第一篇：炼焦工业现状和炼焦工艺的发展
炼焦工业现状和炼焦工艺的发展
摘要：本文建立在大量的有关炼焦的文献之上，综合介绍了我国焦炭的市场和产量情况。分析了国内外炼焦行业生产技术、产品供求关系、副产回收利用等一系列问题，并对炼焦行业的发展提出了建议。
关键词：炼焦；炼焦炉；焦化厂；煤；资源；发展；现状
前言
焦炭是冶金、机械、化工等行业的重要原料、燃料，其中以冶金工业高炉炼铁消耗焦炭量最大。尽管高炉富氧喷吹煤粉和直接还原炼铁等技术的发展使冶金工业对焦炭需求量有所下降，但一种普遍的观点是不用焦炭的炼铁工艺至少在今后20年~30年内不会大范围替代目前的高炉炼铁法，焦炭仍然是未来钢铁生产的主要原料。
世界炼焦工业近几十年来取得了长足发展。大容积焦炉、捣固焦炉、干法熄焦等开发较早的先进工艺技术在工业化实际生产运行中日臻完善；日本的型焦工艺、德国的巨型炼焦反应器、美国的无回收焦炉、前苏联的立式连续层状炼焦工艺等近30年来开发的新工艺、新技术则加快了工业化进程。
我国炼焦工业近20余年发展较快：以宝钢二期工程6m焦炉为代表的中国焦炉技术，达到国际水平；捣固焦技术及装置、干熄焦技术、配型煤炼焦技术正在加快推广；铸造型焦和热压型焦装置已建成。可以说与国际先进水平的差距正逐渐缩小[1]。
一、国内焦炭市场现状
1.1 焦炭国内市场保持稳定态势
国内焦炭市场保持稳定态势。现各大城市焦炭价格已经达到阶段性高点，焦化厂利润也相对有所提高，为使钢厂正常采购，焦炭市场价不会出现过大波动。一些主导城市焦炭市场还是仍具有市场占有力，市场价格仍有一定上涨空间。现阶段炼焦煤价格一直处于上涨趋势，今日，山西低硫主焦煤含税车板价已达到1700元，焦炭原材料一直处于“货紧”状态，这也促使焦炭市场价格一直保持高价位的原因之一，预计，近期焦炭市场价格不会有太大变化，月末一些焦化集团制定指导价格也应与市场价相符合。河北地区二级冶金焦含税出厂价在1850～1900元，准一级冶金焦到厂价在1980～2070元，临汾准一级冶金焦含税车板价在1880元，二级冶金焦含税车板价在1780元，东北地区二级冶金焦含税出厂主流价格在1900元[2]。1.2 焦化行业扭亏前景仍不乐观
据中国炼焦行业协会会长黄金干介绍，由于国内外需求下降，我国焦化行业已经连续9个月限产。根据国家统计局快报，今年前5个月，全国规模以上焦化企业生产焦炭12641万吨，同比减产1005.64万吨，减产7.4％。其中，山西焦化行业前5个月减产焦炭1220万吨，同比减产32.5％。今年7月份，山西焦化行业协会仍要求会员单位执行限产50％的措施。当前焦炭市场价格有所回升，独立焦化企业生产逐步恢复，但今年前5个月，国内焦炭企业的总体亏损达7.25亿元，300多家企业仍处于全面亏损的困境中。而预期下半年焦化产品市场仍然难见起色，黄金干表示，煤焦油、粗苯及其深加工焦化产品出口的大幅下降，内销价格低迷，同时受到低价甲醇进口冲击，焦化企业盈利空问将严重挤压，焦化行业整体扭亏前景仍不容乐观[3]。
二、国内焦炭生产现状
2.1 国内焦炭的地位
1993年我国焦炭产量已稳居世界第一位，约占世界总产量的1／3，随着我国炼焦业的快速发展，还在逐年提高，2005年上升至53．5％，2006年达到57．0％左右 2006年，我国出口焦炭1450万t．占世界贸易总量的45％以上；我国焦炭表观消费量为2.83亿t，占世界焦炭表观消费总量的54％以上。我国已成为名副其实的世界焦炭生产、消费及贸易第一大国。2.2 国内焦炭的生产状况
我国焦炭生产遍及全国29个省区．即除西藏和海南外，我国大陆29个省区均有焦炭生产，但产能分布非常不均衡，基本分布在华北、华东、华中、东北、西南五大区域。2006年，全国焦炭产量29 768万t，其中机焦26279万t，占88.28％；土焦、改良焦约1450万t，占4.9％；无回收焦炭、半焦1784万t，占6％；石油焦255万t。
我国焦炭产量排前10位的省份中，陕西省基本上是生产半焦．产能占全国半焦产能的58％左右：内蒙古以生产半焦为主，产能占全国半焦产能的近25％： 山西及云南两省有少量半焦生产，其他省份均为冶金焦。冶金焦最主要的生产省市是： 山西、河北、山东、河南、辽宁、江苏、四川、云南、上海，产量合计占到我国冶金焦产量的80％左右。
我国半焦生产主要集中在陕、蒙、晋、宁四省区交界地带．并以陕西榆林神府地区和内蒙古伊旗、准旗的产量最大。2006年，全国半焦产量约为1800万t．陕西和内蒙的产量占了近90％ [4]。
三、国内炼焦煤资源现状
3.1 已查明资源储量
炼焦煤主要包括焦煤、1／3焦煤、气煤、肥煤、瘦煤、贫瘦煤等煤种，属中变质烟煤，查明资源储量2758.6亿t．占全部煤种查明资源储量的26.24％ 炼焦煤查明资源储量煤种构成列于表1 由表1可见．最优良的炼焦煤——焦煤仅占我国已查明煤资源总储量的6.2％ ．而气煤和1／3焦煤储量约为焦煤的2倍。
表1炼焦煤查明资源储量煤种构成
我国炼焦煤资源主要集中在山西省。该省炼焦煤资源占全国资源的56％。已查明资源量高达1544.54亿t，我国炼焦煤资源分布见表2[5]。
表2 我国炼焦煤资源分布
3.2 预测资源量
根据全国最新的煤炭资源预测结果表明，垂深1000 m以浅的预测资源量为1.844万亿t，垂深2000 m 以浅的预测资源量为4.5521万亿t，其中炼焦煤约占29％。按煤种分布的炼焦煤预测资源量见图1，我国炼焦煤预测量地区分布见表3。由表3看出，华北地区将成为我国重要的炼焦煤生产地。
四、国内外炼焦技术工艺进展[4]
4.1 无回收焦炉
针对传统的焦炉煤气处理及回收装置环保控制费用较高等问题，美国和澳大利亚在20世纪80年代后期相继推出了新设计的无回收焦炉，将废热用于生产蒸汽和发电。
无回收焦炉的优点：(1)炼焦工艺流程简单，设计和基建投资费用低；(2)取消煤气回收装置，不会产生焦油和酚水等污染物，环保有所改善；(3)负压操作，解决了炉门漏气，使其废物放散能降到最低水平；(4)废热得到利用送去发电。
从炼焦生产的普遍规律和无回收焦炉生产特点出发，无回收焦炉存在如下几个主要问题：(1)煤耗高，炼焦煤煤源变窄。由于炉顶空间很大，煤在塑性阶段能自由膨胀，造成炉子上部焦炭结构疏松、质量差。这需要用挥发分低、结焦性好的煤料消除这种影响；(2)部分煤和焦炭被烧损，成焦率下降；(3)无回收焦炉仍有大气污染；(4)加热控制手段简单，焦炭的均匀性差；(5)炉龄短，维修量大；(6)所产蒸汽和电能的出路也是需要考虑的问题。
山西寰达公司将捣固装煤和无回收焦炉结合起来，在侯马建成了一座l9孔的无回收焦炉。有关专家认为已投产的19孔炉存在以下几个问题：(1)炉体用高铝砖是错误的；(2)烟道相互联是错误的；(3)炉体内部结构存在多处不合理；(4)装煤车等设备还远不能说已过关。
综合以上情况，有关专家认为，在我国不可能大量建无回收焦炉，也不应用无回收焦炉代替改良焦炉，总之不宜推广。但在某些地区，如有低挥发分的粘结煤，焦炉煤气暂时没有用户，电能有出路等条件下，尽可能少量地建设带有热回收装置的无回收焦炉也是可行的。4.2 大容积焦炉
近年来，国外焦化企业主要技改途径是用现代化的大容积焦炉取代老损焦炉。国外资料报道，大容积焦炉的最大优点是基建投资省，然而国内有关专家认为，焦炉并非越大越好，6m焦炉与4.3m捣固焦炉相比无论相对基建投资、改善焦炭质量以及煤种适用范围上并无优势而言。当国内4.3m捣固焦炉投产后，国内炼焦行业也许会重新评价6m焦炉。大容积焦炉存在的问题：美国的大容积焦炉都出现了砌体过早损坏的现象，美国黑色冶金设计院确定炭化室高6m及以上焦炉平均使用寿命15年；炭化室高7m的焦炉必须供应配煤组成较好的煤料，以保护砌体和保证正常生产操作；大容积焦炉不适用煤预热，美国及英国钢铁公司的雷德卡尔冶金厂也证实了这一点。
显然，大容积焦炉在各方面要求都比常规炭化室焦炉要高。因此；虽然大型焦炉是发展方向，但各国要根据国情、技术水平和设备制造水平来确定焦炉规模和尺寸。
4.3 巨型炼焦反应器
巨型炼焦反应器是为了克服传统室式焦炉大型化所受的多种因素限制，特别是炉墙变形等问题而开发的。20世纪80年代后期，以德国为主的欧洲炼焦专家提出了单室式巨型炼焦反应器和煤预热及干熄焦相结合的方案。
巨型炼焦反应器商业化进程受以下诸因素制约：①随着单个巨型炼焦反应器装置变为由多个巨型炼焦反应器单元组成的炉组，就必须将推焦和出焦操作的机械设计为移动式，将会大幅度增加该机械重量，② 随着煤预热装置能力的大幅度提高，对系统的可靠性要求也随之提高；⑧干熄焦与煤预热联合的大型生产装置还有待于进一步开发。有关专家认为解决。
上述问题不存在技术障碍，主要问题是需要大量资金并需依托大规模的工程才能实施。
4.4 日本SCOPE21的炼焦技术
