1、 分类号 TQ522.1 单位代码 11395 密 级 学 号 0906210201 本科毕业论文 题目 捣固焦炉 炼焦工艺设计 作 者 武金龙 院 (系 ) 化学与化工学院 专 业 化学工程与工艺 指导教师 苏婷 答辩日期 2013 年 05 月 26 日 榆 林 学 院 本科毕业论文 诚信责任书 本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文 中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或 撰写过的研究成果 。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，
2、均已在文中以明确方式标明。 本人毕业论文 与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名 : 年 月 日榆林学院本科毕业 设计（ 论文 ） 摘 要 捣固 炼焦工艺 能 减少优质炼焦煤配入量 ，增加 高挥发、弱黏 结性煤的 配比 ，有效降低 生产 成本， 提高焦炭 产量 和 质量 ，从而获得更好的经济效益 。 本设计 参照河北钢铁集团九江线材有限公司成熟的炼焦工艺，进行 年产 110 万吨 冶金 焦 的 捣固 炼焦车间 工艺设计 。 所采用 配煤比为： 气煤 40%、 1/3 焦煤 25%、肥煤 10%、 焦煤 10%和瘦煤 15%。 重点对焦炉进行物料衡算和 热量衡算，得出干煤年耗
3、量 144.55 万吨，主要产品年产量：焦炭 110.16 万吨、焦油 5.48 万吨、粗苯1.65 万吨、氨 0.33 万吨、净煤气 23.29 万吨 ；并得出吨入炉煤耗煤气量 140.34m3，热工效率 76.12%。 在 炉型选择方面，本设计采用 HXDK55 08F 型 捣固焦炉 ， 炭化室 高 5.5m。计算得其 有效容积 40.27m3， 孔数 55 2， 其技术特点为双联火道、焦炉煤气下喷、废气循环 、复热式 。 同时，对焦炉 的 机械设备和附属设备进行简要介绍和 选择 ，并对各主要工艺参数进行设定。最后，对所设计结果进行汇总，绘制出捣固 炼焦工艺流程图。 关键词： 炼焦 ， 捣
4、固 焦炉 ， 工艺设计 捣固焦炉炼焦 工艺设计 The technology design of tamping coking workshop ABSTRACT Tamping coking technology can reduce the consumption of high-grade coking coal, increase the consumption of high volatile, weakly caking coal, lower the cost and improve the quality of coke, to obtain better economic b
5、enefits. The topic of this technology-design is yearly 1.10 million tons cokes with tamping coking technology. And the design refers to the mature coking technology of the Hebei Iron and Steel Group Jiujiang Wire Co., Ltd. The coal blending ratio is: gas coal 40%, 1/3 coking coal 25%, fat coal 10%,
6、coking coal 10% and lean coal 15%. The material balance computation and energy balance computation of coke oven is the main content. As a result, the annual consumption of dry coal was 1.4455 million tons, the annual output of main products: 1.1016 million tons of cokes, 54.8 kilotons of coal tar, 1
7、6.5 kilotons of crude benzene, 3.3 kilotons of ammonia and 232.9 kilotons of clean gas. Tons of coal into the coke oven will be consume coke oven gas 140.34m3, and the thermal efficiency is 76.12%. In the aspect of the selection of coke oven model, the design used the HXDK55-08F tamping coke oven. T
