煉焦工藝理論
一焦爐的生產工藝及裝備介紹
公司焦化廠現有一座42孔58型焦爐和兩座共115孔jn60型焦爐，炭化室高分別為4.3m和6m，年設計生產能力分別為30萬噸和115萬噸。老焦爐3#爐建於2023年6月，兩座新焦爐1#6m焦爐於2023年6月投產，2#6m焦爐於2023年5月投產。
焦化廠的產品除焦炭外，還有焦爐煤氣、焦油、粗苯、硫銨。其煉焦工藝流程如下：
一、煉焦流程
1.從原料煤進廠到煉成焦炭流程圖如下：
燒結、煉鐵
進廠洗精煤通過火車運輸由運輸部編組站對到焦化廠煤管班以後，由卸煤能力為1200t/h的翻車機卸煤。通過皮帶運輸及堆取料機將煉焦煤送入焦化煤場，共有3臺堆取料機，每台堆煤能力600t/h，取煤能力300t/h。焦化煤場分為兩個主煤場和東、西兩個副煤場，煤場長均為275m，主煤場寬50m，副煤場寬30m，儲煤能力一般情況下為9萬噸左右。
通過煤場分類堆儲後，煉焦煤由堆取料機取煤後經皮帶運輸送往12個配煤塔，通過圓盤給料機和電子皮帶秤按比例進行不同煤種的配合，再送往粉碎機粉碎。有兩台可逆錘式粉碎機，每台生產能力500t/h，一開一備。粉碎後的配合煤送入貯煤塔，裝入焦爐炭化室煉焦。
煤在焦爐炭化室內隔絕空氣加熱，兩座老焦爐的設計結焦時間為18h，新焦爐結焦時間19h，當焦餅中心溫度達到1000℃±50℃時，焦炭成熟，推出炭化室，熄焦後送往篩焦樓，將焦炭篩分成大於40mm，40～25mm，25～10mm，小於10mm，四種規格，分別送煉鐵、燒結工序。
2.煤的成焦過程：
煙煤隔絕空氣加熱到950～1050℃，經過乾燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終制得焦炭，這一過程叫做高溫煉焦（或高溫乾餾）。
室溫 200℃ 300450550℃ 1000℃
乾燥脫吸開始分解形成膠質體膠質體固化收縮
粘結過程半焦收縮過程
成焦過程
煤焦炭煤在乾餾時，首先釋放吸附在煤表面的氣體和水蒸汽，大部分非結合態的水在低於105℃時發布，因煤種不同，煤熱解開始析出氣體的溫度不同，煙煤為350～400℃，無煙煤為400～450℃，主要是由於含氧量和化學結構不同，熱穩定性增加，從而分解溫度公升高。在溫度低於500~700℃時，析出氣體是以甲烷為主的低階烷烴，當溫度高於750℃以後，析出氣體以氫氣為主，在1000℃時固體殘留屋的揮發份僅為1～2%。煙煤在300℃時開始出焦油，一直到500～600℃時出完。
約在350～480℃左右，粘結性煤發生軟化、熔融，氣、固、液三相形成膠質體，然後，進一步熱解、縮聚、粘結固化、收縮產生裂紋而生成焦炭，而非粘結性煤則成為粉狀炭或炭塊。煙煤的熱解過程如上圖所示。由圖可見煙煤的結焦過程大體可分為粘結過程和半焦收縮二個階段。
二、焦爐及其裝置
1.焦爐爐體結構
焦爐爐體包括焦爐基礎、蓄熱室、斜道區、燃燒室、炭化室、爐頂區、分煙道、總煙道、煙囪等，其中最主要的部位為燃燒室和炭化室。
燃燒室和炭化室：燃燒室是煤氣燃燒的地方，通過與兩側炭化室的隔牆向炭化室提供熱量。65孔的焦爐共有66個燃燒室，燃燒室在正常工作時，機焦側的標準溫度為1310/1320℃（何為機焦側），燃燒室牆面溫度高達1300--1400℃，距焦爐煤氣燈頭1.