该技术的特点是将配入50％ 的非粘结性煤，在人炉前快速预热到350℃ ~400℃，使煤接近热分解温度，以改善煤的粘结性，预热煤中的细粉热压成型，而后与粗粒煤混合装炉。故装炉煤的堆密度提高(约850 kg／m)，焦炉用高导热性的70 mm~75 mm的炉墙砖，在焦炉中加热到700℃ ~800℃的焦饼，放人干熄焦预存段进行再加热使焦饼最终温度达1000℃左右。各国炼焦同行在等待该工艺的工业实践结果。4.5 捣固焦炉
捣固焦炉的诸多优点，这里不再详述。捣固焦炉过去费用高，现已通过将捣固机操作效率提高一倍和在捣固焦炉上采用大容积炭化室得到补偿。捣固工艺的进一步研究课题是通过捣固箱进一步现代化来减少捣固工艺流程的能耗，缩短捣固压实时间和提高整个煤饼密度的均匀性。
同先进国家相比，我国捣固焦炉发展缓慢，主要原因是捣固技术落后，捣固机锤头少。重量轻，捣固锤加煤布料和游动均由手工操作。此外捣固频率低，自动化程度差等致使捣固焦炉大型化进展缓慢。因此，国内要实现捣固焦炉大型化，有必要引进国外先进的设备或引进捣固机械的软件。4.6 干法熄焦
干法熄焦技术特点：(1)节能效果显著；(2)环保效益好；(3)提高焦炭质量，优化高炉生产。干法熄焦技术首先盛行于前苏联。
与传统的直接式干熄焦技术相异，美国克雷斯公司开发了世界上第一台间接式干熄焦装置并在伯利恒钢铁公司雀点厂进行了试验样机的操作示范。装置主要部分是由车辆运载的一外冷式密封贮焦箱，推焦时焦箱与炭化室对准并密封，推出的焦存放在箱内，然后由运载车辆送往冷却台冷却，冷却后的焦箱再送到密封的焦炭贮库，由此将焦炭卸到胶带机上。整个过程在密封状态下进行，据称能降低90％ 以上推焦粉尘和碳氢化合物排放物。
前苏联东方煤化所曾提出在一套设备中同时完成炼焦煤预热和红焦干熄，此工艺可完全杜绝向大气中排放污染物，所得冶金焦块度、强度、磨损性、堆密度等指标有所改善。4.7 型焦工艺
开发型焦工艺目的：(1)扩大炼焦煤源。试验表明，型焦工艺可使非粘结性煤和弱粘结性煤使用量达60％～100％ ；(2)使炼焦在密闭的连续装置中运行，彻底解决污染问题。
高炉试验结果表明，型焦在高炉上最多可使用到30％，换句话说，型焦不能完全取代常规焦炭。为此，1994年以来，日本钢铁联盟公司开发了新型焦工艺。新型焦工艺特点：(1)通过将煤快速加热以及粉煤高温成型，可以改善煤的粘结性，并可使装炉煤的堆密度提高到850kg／m，以改善焦炭质量。在保证焦炭质量前提下，非粘结煤的配人可达50％ ；(2)通过提高炉墙热传导率、装炉煤高温预热等措施，使焦炉生产能力提高到300％ ；(3)煤炭中温干馏及干馏产品在干熄焦装置的预存室进行高温加热改质，比常规焦炉节能20％ ；(4)对焦炉所有开口严密密封，红焦密闭输送及预热煤脉冲式输送，可使环境污染大幅度减轻。
新型焦工艺要实现工业化需解决以下问题：(1)型焦的透气阻力比室式炉焦炭约高2倍，在高炉中大量使用型焦受到限制；(2)型焦生产的能耗比室式炉高。4.8 配型煤炼焦
在炼焦煤中配人型煤炼焦，在国际上已有几十年的历史。由于提高了人炉煤料的密度加之型煤中粘结剂对煤料粘结性能有所改善，因此能提高焦炭质量或在不降低焦炭质量前提下，少配用优质炼焦煤。
一般说来，焦炭质量在一定范围内随着配人型煤比例增加而提高。生产试验表明，型煤配比每增加10％，焦炭强度指标DI1150／15约提高0．7％～1．1％ ；反应后强度约提高2．2％。随着型煤配比增至30％时，DI150／15可提高2％ 一3％，M10可改善2％ ～4％。
我国包钢焦化厂等单位一直进行着配型煤炼焦的工业试验，经过多年对引进技术的消化吸收工作，我国已具备了工厂设计能力，但关键设备仍需引进。4.9 立式连续层状炼焦工艺
从20世纪70年代起，前苏联乌克兰煤化所开始了立式炉连续炼焦新工艺的研究。试验经历了三个阶段：试验室试验阶段，半工业试验阶段，工业性试验。装置主要工艺参数：垂直炭化室数(包括熄焦段)2个，推焦行程300mm，推焦周期20min～30min，一次装煤量400kg～420kg，炼焦时间7h~8h，能力30t／d。该装置对中国一批气煤的试验表明，单种气煤在连续层状炼焦装置上能生产出质量符合要求的冶金焦。
工艺特点：煤料经压实(堆密度可达1000kg／m3)和分阶段控制加热速度可改善煤的粘结性能，改善焦炭质量，有效拓宽了炼焦用煤范围，与传统工艺相比，可节约70％肥煤和焦煤；系统密闭连续，自动化程度高。从各阶段试验结果看，该工艺具有很好的推广应用前景，但要达到大规模工业化生产，在装煤操作、顺利排焦和装置大型化方面还需进一步改进完善。4.10 煤预热
利用煤预热技术，不仅能将炼焦用煤范围扩大到高挥发分煤，还能扩大到半无烟煤和石油焦等低挥发分惰性物料。
目前，俄罗斯年产107万t焦炭的第一台煤预热工业装置，正在西西伯利亚钢厂7号焦炉上使用，系采用气体热载体预热煤料。焦炉用预热煤料炼焦时生产能力提高40％左右，可多配人20％~25％弱粘煤，炼焦热耗降低10％～12％ ；美国和英国、日本都使用煤预热装置；波兰登赛斯科焦化厂建造了40t／h煤预热装置，还将根据试验结果建造100t／h装置。但是使用煤预热装置的美国大容积焦炉和英国钢公司两座焦炉都出现了焦炉砌体过早损坏现象。
五、炼焦工业未来的发展方向
5.1 因地制宜炼焦工艺
我国生产的冶金焦炭质量除宝钢外与发达国家相比存在较大差距。为适应高炉大型化、高炉富氧喷煤技术，必须提高焦炭质量。目前我国采用炼焦新技术条件是具备的。随着国家限制土焦政策实施，炼焦工业焦炉装置的新建和改扩建将不可避免，为了赢得高起点，国内炼焦业应利用这次诸多焦炉改造大修机会，结合国情，因地制宜，因煤制宜，采用国际上先进的、工业化程度较高的新工艺、新设备，实现炼焦生产的高效、优质、低耗、低污染和操作控制自动化，使我国炼焦水平上一个新台阶[6]。5.2 开发炼焦产品的生产工艺
出于以下考虑：(1)回收化工产品的投入高，而美国的无回收焦炉又有较大的缺陷；(2)将炼焦的荒煤气裂解成还原气将来可以与直接还原炼铁联合，在第二届国际炼焦会议上，欧洲炼焦专家提出了两种焦化产品(焦炭和还原气)的生产工艺。国内有关专家认为，生产两种焦化产品的工艺，煤气热裂解器与焦炉的连接存在技术问题，因此结合我国的国情提出开发三种产品(焦炭、煤焦油和还原气)的焦化生产工艺[6]。5.3 产业结构调整方面
5.3.1 焦炉向大型化、焦炭生产向集群化发展
(1)有利于炼焦副产的回收、综合利用和深加工。炼焦副产品的回收、加工、利用水平与炼焦规模的关联度非常大，是最能体现“规模效应”的产业之一。炼焦装置若达不到一定的规模，不仅不利于焦炭本身经济效益和竞争力的提升，更谈不上副产品的有效回收和利用。
(2)有利于炼焦装置整体水平的提高。焦炉大型化有利于降低吨焦的煤耗和能耗；在同等规模下，可减少投资规模，减少出炉次数和阵发性的污染，提高劳动生产率和提高焦炭质量。焦炉大型化是焦化企业实现可持续性发展最基本的条件焦炉大型化是推动炼焦装置采用干法熄焦工艺的重要条件。新建焦炉或改扩建焦炉时，钢铁企业必须同步配套建设干熄焦装置；独立焦化企业要在减少酚氰废水发生并有妥善处理酚氰废水出路的条件下，力求配套建设干熄焦装置。
(3)有利于节能减排、保护生态环境和发展循环经济，焦炉炉型的选择可根据装置建设规模、所在地资源等情况进行选择。沿海地区的企业应选择7．63 m焦炉。中西部地区应选择6 m焦炉，气煤资源比较丰富、肥焦煤又比较缺乏地区应选择6 m及以上捣固焦炉[7]。5.3.2 炼焦企业要向一体化方向发展
在市场竞争日趋激烈、煤炭价格不断上涨、焦炭利润不断摊薄的形势下，炼焦企业要向煤一焦一化一体化方向发展。由炼焦向煤化工模式推进．延长产业链条。形成多元化发展，走可持续性发展之路 5.3.3 煤焦油、粗苯加工规模
(1)煤焦油初加工规模不应低于20万t／a。煤焦油集中加工有利于采用各项先进工艺技术和装备。不仅有利于节能、环保，而且也有利于开发新的焦油加工产品，从各项工艺技术与经济指标分析。焦油的年加工量20万t是最低的经济规模，目前我国已有设计和制造单套焦油加工装置规模为20万t／a的能力和条件。因此新建煤焦油初级加工装置单套规模要达到20万t／a及以上。
(2)粗苯加氢单套装置规模不应低于10万t／a 加氢精制是一种清洁工艺。而且得到的苯类产品质量优、收率高，但装置投资较大，必须达到一定的规模才能有好的经济收益。一般认为单套装置最低规模在5万t／a。经济规模应在10万t／a[8]。
5.4 产业升级方面
5.4.1 重视捣固焦的发展
我国炼焦煤资源贫乏．优质炼焦煤供应更是紧张。在炼焦煤价格飚升、焦炭成本不断上涨的形势下，发展捣固炼焦工艺是节约优质炼焦煤、生产高品质的焦炭重要措施之一，是我国当前和今后相当长一段时期焦化工业发展的主要方向。5.4.2 推广采用清洁炼焦技术和先进的煤气净化技术
