使用部门的要求。（2）最大限度的符合区域配煤的原则，根据本区域煤资源的近期平衡和考虑远景规划，充分利用本区域的黏结煤和弱黏结煤。（3）不会产生对炉墙有危险的膨胀压力和引起推焦困难。（4）在满足焦炭质量的前提下，有较高的化学产品产量和质量。（5）合理调整炼焦用煤的运输流向和尽量防止对流，并尽可能缩短平均运距。表2.1 配煤比配煤成分气肥煤1/3焦煤焦煤瘦煤比 例15353020表2.2 煤源以及单种煤的工业分析煤种来源配煤比工业分析项目W（%）MadAadVdafVadSt，adGy气肥煤(QF)山东新汶 15%2.2511.740.835.081.6286.8231/3焦煤(1/3JM)山东田庄35%2.539.2031.127.450.4482.420焦煤(JM)河北峰峰30%1.439.5026.423.510.4284.815瘦煤(SM)陕西韩城20%2.949.8016.914.740.4034.49配合煤2.249.7928.324.870.6074.216.8因为本设计拟建武汉地区某大型钢铁联合企业焦化厂的一组70万吨4.3m焦炉。故根据此钢铁集团对焦炭质量的要求，以及武汉周边地区的各种炼焦煤的分布特点进行模拟试验焦炉试验，最终确定的配煤比如表2.12.310。表2.3 煤种以及元素分析煤种元素分析项目W（%）St，adSdafCadCdafHadHdafNadNdaf气肥煤（QF）1.620.572.41825.125.81.321.51/3焦煤(1/3JM)0.440.778.09864.905.41.451.6焦煤(JM)0.421.178.74874.535.01.271.4瘦煤(SM)0.400.880.28894.334.81.351.5配合煤0.600.8177.8786.34.715.221.361.512.3 选用的原料煤性质以及相应的配合煤质量原料煤的性质是： 肥煤：变质程度较气煤高，挥发分范围广，胶质层厚度大于25毫米。受热时产生大量的胶质体，其流动性大，热稳定性较气煤胶质体好，所生成的焦炭特点是熔融良好，横裂纹多，焦炭气孔率高，焦根部（靠焦饼中心）有蜂窝焦。因为它具有很强的黏结能力，所以肥煤是配煤中重要成分，并可以多配弱黏结性煤而炼成机械强度较好的冶金焦炭。但挥发分高的肥煤，黏结性较差，炼焦配煤中使用此种煤时，配合煤中气煤的用量就要减少。焦煤： 焦煤具有中等挥发分与中等胶质层厚度。大多数焦煤单独炼焦时能形成热稳定性很好的的胶质体，能得到块大，裂纹少、耐磨好的焦炭。在配煤炼焦中焦煤可以起到提高焦炭机械强度的作用。瘦煤：瘦煤的变质程度较高，挥发分低，在加热时产生的胶质体量少。不同瘦煤单独炼焦时，焦炭的强度和耐磨可以有很大的差别。大多数瘦煤焦炭块度大，裂纹少，熔融性较差，有颗粒物存在，焦炭不大耐磨。这种煤加到配煤中可以提高焦炭的块度。有些黏结性好的瘦煤具有很大的膨胀压力。 1/ 3 焦煤：性质介于焦煤、气煤和肥煤之间,具有较高的挥发分(类似于气煤) ,较强的粘结性(类似于肥煤) 和很好的炼焦性(类似于焦煤) ,这也是它被称为1/ 3 焦煤的原因。1/ 3 焦煤由于其产量高而主要用于炼焦和发电。配合煤质量：根据广东韶关钢铁集团有限公司焦化厂程启国工程师在炼焦最佳配合煤质量指标的确定中论证的配合煤最佳指标是：可燃基挥发分V daf在20.0% 28.0%或Rmax在1.2%1.4%；粘结指数G= 7685；Y值在15.518.5mm；根据表3.2配合煤的性质参数得：Vdaf=28.30% ，G=74.18 ，Y=16.7可以看出，以上配合煤参数较好的符合了程启国工程师提出的配合煤最佳指标11。2.4 原料煤、蒸汽、电、水、煤气的年耗量（1） 原料煤的年耗量 焦炉炭化室孔数的确定12干全焦年产量计算公式： （2.1）G干全焦的年产量，70万吨/年；n炭化室孔数，孔；V炭化室有效容积，因为本设计选择的是58型焦炉（在后面论证），V=有效长有效高平均宽=13.2840.45=23.9米3/孔；干煤堆比重，取0.8吨/米3；焦炉周转时间，取18小时；入炉煤的干燥基全焦率，根据物料衡算得到，=77.41%。拟定全焦率 K=75；根据上面的公式可得： （2.2）=102.3 孔N取整为104孔，则：=71.17万吨 原料煤的年耗量的确定年消耗干煤量=23.91040.83652418=96.77 万吨设定原料煤的水分为8%，则原料煤的年耗量为：96.77（1008）%=105.18万吨（2） 蒸汽，电，水，煤气的年耗量根据中华人民共和国环境保护行业标准 清洁生产标准 炼焦行业蒸汽的年耗量 拟定吨焦耗蒸汽量 0.25 t/t焦，故蒸汽的年耗量为 0.2571.17万吨=17.55万吨。电的年耗量 拟定吨焦耗电量 35 kWh/t焦，故电的年耗量为 3571.17104 =2.46107 kw.h/t焦。水的年耗量 拟定水耗量为 吨焦耗新水量为 2.5m3/t焦，故新水的年耗量为2.571.17104 =1.76106m3。煤气的年耗量 本设计采用焦炉煤气加热，根据同类型焦炉的煤气流量，本设计设焦炉煤气流量为V=12339.9立方米。