煉焦

煉焦是指煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到1000℃左右（高溫乾餾），通過熱分解和結焦產生焦炭、焦爐煤氣和其他煉焦化學產品的工藝過程。冶金焦炭含碳量高，氣孔率高，強度大（特別是高溫強度），是高爐煉鐵的重要燃料和還原劑，也是整個高爐料柱的支撐劑和疏鬆劑。煉焦副產的焦爐煤氣發熱值高，是平爐和加熱爐的優良氣體燃料，在鋼鐵聯合企業中是重要的能源組分。煉焦化學產品是重要的化工原料。因此煉焦生產是現代鋼鐵工業的一個重要環節。

基本介紹

• 中文名：煉焦
• 地位：現代鋼鐵工業的一個重要環節
• 釋義：通過熱分解和結焦工藝
• 條件：隔絕空氣、高溫

發展

自20世紀80代以來，隨著我國經濟的快速發展，我國的煉焦產業也進入了一個快速發展期。

1991年，我國的焦炭產量躍居世界第一，1994年，我國焦炭年產量首度超過1億噸，到2000年，我國焦炭出口量占到世界焦炭貿易量的60%，成為全球最大的焦炭生產國。

截至2011年末，我國煉焦產業規模以上企業有733家，資產總額達5982.22億元，同比增長24.32%。2011年，煉焦產業實現銷售收入6212.91億元，同比增長35.72%;實現利潤總額178.77億元，同比增長26.14%。從企業經濟類型來看，私營企業數量最多，其企業數量占行業的52.52%，資產占行業的33.11%。

隨著國內及世界鋼鐵工業迅猛發展，其對煉焦產品的需求急劇增長，投資日趨升溫，行業產能迅速擴張。但是煉焦產業資源消耗高，生產排放大，特別是排放物中有害物質多，造成嚴重的資源浪費和環境污染，對國民經濟健康可持續發展帶來巨大壓力，從而也阻礙了煉焦產業的快速發展。

為了加快調整煉焦產業結構，使焦化企業向規模化、現代化、環保型方向發展，國家制定了“焦化行業準入條件”標準。如企業的焦爐炭化室高4.3m以上(含4.3m)，規模能力60萬噸以上，環比基本達到國家要求等，經省級環保部門核實推薦和專家組評議標準合格，可進入“焦化行業準入條件”行列，並由主管部門發布。

近幾年來，全國各煉焦大省也先後按照國家政策，加大了調整煉焦產業結構的力度。山西省在淘汰2600多萬噸的土焦、改良焦的基礎上，又淘汰了一批落後的小焦爐;內蒙古自治區關掉小焦爐20多座，河南省關掉落後焦爐生產企業20多家，貴州省關掉落後焦爐生產企業19家，黑龍江、山東、雲南等省淘汰落後焦爐都取得了較大的成績。

簡介

裝爐煤經過高溫乾餾轉化為焦炭、焦爐煤氣和化學產品的工藝過程。即煤炭焦化。指主要從硬煤和褐煤中生產焦炭、煤氣、乾餾炭及煤焦油或瀝青等副產品的煉焦爐的操作活動。

煉焦

根據最終溫度，有高溫煉焦(900～1100℃）、中溫煉焦(660～750℃）和低溫煉焦(500～580℃）。通常指高溫煉焦。

現代煉焦生產在焦化廠煉焦車間進行。煉焦車間一般由一座或幾座焦爐及其輔助設施組成，焦爐的裝煤、推焦、熄焦和篩焦組成了焦爐操作的全過程，每個爐組都配備有裝煤車、推焦車、攔焦機、熄焦車和電機車，一側還應設有焦台和篩焦站。開發的煉焦新工藝還有：配入部分型煤煉焦的配型煤工藝、用搗固法裝煤的煤搗固工藝、煤預熱工藝等。

產品

⑴焦炭。煉焦最重要的產品，大多數國家的焦炭90%以上用於高爐煉鐵，其次用於鑄造與有色金屬冶煉工業，少量用於製取碳化鈣、二硫化碳、元素磷等。在鋼鐵聯合企業中，焦粉還用作燒結的燃料。焦炭也可作為製備水煤氣的原料製取合成用的原料氣。