(1)开发焦炉微负压控制技术。采用焦炉微负压控制技术使焦炉炭化室由传统微正压变成为微负压，可彻底解决炼焦过程的烟气溢散，为焦炉的清洁生产创造良好基础。该技术不仅能在7.63m焦炉使用，同时也能用于6 m焦炉、4.3 m焦炉，为我国焦炭行业彻底消除污染创造条件。太钢与国外公司合作正在开展此项工作。
(2)焦炉煤气深度净化技术。现有的脱硫净化工艺不能满足甲醇生产对脱硫精度的要求，因此焦炉煤气的深度净化，特别是其中所含的形态。
复杂的有机硫(硫醇、硫醚及噻吩)和不饱和烃等杂质的深度净化，成为焦炉气化工利用生产甲醇的技术“瓶颈”必须开发新型的脱硫净化工艺，使焦炉煤气中硫体积分数降至0.1 ul／L以下．达到甲醇合成气的要求。
西北化工研究院开发的两段加氢、两段吸收工艺及相应的催化剂及吸收剂(称之为新型干法净化工艺)。可使硫含量达到甲醇合成气的要求。
成都五环新锐化工有限公司开发的焦炉煤气非催化转化制合成气技术，即焦炉气不需净化，在常压(或加压1下将焦炉气中的有机物(焦油、萘、苯、酚及有机硫化物)全部裂解转化，其中的有机硫全部转化为无机硫。降低了脱硫技术难度和脱硫费用[9]。5.4.3 压低焦油沥青产出 焦油加工时．沥青产率约为55％。2006年沥青产量约为240万t．因此。焦油沥青市场出路如何落实，是建设焦油加工项目必须考虑的问题，也可以说是焦油加工的一个“包袱”。一个必须解决的难题。所以．近年来选择国内外技术出现的新动向是看好能降低沥青产率的新工艺。德国、日本以及鞍山焦萘院都推
[10]荐焦油沥青产率控制在1／3甚至1／4的技术。5.5 加强对褐煤的加工利用
褐煤是煤化程度最低的一类煤．含水量高(30％～50％)，挥发分高(15％～30％)，发热量低(12.56～14.65 MJ／kg)，而且易风化碎裂，易氧化自燃，不适于远途运输(300 km)利用；褐煤直接燃烧时排出的粉尘量大，环境污染严重，热利用率低。对褐煤热解提质生产半焦，不但可解决上述问题，还可得到煤焦油和焦炉煤气等多种煤基产品，是褐煤高效、低污染利用的非常重要途径对褐煤的加工，应根据褐煤的质量性能、产品市场定位等，选择相应的加工技术和加工规模，我国低灰分褐煤资源很少，应进行合理利用。5.5.1 低灰分的优质褐煤加工方案
(1)采用中低温干馏工艺制取高品质还原剂，替代冶金焦，用作铁合金、电石生产的原料。
(2)制取炭质吸附剂，用褐煤制得的活性炭产品以大中孔为主，不仅对硫的吸附容量很大。而且很适合处理各种工业污水，在我国水资源日益紧缺情况下，开发这类煤基活性炭有着非常重要的意义。5.5.2 高灰分、高含硫的褐煤加工方案
采用温和热解的技术，对褐煤进行提质，同时可得到低温煤焦油提质后的褐煤主要定位在动力用煤，装置加工规模相应比较大，最好定位在500万t／a以上。得到的低温煤焦油是生产液体燃料的优质原料，对其进行加工可生产多种液体燃料。
5.5.3 褐煤低温煤焦油加工方案
褐煤低温煤焦油的组成与性质更类似于重油，是一种非常有价值的资源．对其进行加工可从中提取获得附加值较高、市场需求量大的酚类化学品，对脱酚后的馏分进行加氢裂化、重整、精制等加工过程，可得到比较理想的多种液体燃料 应开发燃料一润滑油一化工型综合加工工艺，使褐煤低温煤焦油中的各种资源得到有效地利用[11]。
5.4 要根据煤资源条件定位产业发展方向
煤焦化产业是典型的资源加工类产业，资源条件对焦化产业的发展有着非常重大的影响，对煤资源的控制能力是煤焦化产业获得可持续性发展和具备较强竞争能力的关键煤焦化产业包括三个生产领域：炼焦煤高温干馏生产全焦；低变质烟煤中低温干馏生产半焦；褐煤中低温干馏生产褐煤半焦。上述三个生产领域，由于使用的煤种不同，干馏温度不同。得到的焦产品的性能指标、附加值有着很大的不同，应用领域也有着较大的差异。因此．要根据所能获得的煤种决定发展哪一种煤焦化产业[11]。
六、总结
新世纪的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。在以大型机械化焦炉替代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焦化生产企业应是本世纪近期中国炼焦工业要实现的目标[5]。
参考文献
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第二篇：炼焦工业的发展
炼焦工业现状和炼焦工艺的发展
炼焦
配合煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右（高温干馏），通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程
前言
焦炭是冶金、机械、化工等行业的重要原料、燃料，其中以冶金工业高炉炼铁消耗焦炭量最大。尽管高炉富氧喷吹煤粉和直接还原炼铁等技术的发展使冶金工业对焦炭需求量有所下降，但一种普遍的观点是不用焦炭的炼铁工艺至少在今后20年~30年内不会大范围替代目前的高炉炼铁法，焦炭仍然是未来钢铁生产的主要原料。
世界炼焦工业近几十年来取得了长足发展。大容积焦炉、捣固焦炉、干法熄焦等开发较早的先进工艺技术在工业化实际生产运行中日臻完善；日本的型焦工艺、德国的巨型炼焦反应器、美国的无回收焦炉、前苏联的立式连续层状炼焦工艺等近30年来开发的新工艺、新技术则加快了工业化进程。
我国炼焦工业近20余年发展较快：以宝钢二期工程6m焦炉为代表的中国焦炉技术，达到国际水平；捣固焦技术及装置、干熄焦技术、配型煤炼焦技术正在加快推广；铸造型焦和热压型焦装置已建成。可以说与国际先进水平的差距正逐渐缩小[1]。
一、国内炼焦工业历史和现状
1.1 历史
中国明代以前就已采用土窑炼焦，并用焦炭冶铁。到20世纪初，经过发展的土窑有圆窑和长窑两种，前者适用于地下水位不高、煤结焦性较好的地区；后者因炉底高于地面，操作受地下水的影响较小，结焦时间较短，适用于多雨而煤结焦性略差的地区。土窑的特点是结焦室和燃烧室不分开，炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供，因而成焦率低，焦炭灰分高，结焦时间长(约8～12昼夜),化学产品不能回收利用，对大气污染严重。后经改进，出现一种带固定拱顶的圆窑。每孔炉的装煤量5～7吨，结焦时间48～72小时。焦炭在炉内熄火，最初用人工出焦，后来改为机械化出焦。
19世纪中叶出现了倒焰式炼焦炉。倒焰炉的炭化室和燃烧室用砖墙分开，但上部相通，使炭化室发生的煤气转入燃烧室，并从燃烧室上部引入空气，使煤气燃烧，火焰由上“倒焰”而下，经炉底烟道排入烟囱。这种炼焦炉不回收化学产品，加热用煤气量不能调节，结焦末期煤气产量小，供热不足。
土法炼焦结焦周期长,成焦率低,煤耗高,焦炭灰分高(燃烧一部分煤造成的).炼焦化学产品或被烧掉或随高温废气流排入大气,不仅不能综合利用炼焦煤,还对大气造成严重污染 1.2 国内焦炭的地位
1993年我国焦炭产量已稳居世界第一位，约占世界总产量的1／3，随着我国炼焦业的快速发展，还在逐年提高，2005年上升至53．5％，2006年达到57．0％左右 2006年，我国出口焦炭1450万t．占世界贸易总量的45％以上；我国焦炭表观消费量为2.83亿t，占世界焦炭表观消费总量的54％以上。我国已成为名副其实的世界焦炭生产、消费及贸易第一大国。1.3 国内焦炭的生产状况
我国焦炭生产遍及全国29个省区．即除西藏和海南外，我国大陆29个省区均有焦炭生产，但产能分布非常不均衡，基本分布在华北、华东、华中、东北、西南五大区域。2006年，全国焦炭产量29 768万t，其中机焦26279万t，占88.28％；土焦、改良焦约1450万t，占4.9％；无回收焦炭、半焦1784万t，占6％；石油焦255万t。
二、国内炼焦煤资源现状
2.1 已查明资源储量
炼焦煤主要包括焦煤、1／3焦煤、气煤、肥煤、瘦煤、贫瘦煤等煤种，属中变质烟煤，查明资源储量2758.6亿t．占全部煤种查明资源储量的26.24％ 炼焦煤查明资源储量煤种构成列于表1 由表1可见．最优良的炼焦煤——焦煤仅占我国已查明煤资源总储量的6.2％ ．而气煤和1／3焦煤储量约为焦煤的2倍。
表1炼焦煤查明资源储量煤种构成
我国炼焦煤资源主要集中在山西省。该省炼焦煤资源占全国资源的56％。已查明资源量高达1544.54亿t，我国炼焦煤资源分布见表2[5]。
表2 我国炼焦煤资源分布
2.2 预测资源量
根据全国最新的煤炭资源预测结果表明，垂深1000 m以浅的预测资源量为1.844万亿t，垂深2000 m 以浅的预测资源量为4.5521万亿t，其中炼焦煤约占29％。按煤种分布的炼焦煤预测资源量见图1，我国炼焦煤预测量地区分布见表3。由表3看出，华北地区将成为我国重要的炼焦煤生产地。
三、国内外炼焦技术工艺进展[4]
3.1 无回收焦炉
针对传统的焦炉煤气处理及回收装置环保控制费用较高等问题，美国和澳大利亚在20世纪80年代后期相继推出了新设计的无回收焦炉，将废热用于生产蒸汽和发电。