5—2.0公尺處，溫度最高（比標準溫度高200℃左右）。裝爐煤在炭化室內經高溫乾餾變成焦炭，炭化室牆面溫度約為1000--1150℃，焦餅成熟時其中心溫度約為1000±50℃。
本組焦爐採用寶塔型矽磚砌築，爐頭採用高鋁磚。炭化室寬度554，錐度20。
乙個燃燒室共有32個立火道，共有16組雙聯火道，煤氣和空氣經過斜道或者磚煤氣道進入該室燃燒，燃燒產生的熱量通過炭化室牆傳導給炭化室裡的煤，使其經過高溫乾餾的一系列反映而變成成熟的焦炭。
2.護爐裝置：
護爐裝置包括：爐柱、小爐柱、保護板、縱橫拉條、彈簧、機焦側操作台等
3.煤氣裝置：
復熱式焦爐，既可以使用焦爐煤氣加熱也可以使用高爐煤氣加熱（包括混合煤氣、發生爐煤氣等貧煤氣）。
在長期切斷煤氣時，尤其是檢修時，必須安裝盲板切斷煤氣，以保證安全。
焦爐煤氣主管上預熱器的作用是：為防止萘、焦油等物質從煤氣中冷凝析出堵塞管道和管件，並且為了穩定煤氣的溫度以穩定供熱的條件，一般將預熱器出口的煤氣溫度控制在45—50℃。
冷凝液水封槽：管道中煤氣冷凝下來的水和焦油自流排入此水封槽，以保證煤氣主管內無積液。水封槽的水封高度為1.2公尺。
自動放散水封槽：換向時，在煤氣切斷後，焦爐煤氣管道中的壓力急速公升高，為緩和煤氣壓力公升高後對儀表等裝置帶來的危害，設子自動放散水封。當煤氣壓力高於300mm時，煤氣便衝破水面由放散管排出。
4. 廢氣裝置
廢氣裝置包括交換開閉器、總分煙道翻板
5.交換裝置
交換機交換機分為機械交換機和液壓交換機兩種。
交換機操作步驟都是三個：關煤氣—交換廢氣和空氣—開煤氣。這種程式的目的是，切斷煤氣後，在沒有煤氣流通的情況下緩慢地交換空氣和廢氣的流通方向，可避免未燃燒的煤氣進入煙道而形成**氣體，空氣廢氣正常流通後再向燃燒系統送入煤氣，避免產生氣流的紊亂甚至產生**氣體混合物。
交換傳動裝置
交換傳動裝置包括焦爐煤氣傳動拉條、和廢氣傳動拉條及導輪。
6.荒煤氣匯出裝置：
荒煤氣匯出系統的裝置包括：上公升管、橋管、水封閥、集氣管、吸氣管和氨水噴灑系統等。
橋管和上公升管
低壓氨水對荒煤氣噴灑時通過自身汽化帶走大量汽化潛熱，使炭化室排出的荒煤氣冷卻到80—100℃。低壓氨水壓力一般控制在0.25mpa。
高壓氨水噴灑只有在裝煤時進行，靠高壓氨水的噴射力在炭化室內產生負壓以防止煙塵和煤氣外逸，高壓氨水壓力一般控制在2.5mpa
集氣管集氣管中的氨水靠集氣管坡度及液體的位差流動。集氣管一般按0.006—0.01的坡度安裝（多為0.008）。集氣管上還設有清掃氨水噴嘴、蒸汽管和補充清水管。
吸氣管應為0.01—0.015的安裝坡度。
水封閥 當閥盤提起時，盤中因噴灑的氨水而產生約40mm的水封高度阻住炭化室煤氣進入集氣管。
氨水系統
包括高壓氨水噴灑系統和低壓氨水噴灑系統，高壓氨水最主要是用來無菸裝煤，減少裝煤時對環境的汙染，而低壓氨水噴灑系統則是用來冷卻荒煤氣的溫度，為下部**車間的操作製造條件。
吸氣管多數焦爐已經將焦油盒取消，與集氣管相連，是荒煤氣匯出到**車間的管道。
7.焦爐四大車：包括裝煤車、推焦車、攔焦車、熄焦車。
三.焦爐的三班操作：
1.裝煤：
煤塔貯煤
貯煤塔按其斷面形狀可分為方形與圓形兩種。設計貯煤塔容量一般應保證焦爐有16h的用量，在較好的情況下有效容積只有設計容積的60%--70%，也就是說將有30%--40%的配合煤將貯在煤塔內。所以在規程中規定每半年對貯煤塔要進行一次徹底清掃，煤塔的鬥嘴部分為雙曲線形狀。
從貯煤塔取煤
通過裝煤車貯煤塔取煤，同時從同一排放煤嘴，不准連續放幾次煤。每裝完乙個炭化室後，應按規定從另一排放煤嘴取煤，假如不規定取煤順序，只從某一排放煤嘴取煤，勢必造成這排煤被放空。當配合煤再次送入貯煤塔，必然造成煤料顆粒偏析。
2.平煤：
通過推焦車的平煤杆把裝入炭化室裡的煤給平勻，平通，保證上部必須有空間以便荒煤氣的流通。
3.推焦：
通過推焦車把炭化室裡的焦炭推出到攔焦車上，通過攔焦車匯入熄焦車內。
4、熄焦：
傳統的熄焦方法有噴淋式熄焦、低水分熄焦、穩定熄焦，我廠新焦爐採用乾法熄焦，老焦爐採用濕法熄焦。乾法熄焦是利用冷的惰性氣體（燃燒後的廢氣，如n2等），在幹熄爐中與熾熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。
焦化廠工藝流程
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