8、he carbonization chamber is 5.5m in height. According to the annual output, the number of the carbonization chamber was determined as 55 2, and its available capacity was 40.27m3. The technique of the twinflue, the coke gas spurts， and the waste gas circulation are applied in the coke oven. In addit
9、ion, the design made a brief introduction and selection of the mechanics and accessory equipment, and set some main technology parameters. Finally, the design was made a summary of the results and drew a tamping coking process flow diagram. Key words: coking， tamping coke oven， technology design 榆林学
10、院本科毕业 设计（ 论文 ） 目 录 摘 要 .I ABSTRACT . 1 绪论 .1 1.1 我国焦化行业概况 .1 1.2 捣固炼焦原理 .2 1.3 捣固炼焦的国内外发展现状 .2 1.4 发展捣固炼焦的目的和意义 .3 2 炼焦工艺设计计算 .5 2.1 设计方案的确定 .5 2.2 配煤方案的选择 .5 2.2.1 原料煤性质 .5 2.2.2 配煤方案选取 .6 2.2.2 焦炭质量预测 .7 2.3 炭化室物料衡算 .7 2.3.1 物料平衡入方 .7 2.3.2 物料平衡的出方 .8 2.3.3 物料平衡表 .11 2.4 焦炉热量衡算 .12 2.4.1 热量收入项的计算
11、.12 2.4.2 热量支出项的计算 .15 2.4.3 热量平衡表 .18 2.5 焦炉的热工效率 .19 3 炼焦设备的选型与计算 .20 3.1 焦炉炉型的选择 .20 3.2 炭化室尺寸的选择与计算 .22 3.3 燃烧室尺寸的确定 .24 3.4 蓄热室尺寸的确定 .24 3.5 焦炉的机械设备及附属设备 .25 3.5.1 焦炉机械 .25 3.5.2 煤气设备 .27 3.5.3 熄焦设备 .29 捣固焦炉炼焦 工艺设计 4 设计结果汇总 .30 4.1 设计结果总览表 .30 4.2 工艺流程图 .32 5 结论 .33 参考文献 .34 致 谢 .35 榆林学院本科毕业 设计
12、（ 论文 ） 1 1 绪论 煤在隔绝空气条件下，加热到 9501050 ，经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等阶段 最终制得焦炭，这一过程叫 做 高温炼焦，简称炼焦 1。 炼焦 制 得到的 主要产品为 焦炭 ， 可供高炉冶炼 、铸造、气化 、生产电石等工业部门作为燃料或原料。此外，还有 焦炉 煤气 和煤焦油两大副产品。焦炉煤气 经净化 可得 氨、硫以及 多 种芳香烃和杂环化合物，供合成纤维、染料、 医药等工业做原料； 净化后的焦炉煤气 热值高， 既 是重要的工业燃料， 也可作为民用煤气 。煤焦油经蒸馏可得轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等多种馏分， 作为 一系列有机合成工业的 重要 原料
13、 2。 因此，高温炼焦是 对 煤 进行 综合利用的重要方法之一， 同时 也是国民经济的重要组成部分 。 1.1 我国 焦 化 行业 概 况 我国煤炭资源 丰富，但 其中动力煤较 多，优质炼焦煤占比较少。根据中国煤炭资源网统计，截止 2010 年，我国炼焦煤储量为 2803 亿吨， 仅 占全国煤炭资源总 储量的 23%， 其中又以 低变质的气煤和 1/3 焦煤较多，优质炼焦煤种 如 肥煤、焦煤 则较稀缺。具体来说 ，气煤和 1/3 焦煤储量 为 1282 亿吨，占炼焦煤查明储量的45.73%，焦煤的比例占 23.61%， 瘦煤、贫瘦煤占 15.89%，肥煤、气肥煤 占比最 少，为 12.81%3
14、。 由 以上数据可知， 我 国的炼焦煤资源中， 具有 强黏结性的 肥煤、 焦煤 占比仅为 1/3 略多 ，黏结性较弱的高变质 瘦煤、 贫瘦煤的 占比 也 较 少，最多的则是 变质程度较低的高挥发分 气煤和 1/3 焦煤。 我 国是世界 第一大 焦炭生产国， 据国家统计局快报数据显示， 2010 年，全国的焦炭产量已达 3.88 亿吨，占 到 全球焦炭产量的 60%以上，处于绝对 的世界 领先地位 ； 2011 年 继 续走高， 全国焦炭 产量总计 4.28 亿吨 ； 至 2012 年， 焦炭总 产量更是 达 到了 4.43 亿吨 4,5。随着人民生活水平 的 不断提高，各行业更新改造 速率的不