无回收焦炉的优点：(1)炼焦工艺流程简单，设计和基建投资费用低；(2)取消煤气回收装置，不会产生焦油和酚水等污染物，环保有所改善；(3)负压操作，解决了炉门漏气，使其废物放散能降到最低水平；(4)废热得到利用送去发电。
从炼焦生产的普遍规律和无回收焦炉生产特点出发，无回收焦炉存在如下几个主要问题：(1)煤耗高，炼焦煤煤源变窄。由于炉顶空间很大，煤在塑性阶段能自由膨胀，造成炉子上部焦炭结构疏松、质量差。这需要用挥发分低、结焦性好的煤料消除这种影响；(2)部分煤和焦炭被烧损，成焦率下降；(3)无回收焦炉仍有大气污染；(4)加热控制手段简单，焦炭的均匀性差；(5)炉龄短，维修量大；(6)所产蒸汽和电能的出路也是需要考虑的问题。
山西寰达公司将捣固装煤和无回收焦炉结合起来，在侯马建成了一座l9孔的无回收焦炉。有关专家认为已投产的19孔炉存在以下几个问题：(1)炉体用高铝砖是错误的；(2)烟道相互联是错误的；(3)炉体内部结构存在多处不合理；(4)装煤车等设备还远不能说已过关。
综合以上情况，有关专家认为，在我国不可能大量建无回收焦炉，也不应用无回收焦炉代替改良焦炉，总之不宜推广。但在某些地区，如有低挥发分的粘结煤，焦炉煤气暂时没有用户，电能有出路等条件下，尽可能少量地建设带有热回收装置的无回收焦炉也是可行的。3.2 大容积焦炉
近年来，国外焦化企业主要技改途径是用现代化的大容积焦炉取代老损焦炉。
国外资料报道，大容积焦炉的最大优点是基建投资省，然而国内有关专家认为，焦炉并非越大越好，6m焦炉与4.3m捣固焦炉相比无论相对基建投资、改善焦炭质量以及煤种适用范围上并无优势而言。当国内4.3m捣固焦炉投产后，国内炼焦行业也许会重新评价6m焦炉。大容积焦炉存在的问题：美国的大容积焦炉都出现了砌体过早损坏的现象，美国黑色冶金设计院确定炭化室高6m及以上焦炉平均使用寿命15年；炭化室高7m的焦炉必须供应配煤组成较好的煤料，以保护砌体和保证正常生产操作；大容积焦炉不适用煤预热，美国及英国钢铁公司的雷德卡尔冶金厂也证实了这一点。
显然，大容积焦炉在各方面要求都比常规炭化室焦炉要高。因此；虽然大型焦炉是发展方向，但各国要根据国情、技术水平和设备制造水平来确定焦炉规模和尺寸。
3.3 巨型炼焦反应器
巨型炼焦反应器是为了克服传统室式焦炉大型化所受的多种因素限制，特别是炉墙变形等问题而开发的。20世纪80年代后期，以德国为主的欧洲炼焦专家提出了单室式巨型炼焦反应器和煤预热及干熄焦相结合的方案。
巨型炼焦反应器商业化进程受以下诸因素制约：①随着单个巨型炼焦反应器装置变为由多个巨型炼焦反应器单元组成的炉组，就必须将推焦和出焦操作的机械设计为移动式，将会大幅度增加该机械重量，② 随着煤预热装置能力的大幅度提高，对系统的可靠性要求也随之提高；⑧干熄焦与煤预热联合的大型生产装置还有待于进一步开发。有关专家认为解决。
上述问题不存在技术障碍，主要问题是需要大量资金并需依托大规模的工程才能实施。
3.4 日本SCOPE21的炼焦技术
该技术的特点是将配入50％ 的非粘结性煤，在人炉前快速预热到350℃ ~400℃，使煤接近热分解温度，以改善煤的粘结性，预热煤中的细粉热压成型，而后与粗粒煤混合装炉。故装炉煤的堆密度提高(约850 kg／m)，焦炉用高导热性的70 mm~75 mm的炉墙砖，在焦炉中加热到700℃ ~800℃的焦饼，放人干熄焦预存段进行再加热使焦饼最终温度达1000℃左右。各国炼焦同行在等待该工艺的工业实践结果。3.5 捣固焦炉
捣固炼焦简单的说 就是把煤做成煤饼 然后再加入焦炉
这样增加堆密度 有利于提高生产能力
捣固焦炉的诸多优点，这里不再详述。捣固焦炉过去费用高，现已通过将捣固机操作效率提高一倍和在捣固焦炉上采用大容积炭化室得到补偿。捣固工艺的进一步研究课题是通过捣固箱进一步现代化来减少捣固工艺流程的能耗，缩短捣固压实时间和提高整个煤饼密度的均匀性。
同先进国家相比，我国捣固焦炉发展缓慢，主要原因是捣固技术落后，捣固机锤头少。重量轻，捣固锤加煤布料和游动均由手工操作。此外捣固频率低，自动化程度差等致使捣固焦炉大型化进展缓慢。因此，国内要实现捣固焦炉大型化，有必要引进国外先进的设备或引进捣固机械的软件。3.6 干法熄焦
干法熄焦是用循环惰性气体为热载体，由循环风机将冷的循环气体输入红焦冷却室冷却高温焦炭至250℃以下排出。吸收焦炭热量后的循环热气导入废热锅炉回收热量，产生蒸汽。循环气体冷却、除尘后，再经风机返回冷却室，如此循环冷却红焦。
煤在炼焦结束准备出焦时，焦炭的温度在950～1100℃，红焦所含的热量约相当于炼焦时所供热量的45％。传统的水湿法熄焦，热量全部损失，同时会产生大量含尘和有害物质的蒸汽，污染环境，腐蚀周围的金属构筑物。
干熄焦技术是重大节能项目，适用于大、中型焦化厂。干法熄焦是在密闭系统内完成熄焦过程，与通常湿熄焦相比，可基本消除酚、HCN、H2S、NH3的排放，减少焦尘排放，且节省熄焦用水。
干法熄焦技术特点：(1)节能效果显著；(2)环保效益好；(3)提高焦炭质量，优化高炉生产。干法熄焦技术首先盛行于前苏联。
与传统的直接式干熄焦技术相异，美国克雷斯公司开发了世界上第一台间接式干熄焦装置并在伯利恒钢铁公司雀点厂进行了试验样机的操作示范。装置主要部分是由车辆运载的一外冷式密封贮焦箱，推焦时焦箱与炭化室对准并密封，推出的焦存放在箱内，然后由运载车辆送往冷却台冷却，冷却后的焦箱再送到密封的焦炭贮库，由此将焦炭卸到胶带机上。整个过程在密封状态下进行，据称能降低90％ 以上推焦粉尘和碳氢化合物排放物。
前苏联东方煤化所曾提出在一套设备中同时完成炼焦煤预热和红焦干熄，此工艺可完全杜绝向大气中排放污染物，所得冶金焦块度、强度、磨损性、堆密度等指标有所改善。3.7 型焦工艺
开发型焦工艺目的：(1)扩大炼焦煤源。试验表明，型焦工艺可使非粘结性煤和弱粘结性煤使用量达60％～100％ ；(2)使炼焦在密闭的连续装置中运行，彻底解决污染问题。
高炉试验结果表明，型焦在高炉上最多可使用到30％，换句话说，型焦不能完全取代常规焦炭。为此，1994年以来，日本钢铁联盟公司开发了新型焦工艺。新型焦工艺特点：(1)通过将煤快速加热以及粉煤高温成型，可以改善煤的粘结性，并可使装炉煤的堆密度提高到850kg／m，以改善焦炭质量。在保证焦炭质量前提下，非粘结煤的配人可达50％ ；(2)通过提高炉墙热传导率、装炉煤高温预热等措施，使焦炉生产能力提高到300％ ；(3)煤炭中温干馏及干馏产品在干熄焦装置的预存室进行高温加热改质，比常规焦炉节能20％ ；(4)对焦炉所有开口严密密封，红焦密闭输送及预热煤脉冲式输送，可使环境污染大幅度减轻。
新型焦工艺要实现工业化需解决以下问题：(1)型焦的透气阻力比室式炉焦炭约高2倍，在高炉中大量使用型焦受到限制；(2)型焦生产的能耗比室式炉高。3.8 配型煤炼焦（焦，肥，气，瘦，贫，褐）
在炼焦煤中配人型煤炼焦，在国际上已有几十年的历史。由于提高了人炉煤料的密度加之型煤中粘结剂对煤料粘结性能有所改善，因此能提高焦炭质量或在不降低焦炭质量前提下，少配用优质炼焦煤。
一般说来，焦炭质量在一定范围内随着配人型煤比例增加而提高。生产试验表明，型煤配比每增加10％，焦炭强度指标DI1150／15约提高0．7％～1．1％ ；反应后强度约提高2．2％。随着型煤配比增至30％时，DI150／15可提高2％ 一3％，M10可改善2％ ～4％。
我国包钢焦化厂等单位一直进行着配型煤炼焦的工业试验，经过多年对引进技术的消化吸收工作，我国已具备了工厂设计能力，但关键设备仍需引进。3.9 立式连续层状炼焦工艺
从20世纪70年代起，前苏联乌克兰煤化所开始了立式炉连续炼焦新工艺的研究。试验经历了三个阶段：试验室试验阶段，半工业试验阶段，工业性试验。装置主要工艺参数：垂直炭化室数(包括熄焦段)2个，推焦行程300mm，推焦周期20min～30min，一次装煤量400kg～420kg，炼焦时间7h~8h，能力30t／d。该装置对中国一批气煤的试验表明，单种气煤在连续层状炼焦装置上能生产出质量符合要求的冶金焦。
工艺特点：煤料经压实(堆密度可达1000kg／m3)和分阶段控制加热速度可改善煤的粘结性能，改善焦炭质量，有效拓宽了炼焦用煤范围，与传统工艺相比，可节约70％肥煤和焦煤；系统密闭连续，自动化程度高。从各阶段试验结果看，该工艺具有很好的推广应用前景，但要达到大规模工业化生产，在装煤操作、顺利排焦和装置大型化方面还需进一步改进完善。3.10 煤预热
利用煤预热技术，不仅能将炼焦用煤范围扩大到高挥发分煤，还能扩大到半无烟煤和石油焦等低挥发分惰性物料。