煉焦

⑵煤焦油。焦化工業的重要產品，其產量約占裝爐煤的3%~4%，其組成極為複雜，多數情況下是由煤焦油工業專門進行分離、提純後加以利用

⑶煤氣和化學產品。氨的回收率約占裝爐煤的0.2%~0.4%，常以硫酸銨、磷酸銨或濃氨水等形試作為最終產品。粗苯回收率約占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有機合成工業的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但為了經濟效益，也是為了環境保護的需要。經過淨化的煤氣屬中熱值煤氣，發熱量為17500kj/Nm3左右，每噸煤約產煉焦煤氣300~400 m3，其質量約占裝爐煤的16%~20%，是鋼鐵聯合企業中的重要氣體燃料，其主要成分是氫和甲烷，可分離出供化學合成用的氫氣和代替天然氣的甲烷。

簡史

中國明代以前就已採用土窯煉焦，並用焦炭冶鐵。到20世紀初，經過發展的土窯有圓窯和長窯兩種，前者適用於地下水位不高、煤結焦性較好的地區；後者因爐底高於地面，操作受地下水的影響較小，結焦時間較短，適用於多雨而煤結焦性略差的地區。土窯的特點是結焦室和燃燒室不分開，煉焦熱源靠煤乾餾時產生的煤氣和部分煤料燃燒提供，因而成焦率低，焦炭灰分高，結焦時間長（約8～12晝夜），化學產品不能回收利用，對大氣污染嚴重。後經改進，出現一種帶固定拱頂的圓窯，稱為蜂窩式煉焦爐（圖1）。每孔爐的裝煤量5～7噸，結焦時間48～72小時。焦炭在爐內熄火，最初用人工出焦，後來改為機械化出焦。

19世紀中葉出現了倒焰式煉焦爐。倒焰爐的炭化室和燃燒室用磚牆分開，但上部相通，使炭化室發生的煤氣轉入燃燒室，並從燃燒室上部引入空氣，使煤氣燃燒，火焰由上“倒焰”而下，經爐底煙道排入煙囪。這種煉焦爐不回收化學產品，加熱用煤氣量不能調節，結焦末期煤氣產量小，供熱不足。

煉焦

結焦機理

煤的有機質基本結構單元，是以芳香族稠環為主體，周圍連線側鏈雜環和官能團的大分子。煤在結焦過程中受熱到350～480℃，大分子劇烈分解，斷裂後的側鏈繼續裂解，其中分子量小的呈氣態，分子量適中的呈液態，分子量大的和不熔組分呈固態，相互滲透的三相物組成膠質體。煤的粘結性強弱，取決於膠質體的數量以及流動性和熱穩定性。當溫度繼續升高到 450～550℃時，液相產物進一步分解，其中一部分又呈氣態析出，剩餘部分逐漸變稠，與分散的固相顆粒融成一體，最後縮聚並固化，形成半焦。在這過程中，氣態產物通過膠質體逸出，產生膨脹壓力，使固體顆粒結合得更加牢固。聚積在膠質體中的氣態產物則形成氣孔。當溫度進一步升高到700～1000℃時，半焦主要析出氣體，碳網繼續縮聚，體積變小，焦質變硬，形成多孔的焦炭。這時，熱解產物已無液相出現。由於半焦的收縮，各點的溫度和升溫速度不同，使收縮量和收縮速度不均，產生焦炭裂紋。

煉焦

生產工藝

有下述程式：煉焦煤料的製備簡稱備煤，是將煤礦運來的各種精煤（或低灰分原煤）製備成配比準確、粒度適當、質量均一、符合煉焦要求的煤料。一般包括：卸煤、貯存和混勻、配合、粉碎和混合，並將製備好的煤料送到焦爐貯煤塔。嚴寒地區，還應有解凍庫和破凍塊設備。煉製優質焦炭，必須對備煤操作給予足夠的重視。把煤混勻好，提高配煤的準確度，使煤質波動最小，保證焦炭的化學成分和物理機械性能的穩定，以穩定焦炭質量。因此配煤設備必須準確地按給定值配煤；配煤槽要均勻連續下煤。煤中雜物要除淨，水分不能過高。煤料的合理粉碎，可以有效地提高焦炭的機械強度。必須根據具體情況對不同的煤料確定最適宜的粉碎粒度。