15、断加快 ，钢铁需求 量 仍 会 有所增加， 而焦炭 产品 的 市场 也必将 大有作为 ，同时，焦炉煤气、 煤焦油以及 粗苯等焦化产品深加工市场广阔，新产品潜力巨大， 预计2013 年 ， 我国 全年 焦炭 产量 将有可能突破 4.5 亿吨。 面对如此大的市场需求， 焦化 工艺 的设计便 显得 非常 重要。而随着 优质 炼焦煤的 大量消耗 ，在炼焦工业中， 改进炼焦技术、 扩大炼焦煤源无疑是目前急需解捣固焦炉炼焦 工艺设计 2 决的 重要 技术之一。 捣固炼焦工艺增大了入炉煤中高挥发、 弱黏结 性 煤的配比， 能够大量节约优质炼焦煤资源，其发展无疑对中国的炼焦 工业和煤炭资源 的合理利用 起到了
16、很好的推动作用 。 1.2 捣固炼焦 原理 捣固炼焦是利用 捣固机械，将入炉散 煤捣固成致密的煤饼，再由炭化室 机 侧装入，进行高温 干馏 的一种炼焦工艺 6,7。 经过捣固的煤料堆密度大大增加，可由常规顶装散煤的 0.700.75t/m3，提高到 0.951.15t/m3，这样便使得煤料颗粒间 距大为缩小，从而减少了结焦时为填充空隙所需的胶质体数量 8。即用一定的胶质体液相产物可更多地配入高挥发、弱黏结性煤。 结焦过程中产生的气相产物 因 煤粒间 隙 的缩 小 而不易析出， 使胶质体 膨胀压力 变大，导致 变形的煤粒受压挤紧 ，结合力加强 ， 因此也能改善 焦炭 的 质量。 1.3 捣固炼焦
17、 的国内外发展现状 自 1882 年德国首次使用捣固 炼焦以来，至今已有 130 余年的历史，但当时捣固装备过于落后，捣固炼焦的优势难以体现出来，因此并未引起人们的广泛关注 ，只有少数 盛产 高挥发、弱黏结性煤的国家 一直 在 研究 改进 。 直到 20 世纪 80 年代，德 国开发了 自动连续薄层 给料、多锤连续捣固的 新型技术 ， 才使捣固 炼焦 工艺 在世界范围内获得了新生 9。 捣固炼焦工艺优势显著，得到了许多国家的认可， 而随着优质炼焦煤资源供应状况的日益恶化，更加快了其在全世界的推广速度。 较早采用 此工艺的有苏联、法国、波兰、捷克等国家，又以德国的萨尔堡捣固技术最为先进 10。印
18、度由于高挥发、弱黏结性煤储量较多， 捣固炼焦工艺发展很快，其国内的塔塔钢铁公司依靠捣固炼焦灵活的配煤方案大量采用廉价煤生产焦炭，在过去十几年里，一直是世界上生产成本最低的焦炭生产商之一 11。 自 20 世纪 30 年代， 我国 就已经引进了 捣固炼焦工艺，但 很长时期内，一直处于 生产规模 小、技术 装备水平 落后的状态 。 直到近年来，随着优质炼焦煤的 大量消耗 ，捣固炼焦技术在我国获得了快速发展 12。 1997 年，青岛煤气公司建成炭化室高 3.8m的捣固焦炉，引进了国外先进的捣固设备，打破了我国捣固炼焦工艺数十年徘徊不前的局面。 2002 年，由我国自行设计的中国第一座炭化室高 4.
19、3m的捣固焦炉在山西同世达问世， 标志着我国 的捣固炼焦工艺跨上了一个新台阶。 2006 年底，炭化室高 5.5m的捣固焦炉在云 南曲靖榆林学院本科毕业 设计（ 论文 ） 3 建成投产，拉开了我国兴建大型捣固焦炉 的序幕，随后，一大批大型捣固焦炉在全国多个地区相继建成。 2009 年 3 月， 由中冶焦耐公司承包的 我国首座炭化室高6.25m大容积 捣固焦炉在唐山佳华成功推出第一炉优质焦炭，标志着我国的捣固炼焦工艺正向着超大型化发展。 目前， 我国的 捣固焦炭产能已达 焦炭 总产能的 1/3。 虽然 我国 的 捣固炼焦 工艺取得了极大发展，但与发达国家相比还有较大差距，这主要表现在自主创新少，
20、对引进的技术不能灵活运用等。 因此，我们应积极开展与世界先进焦化企业的技术交流与合作活动，汲取国外的先进技术，以使我国的炼焦工业达到国际先进水平。 1.4 发 展 捣固炼焦的 目的和意义 作为一种成熟的炼焦工艺，捣固炼焦与常规顶装散煤炼焦相比，有着极其显著的优势，这主要体现在以下几个方面。 （ 1）扩大炼焦用煤资源 捣固炼焦工艺可以多配入高挥发、弱黏结性煤。通常，常规炼焦只能配入30%35%左右的 气煤，而捣固炼焦 却 可配入 气煤 50%55%左右 ，因此可以为国家节约大量的优质炼焦煤资源 13。 （ 2）改善焦炭质量 采用相同的配煤方案时 ， 捣固炼焦制得 的焦炭 ， 其质量 比常规炼焦
21、有很大程度的提高。 抗碎强度 M40 约提高 5.6%7.6%，耐磨强度 M10 约改善 2%4%，反应后强度 CSR 约提高 4%6%14。 （ 3）经济效益显著 虽然 捣固焦炉的机械费用 投资 比常规顶装焦炉 要 高，但 其入炉 煤饼的堆密度却 比顶装散煤 高约 1/3，故当 生产规模 相同时，捣固焦炉可 减少炭化室孔数 ，因而其总投资并不 会 比常规焦炉高。捣固炼焦可以 增加 高挥发、弱黏结性煤 用量 ，减少焦煤 、肥煤 用量， 故 原料的采购费用 较低 ，直接降低了生产成本。 加之捣固焦炉生产的焦炭质量提高， 其销售收入自然也能 相应增加。 （ 4）环保 方面的优势 与常规顶装焦炉相比，当 二者 产量相同时， 捣固焦炉 的 出焦次数 少， 所以在进行 装煤、推焦 操作 时 排放到周围的烟尘就 少，从而减轻了污染，同时也减少了机械磨损，降低了劳动强度，改善了作业环境。 综上所述，捣固炼焦是一项节约能源、保护环境、焦炭产量高质量好的新型工艺 ，符合我国炼焦工业的发展方向。 产业结构调整指导目录 （ 2011） 将其归为鼓励类，属国家鼓励发展的炼焦新技术 15。随着国内外能源，尤其是优质炼焦捣固焦炉炼焦 工艺设计 4 煤资源的日益减少 ，以及 对环保要求的日益严格， 大力发展捣固炼焦技术，将具有 极其 显著的经济效益和社会效益。