目前，俄罗斯年产107万t焦炭的第一台煤预热工业装置，正在西西伯利亚钢厂7号焦炉上使用，系采用气体热载体预热煤料。焦炉用预热煤料炼焦时生产能力提高40％左右，可多配人20％~25％弱粘煤，炼焦热耗降低10％～12％ ；美国和英国、日本都使用煤预热装置；波兰登赛斯科焦化厂建造了40t／h煤预热装置，还将根据试验结果建造100t／h装置。但是使用煤预热装置的美国大容积焦炉和英国钢公司两座焦炉都出现了焦炉砌体过早损坏现象。
四炼焦工业未来的发展方向
4.1 因地制宜炼焦工艺
我国生产的冶金焦炭质量除宝钢外与发达国家相比存在较大差距。为适应高炉大型化、高炉富氧喷煤技术，必须提高焦炭质量。目前我国采用炼焦新技术条件是具备的。随着国家限制土焦政策实施，炼焦工业焦炉装置的新建和改扩建将不可避免，为了赢得高起点，国内炼焦业应利用这次诸多焦炉改造大修机会，结合国情，因地制宜，因煤制宜，采用国际上先进的、工业化程度较高的新工艺、新设备，实现炼焦生产的高效、优质、低耗、低污染和操作控制自动化，使我国炼焦水平上一个新台阶[6]。42 开发炼焦产品的生产工艺
出于以下考虑：(1)回收化工产品的投入高，而美国的无回收焦炉又有较大的缺陷；(2)将炼焦的荒煤气裂解成还原气将来可以与直接还原炼铁联合，在第二届国际炼焦会议上，欧洲炼焦专家提出了两种焦化产品(焦炭和还原气)的生产工艺。国内有关专家认为，生产两种焦化产品的工艺，煤气热裂解器与焦炉的连接存在技术问题，因此结合我国的国情提出开发三种产品(焦炭、煤焦油和还原气)的焦化生产工艺[6]。43 产业结构调整方面
43.1 焦炉向大型化、焦炭生产向集群化发展
(1)有利于炼焦副产的回收、综合利用和深加工。炼焦副产品的回收、加工、利用水平与炼焦规模的关联度非常大，是最能体现“规模效应”的产业之一。炼焦装置若达不到一定的规模，不仅不利于焦炭本身经济效益和竞争力的提升，更谈不上副产品的有效回收和利用。(2)有利于炼焦装置整体水平的提高。焦炉大型化有利于降低吨焦的煤耗和能耗；在同等规模下，可减少投资规模，减少出炉次数和阵发性的污染，提高劳动生产率和提高焦炭质量。焦炉大型化是焦化企业实现可持续性发展最基本的条件焦炉大型化是推动炼焦装置采用干法熄焦工艺的重要条件。新建焦炉或改扩建焦炉时，钢铁企业必须同步配套建设干熄焦装置；独立焦化企业要在减少酚氰废水发生并有妥善处理酚氰废水出路的条件下，力求配套建设干熄焦装置。
(3)有利于节能减排、保护生态环境和发展循环经济，焦炉炉型的选择可根据装置建设规模、所在地资源等情况进行选择。沿海地区的企业应选择7．63 m焦炉。中西部地区应选择6 m焦炉，气煤资源比较丰富、肥焦煤又比较缺乏地区应选择6 m及以上捣固焦炉[7]。43.2 炼焦企业要向一体化方向发展
在市场竞争日趋激烈、煤炭价格不断上涨、焦炭利润不断摊薄的形势下，炼焦企业要向煤一焦一化一体化方向发展。由炼焦向煤化工模式推进．延长产业链条。形成多元化发展，走可持续性发展之路 43.3 煤焦油、粗苯加工规模
(1)煤焦油初加工规模不应低于20万t／a。煤焦油集中加工有利于采用各项先进工艺技术和装备。不仅有利于节能、环保，而且也有利于开发新的焦油加工产品，从各项工艺技术与经济指标分析。焦油的年加工量20万t是最低的经济规模，目前我国已有设计和制造单套焦油加工装置规模为20万t／a的能力和条件。因此新建煤焦油初级加工装置单套规模要达到20万t／a及以上。
(2)粗苯加氢单套装置规模不应低于10万t／a 加氢精制是一种清洁工艺。而且得到的苯类产品质量优、收率高，但装置投资较大，必须达到一定的规模才能有好的经济收益。一般认为单套装置最低规模在5万t／a。经济规模应在10万t／a[8]。
产业升级方面
44.1 重视捣固焦的发展
我国炼焦煤资源贫乏．优质炼焦煤供应更是紧张。在炼焦煤价格飚升、焦炭成本不断上涨的形势下，发展捣固炼焦工艺是节约优质炼焦煤、生产高品质的焦炭重要措施之一，是我国当前和今后相当长一段时期焦化工业发展的主要方向。44.2 推广采用清洁炼焦技术和先进的煤气净化技术
(1)开发焦炉微负压控制技术。采用焦炉微负压控制技术使焦炉炭化室由传统微正压变成为微负压，可彻底解决炼焦过程的烟气溢散，为焦炉的清洁生产创造良好基础。该技术不仅能在7.63m焦炉使用，同时也能用于6 m焦炉、4.3 m焦炉，为我国焦炭行业彻底消除污染创造条件。太钢与国外公司合作正在开展此项工作。
(2)焦炉煤气深度净化技术。现有的脱硫净化工艺不能满足甲醇生产对脱硫精度的要求，因此焦炉煤气的深度净化，特别是其中所含的形态。
复杂的有机硫(硫醇、硫醚及噻吩)和不饱和烃等杂质的深度净化，成为焦炉气化工利用生产甲醇的技术“瓶颈”必须开发新型的脱硫净化工艺，使焦炉煤气中硫体积分数降至0.1 ul／L以下．达到甲醇合成气的要求。
西北化工研究院开发的两段加氢、两段吸收工艺及相应的催化剂及吸收剂(称之为新型干法净化工艺)。可使硫含量达到甲醇合成气的要求。
成都五环新锐化工有限公司开发的焦炉煤气非催化转化制合成气技术，即焦炉气不需净化，在常压(或加压1下将焦炉气中的有机物(焦油、萘、苯、酚及有机硫化物)全部裂解转化，其中的有机硫全部转化为无机硫。降低了脱硫技术难度和脱硫费用[9]。44.3 压低焦油沥青产出
焦油加工时．沥青产率约为55％。2006年沥青产量约为240万t．因此。焦油沥青市场出路如何落实，是建设焦油加工项目必须考虑的问题，也可以说是焦油加工的一个“包袱”。一个必须解决的难题。所以．近年来选择国内外技术出现的新动向是看好能降低沥青产率的新工艺。德国、日本以及鞍山焦萘院都推荐焦油沥青产率控制在1／3甚至1／4的技术[10]。45 加强对褐煤的加工利用
褐煤是煤化程度最低的一类煤．含水量高(30％～50％)，挥发分高(15％～30％)，发热量低(12.56～14.65 MJ／kg)，而且易风化碎裂，易氧化自燃，不适于远途运输(300 km)利用；褐煤直接燃烧时排出的粉尘量大，环境污染严重，热利用率低。对褐煤热解提质生产半焦，不但可解决上述问题，还可得到煤焦油和焦炉煤气等多种煤基产品，是褐煤高效、低污染利用的非常重要途径对褐煤的加工，应根据褐煤的质量性能、产品市场定位等，选择相应的加工技术和加工规模，我国低灰分褐煤资源很少，应进行合理利用。45.1 低灰分的优质褐煤加工方案
(1)采用中低温干馏工艺制取高品质还原剂，替代冶金焦，用作铁合金、电石生产的原料。
(2)制取炭质吸附剂，用褐煤制得的活性炭产品以大中孔为主，不仅对硫的吸附容量很大。而且很适合处理各种工业污水，在我国水资源日益紧缺情况下，开发这类煤基活性炭有着非常重要的意义。45.2 高灰分、高含硫的褐煤加工方案
采用温和热解的技术，对褐煤进行提质，同时可得到低温煤焦油提质后的褐煤主要定位在动力用煤，装置加工规模相应比较大，最好定位在500万t／a以上。得到的低温煤焦油是生产液体燃料的优质原料，对其进行加工可生产多种液体燃料。
45.3 褐煤低温煤焦油加工方案
褐煤低温煤焦油的组成与性质更类似于重油，是一种非常有价值的资源．对其进行加工可从中提取获得附加值较高、市场需求量大的酚类化学品，对脱酚后的馏分进行加氢裂化、重整、精制等加工过程，可得到比较理想的多种液体燃料 应开发燃料一润滑油一化工型综合加工工艺，使褐煤低温煤焦油中的各种资源得到有效地利用[11]。
4.6 要根据煤资源条件定位产业发展方向
煤焦化产业是典型的资源加工类产业，资源条件对焦化产业的发展有着非常重大的影响，对煤资源的控制能力是煤焦化产业获得可持续性发展和具备较强竞争能力的关键煤焦化产业包括三个生产领域：炼焦煤高温干馏生产全焦；低变质烟煤中低温干馏生产半焦；褐煤中低温干馏生产褐煤半焦。上述三个生产领域，由于使用的煤种不同，干馏温度不同。得到的焦产品的性能指标、附加值有着很大的不同，应用领域也有着较大的差异。因此．要根据所能获得的煤种决定发展哪一种煤焦化产业[11]。
五总结
新世纪的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。在以大型机械化焦炉替代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焦化生产企业应是本世纪近期中国炼焦工业要实现的目标[5]。
第三篇：炼焦工艺教案
赫阳燃气教案 第一章 绪论
炼焦化学产品概述
炼焦化学产品生成
炼焦化学产品组成
各种因素对炼焦化学产品的影响
提高化学产品产率的途径
回收与精制化学产品的意义
一、炼焦化学产品概述
煤是一种由多苯环缩合起来的结构复杂的多环结构物质，以碳原子为主，有氢、氧氮、硫等原子.高温炼焦：烟煤隔绝空气加热到950—1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等过程最终制成焦炭。
（一）炼焦化学产品生成：
在胶质体生成、固化和半焦分解、缩聚的过程中，都有大量的气态析出。
1.装入煤在200℃前蒸发表面水分，同时析出吸附在煤粒间隙中的二氧化碳、甲烷等气体。
2.在200 –300℃时，煤的大分子端部的含氧化合物开始分解，生成水、二氧化碳和酚。