煉焦

改進備煤流程，是擴大煉焦煤源和改善焦炭質量的途徑。中國絕大多數焦化廠都採用先按規定比例配合的混合粉碎流程。這種流程不能根據各種煤的硬度差異分別進行處理，因此只適用於粘結性較好、煤質較均勻的煉焦煤料。較新的備煤流程有三種：①單獨粉碎流程，是將各種煤先單獨進行粉碎，然後按規定的比例配合，再進行混合；②分組粉碎流程，是先將硬度相近的各煤種，按比例配合成組，各組分別送往各自的粉碎機粉碎到要求的粒度，再進行混合；③選擇粉碎流程，是將粉碎到一定程度的煤過篩，將篩出的粗粒級組分進行再粉碎，這樣可使粘結性差、惰性物含量高的粗粒級組分粉碎得較細，避免粘結性好的岩相組分過度粉碎。

已經製備好的煤料從煤塔放入裝煤車，分別送至各個炭化室裝爐。乾餾產生的煤氣經集氣系統，送往化學產品回收車間加工處理。經過一個結焦周期（即從裝爐到推焦所需的時間，一般為14～18小時，視炭化室寬度而定），用推焦機將煉製成熟的焦炭經攔焦機推入熄焦車；熄焦後，將焦炭卸入涼焦台；然後篩分、貯藏。

煉焦車間一般由兩座煉焦爐組成一個爐組。兩座煉焦爐布置在同一中心線上，中間設一個煤塔。一個爐組配有相應的焦爐機械──裝煤車、推焦機、攔焦機、熄焦車和電機車；還配備一套熄焦設施，包括熄焦塔、熄焦泵房、粉焦沉澱池及粉焦抓鬥等，布置在爐組的端部。熄焦塔中心與爐端炭化室中心的距離一般不小於40米。如採用乾法熄焦，則需設乾熄焦站。煉焦車間還裝備有必要的管道和換向系統。

焦炭處理

從煉焦爐出爐的高溫焦炭，需經熄焦、涼焦、篩焦、貯焦等一系列處理。為滿足煉鐵的要求，有的還需進行整粒。

熄焦

有濕法熄焦和乾法熄焦兩種方式。前者是用熄焦車將出爐的紅焦載往熄焦塔用水噴淋。後者是用180℃左右的惰性氣體逆流穿過紅焦層進行熱交換，焦炭被冷卻到約200℃，惰性氣體則升溫到800℃左右，並送入餘熱鍋爐，生產蒸汽。每噸焦發生蒸汽量約400～500公斤，乾法熄焦可消除濕法熄焦對環境的污染，提高焦炭質量，同時回收大量熱能，但基建投資大，設備複雜，維修費用高。

涼焦

將濕法熄焦後的焦炭，卸到傾斜的涼焦檯面上進行冷卻。焦炭在涼焦台上的停留時間一般要30分鐘左右，以蒸發水分，並對少數未熄滅的紅焦補行熄焦。

篩焦

根據用戶要求將混合焦在篩焦樓進行篩分分級。中國鋼鐵聯合企業的焦化廠，一般將焦炭篩分成四級，即粒度大於40毫米為大塊焦，40～25毫米為中塊焦，25～10毫米為小塊焦，小於10毫米為粉焦。通常大、中塊焦供冶金用，小塊焦供化工部門用，粉焦用作燒結廠燃料。

貯焦

將篩分處理後的各級焦炭，分別貯存在貯焦槽內，然後裝車外運，或由膠帶輸送機直接送給用戶。

整粒將大於80（或75）毫米級的焦炭預先篩出，經切焦機破碎後再過篩，得到粒度80～25（或75～25）毫米級焦炭用於煉鐵。這樣可以提高焦炭粒度的均勻性，並避免大塊焦炭沿固有的裂紋在高爐內碎裂，從而提高焦炭的機械強度，有利於煉鐵生產。