加热煤气成分如表3.4。表2.4 焦炉煤气参数组成CO2O2COH2CH4N2H2OCmHn体积（%）干态2.400.406.0059.525.54.0002.20湿态2.350.395.8658.124.93.92.352.152.5 焦炭质量估计，全焦及各级焦炭年产量根据谢海深等在焦炭质量预测模型的研究中提出的用配合煤质量预测焦炭质量的公式:13=2.23875+1.57222(煤) （2.3）=0.047597+0.755182(煤) （2.4）=66.83430.563862 +0.455154G （2.5）=15.3568+ 0.3165890.233651G （2.6）配合煤：=10.01%； =0.61%； =28.30%； G=74.18焦炭：=2.23875+1.57222(煤)=2.23875+1.5722210.01=13.50%=0.047597+0.755182(煤)=0.047597+0.7551820.61=0.51%=66.83430.563862 +0.455154G=66.83430.56386228.30+0.45515474.18=84.64=15.3568+ 0.3165890.233651G=15.3568+0.31658928.300.23365174.18=6.98计算结果表明，达二级高炉焦质量标准，、达一级高炉焦质量标准。（1） 焦炭质量估计：全焦年产量因本设计采用的是湿法熄焦，拟定焦炭水分为5全焦年产量为 71.17 /（100%5%）=74.92 万吨各级焦炭年产量：根据焦化设计参考资料表2.5 各级焦炭产率分级范围产率，%水分，%备注全焦74764.6对干煤80毫米204对干全焦40毫米864同上4025毫米74同上2510毫米2.510同上100毫米4.514同上 根据上表可得各级焦炭年产量为：80毫米：71.1720%=14.23 万吨；40毫米：71.1786%=61.21 万吨；4025毫米：71.177%=4.98 万吨；2510毫米：71.172.5%=1.78 万吨；100毫米：71.174.5%=3.20 万吨。2.6 出炉煤气组成与净煤气年产量表2.6 出炉煤气组成组成H2CH4CnHmOCO2O2N2焦油气粗苯氨硫化氢体积（%）54%28%2%5.5%2.6%0.7%5%0.02g/m345g/m316g/m34g/m3净煤气年产量 每吨煤可以产生净煤气300400m3，本设计拟定每吨煤可产生净煤气350m3，则：净煤气的年产量为=1.29106 kg。3 炼焦车间工艺方案3.1 炼焦生产工艺选择炼焦生产工艺选择：根据目前炼焦行业的发展现状，采用配煤炼焦能很好的提高焦炭质量，对不同煤种进行综合利用，故本设计采用配煤炼焦。本设计采用顶装焦炉炼焦。由于本设计为单独一个炼焦车间，没有与钢铁企业联合，所以焦炉加热形式采用焦炉煤气加热。由于设计的焦炉产量为70万吨，不足于使用干熄焦法熄焦，所以本设计选用的是水熄焦。炼焦车间与其他车间的相对布置：贮煤场适宜布置在厂区的边缘地带，以利于煤场的扩建和改建；为了使贮煤场到煤塔的胶带输送机达到最短，备煤车间布置在焦炉的焦侧；化产车间放在焦炉的机侧。炼焦车间工艺布置要点：炼焦车间的工艺布置根据选定的焦炉炉型，炉孔组成和机械设备的配置等确定。布置应确保焦炉安全持续正常生产，满足施工要求，认真做好环境保护，注意节约用地和基建投资，并考虑有分期建设或扩建的可能； 焦炉基础要求有良好的地质条件，以防焦炉产生不均匀沉降；焦炉尽量避免建在滞水地带，当地下水位很高且采取烟道排水不能解决问题时，应在焦炉基础范围内采取降低水位的措施； 炼焦车间一般由两座焦炉组成一个炉组，在两座焦炉之间设一个煤塔。同一个炉组的焦炉应布置在同一个中心线上； 焦炉区域采用同一个平土标准；焦炉的布置尽量避免炭化室中心线与主导风向平行，以防“穿堂风”造成出焦操作困难和降低卤温； 一般两座焦炉配备一套熄焦设施，熄焦设施布置在炉组端部。熄焦塔中心与炉端炭化室中心的距离，大，中型焦炉一般不少于40米，小焦炉不小于30米。熄焦泵房和粉焦沉淀池一般与焦台布置在同一侧，当受地形条件或其他因素限制时，也可以布置在焦炉炉端台的端部。熄焦塔与焦台之间的距离不得小于一台熄焦车的长度； 焦炉烟囱的位置根据地形特点和焦化厂总体布置景况而定。可布置在焦炉的机侧或焦侧。当布置在机侧时，必须在建筑物边界线之外，并应错开煤塔上煤的胶带机通廊和转运站。当布置在焦侧时，应与焦台、运焦胶带机通廊以及铁路运输线统一考虑； 焦炉炉组的两端应设炉端台。炉端台的长度应满足装煤车在炉端炭化室操作时，端部还要检修另一台装煤车的位置； 焦炉与煤塔之间应设煤塔炉间台。其长度一般根据交换机和交换传动装置、加热煤气管道、余煤提升机、烟道等的布置需要而定； 当四坐焦炉布置在同一中心线上，且为两个煤塔，两套机械操作时，则在二号和三号焦炉之间设炉间台。其长度应考虑在焦侧操作台上停放一台备用拦焦机时，不影响二号和三号焦炉的拦焦机同时在炉端炭化室的出焦作业； 机侧操作台的端部长度一般与炉端台的长度相等。焦侧操作台的端部长度应考虑烂焦机能