3.随着温度升高，由于大分子芳香族稠环化合物的侧链的断裂和分解，产生气体和液体，煤质发生软化和熔融，形成胶质体。
4.当温度升至500℃后，生成半焦。此时，有脂肪烃生成，同时释放出氢。5.约在600℃以前从胶质体中析出的和部分从半焦中析出的蒸汽和煤气叫初次分解产物，主要含甲烷、一氧化碳、二氧化碳、化合水及粗焦油、氢含量很低。6.炼焦期间，一次裂解产物受到胶质体的阻碍，沿着炉顶空间和焦炭缝隙上升，进一步裂解称二次裂解。
7.在二次裂解中，煤气中的甲烷乙烷等含量降低，氢含量增高，煤气的密度变小，焦油中游离碳含量增多，密度变大并形成一定量的氨、苯族烃、萘、蒽等，在炉顶空间形成一组成的煤气。荒煤气组成：
水蒸气 250—450
氰化物
1.0—2.5 焦油气 80—12
吡啶盐基
0.4—0.6 粗苯
30—45
萘
—12 氨
8—16
硫化物
1.0—2.5 硫化氢
6—30
净煤气组成：
H2
54—59
CO2
1.5—2.5 CH4 23 —29
O2
0.3—0.7 CnHm 2—3
N2
—5 CO
5.5—7
二、各种因素对炼焦化学产品的影响
配煤性质和组成的影响: 1.对焦油产率的影响 2.对粗苯产率的影响 3.对氨产率的影响 4.对硫化物的影响 5.对煤气的影响 6.对化合水产率的影响
三、本车间工艺流程
焦运来的配合精煤经煤塔放入加煤车的煤斗中，送入炭化室内进行炭化，炭化成焦后，由推焦车推出，经拦焦车、落入熄焦车内进行熄焦。熄灭的焦炭经凉焦台送至焦场，焦炭经过筛分后按不同级别储存到储焦仓内；外销。
炼焦过程中产生的荒煤气经上升管、桥管、集气管、吸气管、气液分离器进入化产车间。
化产车间回来的净煤气，经煤气预热器、煤气主管、加减旋塞、交换旋塞、横砖煤气道进入燃烧室，与从交换开闭器经小烟道进入蓄热室，被预热1000℃左右，然后经斜道送入立火道混合燃烧，燃烧产生的废气经跨越孔进入下降气流火道，经斜道、蓄热室、小烟道、废气办、分烟道、总烟道、烟囟排入大气。
一、填空题：（每个空2分，共计20分）
1、现代焦炉都为蓄热式焦炉它们的基本结构有（炭化室）、燃烧室、(蓄热室)、斜道区、基础平台和烟道、炉顶区以及烟囱。
2、根据原料煤陆运和海运的不同采用（卸车机）和（卸船机械）。
3、焦炉的四大车是指（推焦车）、加煤车、（拦焦车）与熄焦车。
4、煤气入炉方式有两种分别为（侧入式）、（下喷式）JN66——3型为侧入式。
5、按贮煤塔的断面形状可分为（圆形）与（方形）贮煤塔
6、现代焦炉炭化室一般由（硅砖）砌筑，有在燃烧室炉头或炉门采用高铝砖，炉顶区一般采用（粘土砖）和缸砖。7、5点压力是指（上升气流）与（下降气流）的小烟道、蓄热室及（上升气流）看火孔压力。
8、烟煤隔绝空气加热到（950——1050）℃，经过干燥、（热解）、熔融、(粘结)、固化、收缩等阶段最终制得焦炭，这一过程叫高温炼焦。
9、现代焦炉在配煤使用上一般以（焦煤），肥煤，气煤、（瘦煤）有一定结焦性煤种，适当比例配合。（D）
1、中国制定的冶金焦质量标准中一级的灰分为（）%。
A 15.00以上
B 13.51——15.00
C 12.01——13.50 D小于等于12
（A）
2、成焦过程中，煤料灰分几乎全部转化到焦炭中，一般焦炭的灰分即为配煤灰分的（）倍。
A 1.3——1.4 B 13——14
C 12——13 D 1——5
（C）
3、JN66——3型炭化室全高为2520mm，炭化室全长为7170mm，燃烧室有14个立火道，加热水平高度为（）mm
A 1000mm
B 955mm
C 524mm
D 1525mm
（A）
4、（）是指全炉各燃烧室机侧、焦侧测温火道所测得的温度。
A
直行温度
B 横排温度
C标准温度
D冷却温度
（A）
5、焦炉压力测量时候，由于炭化室底部与蓄热室顶部压力较小一般差值只有几pa因此用（）来测量。
A 斜管微压计
B 水银压力计
C U型管压力计
D压力表
（B）
6、在考核装煤量时候，用每个炭化室装煤量不超过规定装煤量（）%为合格。
A 10
B 1
C
D
（C）
7、TJL43—50型焦炉炭化室平均宽为（）。
A 430mm B 340mm C 500mm
D 450mm
（D）
8、焦炭抵抗摩擦力破坏的能力用（）表示。
A M25
B M40
C M80
D M10
（B）
9、中国制定的冶金焦质量标准中三级的硫分为（）%。
A 0.50—0.60
B 0.81——1.00
C 1.01——1.50 D 0.6—0.80（C）
10、JN43—58型焦炉是中国在（）总结了多年炼焦生产实践经验基础上，自行设计的大型焦炉。
A 1945 B 1980
C 1958 D 1983
（1）就捣固工艺而言，宽炭化室捣固焦炉的一个显著特点就是提高了捣固煤饼的稳定性。降低倒窑率，有利与焦炉装置长期稳定的运行。宽度比值越大，对煤饼的稳定性要求越高。国内4.3m捣固焦炉,煤饼高宽比是9.1：1；国外6mm捣固焦炉，煤饼高宽比是15：1；TJL5550D型捣固焦炉炭化室全高为5.5m,煤饼高度为5.2m，炭化室平均宽为500mm,煤饼宽度为450mm时，捣固煤饼高度比达到11.6：1。捣固煤饼宽度比达到11：1，煤饼的稳定性达到设计要求。影响煤饼稳定性的内因是捣固功、配合煤的细度和配合煤的水分。5.5m捣固焦炉的捣固机械采用21锤微移动捣固机，经计算单位捣固功达620J/kg,完全能保证5.2m煤饼所需的抗剪和抗压强度。另外配合煤的细度和配合煤的水分问题已在4.3m捣固焦炉上得到较好的解决，完全能保证<3mm配合煤细度达到90%以上，配合煤的水分控制在9~11%。因此5.5m捣固焦炉在工艺和焦炉机械是可行的。（2）炉体设计时采取了加强焦炉稳定性和强度的措施，经过详细计算和多方案比较，焦炉炉墙的极限侧负荷0.097kg/cm2，压应力5.151kg/cm2, 拉应力1.563kg/cm2,剪切应力1.62kg/cm2。达到了捣固焦炉所需要的稳定性和强度。（3）炉顶四个除尘孔和上升管孔砌体用带有沟舌的异型大块砖砌筑，保证了整体性和严密性，炉顶稳固，严密，减少了荒煤气的窜漏，防治炉顶横拉条的烧损。（4）为了减少荒煤气外冒的污染，提高炼焦生产环境质量，特将煤顶的空间通道高度增加到300mm，并且扩大除尘孔为φ450mm，并尽量布置在机侧，上升管孔孔径加大到φ500mm，使荒煤气的逸出压力减小，以达到减少荒煤气外冒的目的。
(5)考虑雨季炉顶雨水积水后对焦炉炉体的损坏，炉顶面从焦炉中心至机、焦侧，各设有50mm坡度，增高了炉顶钢轨与炉顶的间隙以利炉顶排水。适合我国南方多雨的天气。
(6)在炉顶区采用强度大，隔热效率高的漂珠砖和高强隔热砖，替换传统焦炉采用红砖和普通隔热砖，确保炉顶表面层平整、严密，降低了炉顶面温度，改善了操作环境
(7)经过计算和总结经验将焦炉的加热水平定为805mm，可使焦饼上下同时成熟，减少炉顶空间石墨。(8)燃烧室采用废气循环和加高焦炉煤气灯头的结构，保证了用煤气加热时炭化室高向加热的均匀性。此外，有废气循环，可以降低废气中氮氧化合物的含量，减少了对大气的污染；而当焦炉延长结焦时间操作时，由于用煤气加热时采用了高灯头，因此也不容易短路。
（9）机焦两侧炉头火道断面为中间火道断面的85%，解决炉头火道温度较低的问题。使炭化室焦饼温度均匀。
(10)炭化室墙墙厚100mm，采用“宝塔”形砖，消除了炭化室与燃烧室之间的直通缝，使炉体严密，荒煤气不易窜漏，并便于炉墙剔茬维修。比原4.3mm焦炉有重大改进的是在立火道隔墙上采用了带有沟舌的异型砖砌筑，大大增强了燃烧室的结构强度和炉墙的整体性。
(11)炭化室底上第一层炉墙砖，因经常受送煤饼的托煤板的摩擦冲击，磨损严重，设计本层砖应加厚到120mm。
(12)燃烧室盖顶大砖采取在一对火道内设拱顶的结构，使上面的负荷归集在立火道隔墙上，可以承受住炉顶导烟车的机械震动而不易损坏。
(13)捣固焦炉炭化室锥度与顶装焦炉不同，为保证温度分布合理，在总结生产经验的基础上，对立火道底部的斜道口断面积进行了理论研究和计算，新设计的调节砖及其排列，使燃烧室各火道的空气量和煤气量分配合理，可使燃烧室的横墙温度分布均匀。
(14)蓄热室内封墙设计20mm厚硅酸钙隔热板新型高效保温材料；蓄热室外封墙设计50mm的隔热和密封效果好的复合硅酸盐整体板面外加海泡石抹面；减少了热损失，改善了焦炉操作环境。
(15)蓄热室主墙是用带有三条沟舌的异形砖相互咬合砌筑的，而且蓄热室主墙砖煤气道管砖与蓄热室无直通缝，保证了砖煤气道的严密。蓄热室单墙厚230mm，也是用带沟舌的异形砖相互咬合砌筑的，保证了墙的整体性和严密性。(16)蓄热室采用12孔格子砖，降低了废气的温度、提高了热效率。
(17)小烟道采用扩散型箅子砖，利用扩散型的特性使大小孔径的正反方向所造成的不同阻力，来克服小烟道内变量气体所产生的内外压力差，这种箅子砖和方孔箅子砖相比，提高了格子砖的冲刷系数，可使废气温度降低20℃左右。在总结生产经验的基础上，我院对扩散型箅子砖断面积进行了理论研究和计算，新设计的箅子砖排列，使蓄热室各部位的空气量和煤气量分配均匀合理，提高了热效率。（18）TJL5550D型焦炉设计尽量采用新材质。炉端墙，炉底与炉顶内层用漂珠砖；隔热部分用高强度的隔热砖；增强了隔热效果、使用效果和结构强度。
第四篇：炼焦工艺小问题
炼焦工艺小问题 2010-04-25 17:58 1.在焦炉交换时，经常听到的“放炮”声是怎样产生的？
“放炮”是由于焦炉煤气和空气在砖煤气道中混合着火和回火而产生的。一般“放炮”是在交换后 10~20s左右发生。多数发生在上升气流改下降气流的砖煤气道中。常见的原因有：
(1)安装交换旋塞顶丝过松，产生漏气。(2)地下室横管和立管漏气。
(3)换孔板时，没有在加减旋塞关闭15~20s后，拧紧发兰螺丝，造成吸入空气，产生“放炮”
(4)交换旋塞开、关不正，旋塞转动角度不够或已转90°但仍未全关，以至造成漏气和除碳口进空气。
(5)交换旋塞芯和外壳研磨不好，受到腐蚀或润滑不好，以至全关时仍漏气。(6)违反压力制度，炭化室石墨保护层被烧掉，荒煤气串漏。(7)砖煤气道漏气。
2.地下室煤气管道着大火的应急处理
管径在100mm以上，逐渐关闭煤气来源阀门，压力降到500Pa左右时，用蒸汽泡沫灭火器灭火，通入氮气、蒸汽切断煤气，以达到灭火。管径在100mm以下，关闭煤气来源，通氮气、蒸汽灭火； 3.地下室煤气管道着小火的应急处理
戴好放毒面具，用黄泥、湿麻袋或灭火器将火扑灭。4.废气的行走途径
产生的废气经跨越孔到下降火道，再经过斜道、下降气流蓄热室、小烟道、分烟道到烟囱根部，被烟囱抽走排往大气。5.废气盘的作用。
控制进入焦炉加热系统的空气量和高炉煤气的煤气量，同时还控制排出加热系统产生的废气。
6.焦炉的加热设备有哪些？
煤气管道、废气盘、煤气预热器、煤气混合器、加减旋塞、交换旋塞、水封槽、交换机、流量孔板、测温和测压管等。7.焦炉煤气为什么不经过蓄热室？
焦炉煤气中含有大量的甲烷等碳氢化合物，这些物质在高温下分解，产生游离碳或石墨沉渍容易将格子砖或斜道等处堵塞。另外，焦炉煤气热值较高，不需预热到象高炉煤气那样高的温度。8.焦炉煤气为什么要预热到45℃？
因为焦炉煤气里含有一些未被回收的焦油和萘等物质，这些物质在温度低的情况下冷凝下来，往往在煤气道旋塞、孔板或管径较小的地方堵塞管道，这样会严重影响炼焦炉均匀加热。
9.煤气燃烧及完全燃烧的条件 燃烧的条件：助燃剂、着火点
完全燃烧的条件：有足够的空气，并与燃料充分接触；足够的燃烧空间和时间；燃烧产物能顺利排出。
10.什么是爆炸？产生爆炸的条件？
可燃物与空气混合，在较小的空间内着火迅速燃烧，在瞬间内放出大量的热量，造成温度和压力急剧增高，火焰传播速度达每秒几百米，甚至达几千米，这种现象叫爆炸。
产生条件：空气和可燃物的混合比例在爆炸极限内；爆炸性的气体遇火源或赤热的物体。
11.使用高炉煤气时，为什么有时煤气砣处产生正压？
蓄热室封墙漏，吸入大量空气，使煤气不能通过，导致煤气砣处产生正压；蓄热室格子砖堵，煤气收堵，导致煤气砣处产生正压。12.为什么燃烧室要分成许多立火道？
把燃烧室分成许多“格”，可以增加炉体的结构强度，并且因为增加了辐射传热的面积，而有利于辐射传热。
把燃烧室分成许多立火道，可迫使燃烧后热气流沿燃烧室长度方向均匀分布，以达到对炭化室均匀加热的目的；
13.为什么用焦炉煤气加热时，α值一定要控制在1.2左右为好？
α值在1.2左右，可以使煤气完全燃烧，并可以防止高温事故。如果α值过小，空气量不足，使燃烧不完全。α值过大，过量的空气会使炉温迅速升高，而产生高温事故，损害炉体。所以一般α值控制在1.2~1.25左右为好。14.小烟道温度为什么不能低于250℃？
因为在烟囱高度一定，外界大气的温度不变的情况下，废气温度越高，浮力就越大，为了保证烟道的浮力，规定小烟道温度不低于250℃。15.压力制度制定的原则 / 炭化室内煤气压力应大于相临燃烧室内的压力，并高于外界大气压力； 炭化室内煤气压力在整个结焦期内，任何情况下均应保持正压；
在同一结焦时间内，沿加热系统高度方向的压力分布应当均匀稳定。16.影响直行温度的因素
与装煤制度、出焦操作、炉体维护、加热煤气组成和性质、周转时间、荒煤气串漏等有关系
17.热煤气、空气与废气交换时必须注意哪些事项？
交换时必须先关闭煤气，防止加热系统中有剩余煤气，以免发生爆炸事故； 关闭煤气后，应过一短暂的间隔时间后，再进行空气和废气的交换，这样，可以使多余煤气完全烧尽。
空气和废气交换完后，也应过短暂的时间后再打开煤气，这样可以使燃烧室内有 足够的空气，煤气进去后能立即燃烧。
18.什么情况下要测量冷却温度的下降值？
换向间隔改变、结焦时间改变1h以上、加热制度有较大的变更、在正常的情况下半年校正一次、换用加热煤气在一个月以上时。19.常见的一些温度规定
所有火道任一点温度在交换 20s后，不得超过1450℃,不低于1100℃。小烟道温度不得超过450℃，不得低于250℃；分烟道不超过350℃。蓄热室顶部温度不得超过1320℃，不得低于900℃.焦饼中心温度1000±50℃,使用高炉煤气加热上下两点温差不得超过100℃，焦炉煤气时不得超过120℃。
炉顶空间温度不应超过850℃。
集气管温度80~100℃,压力100~140Pa.加热焦炉煤气温度40~45℃,高炉煤气不高于35℃。
20.推焦困难的原因有哪些？
（1）装炉煤的粘结性不好，在炭化室不能成焦；（2）焦饼加热不良，有过生或过火的情况；（3）炉墙或炉底砖变形；
（4）炭化室装煤不正确，平煤不好，装煤孔堵塞；（5）结焦时间太长，使焦饼过火；
（6）结焦时间过短，炉温过高而使炉墙产生大量的石墨；（7）焦炉机械本身出故障。
21.炭化室产生负压有什么危害？（1）影响煤气和化产品的回收；（2）影响焦炭的产量和质量；
（3）损坏焦炉炉体，影响炉体寿命；（4）造成局部高温；
（5）烧掉炉墙砖缝的石墨，造成串漏。22.“5-2”推焦串序有哪些优点和缺点？ 优点：机械行程短，节省时间和电力； 缺点：炉组方向温度均匀性差。23.单集气管有哪些优缺点？
优点：钢材用量少，投资省；炉顶通风较好；
缺点：装煤时炭化室内气流阻力大，粗煤气排出比较慢，容易引起冒烟冒火，对炉顶装煤操作机械化不利。
第五篇：炼焦工艺论文
捣固炼焦的发展与应用
班级：应用化工093
姓名：陈艳艳
摘要:我国焦炭市场自2006 年底开始转暖，焦化企业已实现扭亏为盈但我国焦炭产能过剩，炼焦煤及运输价格持续走高，炼焦企业利润空间有限优化配煤方案，降低原料煤成本及焦炭生产成本,提高焦炭和焦化产品质量是每个企业研究的课题。各国都在寻求能够扩大炼焦用煤源的新工艺,而捣固炼焦工艺作为一种能够增加配煤中高挥发分、弱粘结性甚至不粘结性煤含量来扩大炼焦原料煤的方法，现已成为一种成熟的炼焦工艺，被国内外广泛采用。而捣固炼焦的技术特点在于:采用该技术可以多配高挥发分、弱粘结性的炼焦煤，并可以提高焦炭质量。本文论述了为提高捣固式焦炉的焦炭质量,结合生产实际, 采取了延长捣固时间、增加煤饼堆比重、提高加热速度及保持适当集气管压力的措施, 改善了入炉煤料的粘结性, 从而提高了焦炭质量。对于焖炉期较长的炭化室, 关闭上升管翻板有利于保
证焦炭质量。
1.1我国捣固炼焦发展历程
1919年，我国第一座Koppers式捣固焦炉在鞍钢投产。1956年，我国自行设计的第一座炭化室高3.2m的捣固焦炉投产。1970年，炭化室高3.8m的捣固焦炉建成投产。1995年，青岛煤气厂使用引进德国摩擦传动、薄层给煤、连续捣打的捣固机。至1997 年，我国先后在大连、抚顺、北台和淮南等市建成了18座捣固焦炉，炭化室高大多为3.2米，总产能为212万t/a。在本世纪初，设计开发了炭化室高4.3m的捣固焦炉。2005年8月，景德镇焦化煤气总厂将炭化室高4.3m、宽450mm的80型顶装焦炉改造成捣固焦炉。2006年2月邯郸裕泰实业有限公司将炭化室高4.3米、宽500mm的顶装焦炉改造成捣固焦炉，拉开了我国4.3m顶装焦炉改造成捣固焦炉的序幕。2006年底，5.5m的捣固焦炉在云南曲靖建成投产，在全国掀起了建设5.5m捣固焦炉的热潮。现在河北的旭阳、华丰、河南的金马、山东的日照、邹县、银川的宝丰、神华、乌海、涟钢、攀钢和江苏的沂州都正在建设5.5m 捣固焦炉。2007年6月，中冶焦耐公司总承包了河北唐山市佳华公司的炭化室高6.25m世界最高的捣固焦炉的建设，预计2008年8月投产，这标致着我国大型捣固焦炉技术达到了国际先进水平。2007年9月，中冶焦耐公司中标建设印度塔塔钢铁公司5m的捣固焦炉，标致着我国大型捣固焦炉设计正式走向国际市场。同期，涟源钢铁公司和攀枝花钢铁公司也决定新建捣固焦炉，标致着我国大中型钢
铁企业开始接受和采用捣固炼焦技术。近几年，我国的捣固炼焦技术发展很快，投产的捣固焦炉已有355座，总炼焦生产能力超过了9600万t/a。但这些焦炉有95％以上是建在独立焦化厂，钢铁企业焦化厂采用捣固炼焦工艺的并不多，已投产的只有北台钢铁公司、长治钢铁公司、南昌钢铁公司和山东潍坊钢铁公司等。
1.2捣固炼焦的价值与意义
捣固炼焦工艺是在炼焦炉外采用捣固设备，将炼焦配合煤按炭化室的大小，捣打成略小于炭化室的煤饼，将煤饼从炭化室的侧面推入炭化室进行高温干馏。成熟的焦炭由捣固推焦机从炭化室内推出，经拦焦车、熄焦车将其送至熄焦塔，以水熄灭后再放到凉焦台，由胶带运输经筛焦分成不同粒级的商品焦炭。
在原料煤同一配比的前提下，利用捣固工艺所生产的焦炭无论从耐磨强度，还是抗碎强度，都比常规顶装焦炉所生产出的焦炭有很大程度的改善，其机械强度M 25约提高5.6～7.6 %，耐磨指标M10约改善2～4 %。因此捣固炼焦工艺是提高焦炭强度的一种有效途径。我国强粘结性炼焦煤多数高灰、高硫，且可选性差，常规顶装焦炉因配强粘结性煤达6O %，势必造成焦炭较灰分较高，而强度不高的影响；我国气煤的灰分含量一般在6～8.9 ％之间，捣固焦炉可以多配气煤，必然降低焦炭的灰分，[2]
提高焦炭的质量。在总投资方面，同样生产能力的捣固焦炉与顶装焦炉的投资大体相当。差别比较明显的是煤料的费用。通常煤料的费用占焦炭成本费用的70～75 %。常规焦炉往往需要配用价格较高的优质强粘结煤以保证焦炭的质量。而捣固法炼焦配煤选择比较灵活，煤源广，可以用价廉的弱粘结性煤，使生产成本降低。另外，由于捣固法炼焦可增加煤料的堆密度，同样配比条件下可增加3O% 左右，因此在相同炭化室条件下能够增加焦炭的产量。虽然煤料的堆密度增加，相应的结焦时间要延长，但由于传热较好，结焦时间的增加与煤料堆密度的增加不成正比例关系。以堆密度增加25%计算，单位体积产量将增加12%，相当于炭化室高6m的捣固焦炉的产焦量等于炭化室高7m的常规顶装焦炉炭化室的产焦量。此外，捣固焦炉在以高挥发分煤作为配煤的基础上，可以配入焦粉，既可以降低低挥发分煤的配比，改进焦炭的机械强度，也可以利用低价值的焦粉，降低生产成本而且焦炭的质量也能够得到保证。总之，由于捣固工艺既可以利用价廉原料，又可以增加焦炭产量，所以捣固工艺的经济效益优于常规的顶装工艺的经济效益。另外，捣固工艺由于配有装炉烟尘转送系统，可将在密闭系统中收集的装炉烟尘转送到荒煤气中，因此能够满足严格的环保要求。捣固焦炉过去费用高，优点不突出，现已通过提高捣固机操作效率和在捣固焦炉上采用大容积炭化室得到补偿。捣固工艺进一步研究课题是通过捣固箱的现代化来减少捣固工艺流程的能耗，缩短捣固压实时间和提高整个煤饼密度的均匀性。提高捣固式焦炉焦炭质量的途径
根据煤的粘结成焦机理, 煤生成焦炭要经历两个非常重要的阶段, 即粘结阶段和固化成焦阶段。在粘结阶段, 煤经热解生成气、液、固三相的混合物即胶质体, 未软化的煤粒、惰性组分、矿物质被胶质体中的液相产物浸润、填充它们之间的间隙, 从而形成一个整体。在粘结阶段, 胶质体的性质、数量决定了煤粒之间粘结的紧密程度, 对焦炭孔孢结构有决定性的影响。在固化成焦阶段, 随着温度的升高, 胶质体继续分解、缩聚逐渐固化形成半焦, 半焦继续进行热分解和缩聚, 放出气体, 质量减轻、体积收缩、焦质致密、产生裂纹形成焦炭。在固化成焦阶段, 体积收缩的剧烈程度以及焦质的致密程度决定了焦炭的块度及机械强度。因此, 从煤的粘结成焦机理来看, 要生产优质的焦炭,入炉煤具有良好的粘结性是前提。减少优质炼焦肥煤、焦煤的配入, 增加弱粘结性气煤、瘦煤的配入, 是我国配煤炼焦的基本原则之一, 既合理利用了我国炼焦煤资源, 又降低了炼焦原料煤成本。这样, 在考虑提高焦炭质量时, 首先要从改善入炉煤的粘结性入手。从前期青钢兖州焦化厂焦炭质量恶化的情况来看, 主要是焦炭中各组分之间的界面结合不好、粘结松散, 未形成均一的彼此结合紧密的整体。这也说明提高焦炭质量首要的是改善煤料的粘结性。
3.1 延长捣固时间
延长捣固时间, 可提高煤饼堆比重, 入炉煤堆比重增加后, 煤粒之间间隙减小、接触致密, 填充煤粒间隙所需的胶质体液相产物将会减小, 可以用较少的胶质体液相产物均匀分布在煤粒表面上, 在煤粒之间形 成较强的界面结合, 或者在胶质体液相产物量一定的情况下, 会填充更多的煤粒间隙、粘结更多的煤粒和惰性物质, 增加弱粘结性煤的配入。另外, 堆比重增加将使煤饼更致密, 生成 3的回收有一定影响, 在焦化产品市场看好的情况下是不利的。但是在结焦时间较长的情况下, 焦炭成熟后的焖炉时间较长, 此时煤气量很小, 需要较高的集气管压力才能保证炭化室底部压力为正压。因此, 保持较高的集气管压力也是确保焦炭焖炉期炭化室底部压力为正压(≥5 Pa)的需要。在结焦时间很长, 焖炉期较长的生产过程中, 焦炭成熟后的焖炉期, 煤气发生量非常小, 炭化室底部压力对集气管压力的波动非常敏感, 集气管内的荒煤气可能倒流进入炉顶空间, 这种情况对焦炭、化产品质量、产量都有很大影响。如果关闭处于焖炉期炉室上升管翻板, 隔断炭化室与集气管连通, 即可消除集气管压力波动对炭化室底部压力的影响, 避免荒煤气倒流进入炉顶空间。这样既减少了荒煤气不必要的损失, 又能保证焦炭质量、减少石墨在焦炭上过度沉积。经过实际测量, 关闭上升管翻板后, 炭化室的底部压力能够保持正压(≥5 Pa), 避免了空气进入炭化室、焦炭烧蚀、灰分增加。我国捣固技术存在的问题及改造
从我国现有捣固炼焦生产装置来看，制约我国捣固炼焦技术发展的问题主要是捣固机械的问题。目前，国产的捣固设备与国外的捣固设备相比有一定的差距，主要表现在以下几个方面：一是装置规模偏小，在3.8 m以下，且多数是10万t/a的焦化厂(目前国内捣固式焦化厂规模较大的很少，最大的是由化学工业第二设计院设计的山西东盛焦化煤气有限公司70万t/a装置)。虽然其比同规模的顶装焦炉有一定优势，但由于规模小，很难发挥规模经济效益。而国外的捣固式焦炉通常生产规模都比较大；二是捣固设备的效率低。国内捣固机捣固一个高3.2m的煤饼需9min，而国外捣固设备采用连续给料薄层多锤连续捣固，捣固一个6m高的煤饼只需4min。另外捣固时间长也限制了炉组的孔数，33制约了焦炉生产能力；三是捣固煤饼的质量。国内捣固机械捣固的煤饼密度为0.95 t/m。～1.0t/m。，由于稳定性的影响，其高宽比不能超过9：1，因此制约了捣固焦炉炭化室的高度，限制了焦炉向大
33型化方向发展。而国外捣固机械捣固的煤饼密度可达1.10 t/m。～1.15 t/m。由于国外捣固机生产的煤饼密度大，因此不易倒塌，其高宽比5：1，不仅可以增加焦炭的产量，而且还可以大大提高焦炭的质量。近两年，我国新型捣固机的试验研究，也取得了一定成果，但与国外先进技术相比仍存在一定差距。因此，我国在做好国内捣固设备研究开发工作的同时，必要时可引进国外先进技术，以实现我国捣固焦炉大型化，加快我国捣固炼焦技术的发展。
捣固炼焦工艺与常规炼焦相比，主要是加煤方式的不同，焦炉炉体结构基本不做改动，因此顶装焦炉经过适当的改造，可改造成捣固炼焦炉。我国国内部分厂家已经对其顶装炼焦炉在原有的基础上进行了改造，实践证明，改造的效果很好。如淄博市焦化煤气公司就将其常规66—4型顶装焦炉成功地改造为捣固焦炉，取得了一定的效果。山东兖矿集团公司焦化厂亦将66—4型焦炉在近期改造成了捣固工艺。在改造的过程中，厂家可充分利用原有的设备，在不停产的情况下将原有炼焦工艺改造成捣固炼焦工艺。以山东兖矿集团公司焦化厂为例，该厂的原有推焦车可改装成推焦装煤车，使其具备推焦、装煤两种功能。同时，由于捣固炼焦要求人炉煤细度(3mm 煤料所占百分数)一般为90％以上，而原有的配煤系统中反击式破碎机只能保证72～76 %入炉煤细度，因此须将原有破碎机换成笼式破碎机。另外，由于捣固装煤车机身长，重量大，捣固煤饼时对轨道有很大的冲力，因此捣固装煤车不能设在炉顶，应当设在机侧一边，相应的煤塔也应设在机侧。该厂经改造后，利用捣固炼焦工艺生产焦炭，在原料煤配比变化不大的情况下，焦炭的强度得到了提高，M25 由83～88上升到88～92，M10可由11.0～10.5下降到10.5～8.5。煤气、化工副产品的产量变化不大。炼焦时间虽有所延长，但每孔炭化室装煤量增加了约38%，同时入炉煤中气煤可多配人20 %～60 %，入炉煤挥发分可以由26% ～30 %提高到32%～34 %。总之，中小型焦化厂将常规顶装焦炉改为侧装煤捣固焦炉，只将配煤、装煤系统作一定改造，炉体基本不作变化，焦炭质量却可以得到提高，同时煤气及化工产品基本不变。因此，有条件的厂家不妨一试，将其原有炼焦装置进行改造，将会取得良好的经济效益。
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