炼焦工艺流程
传统炼焦工艺
炼焦是将烟煤在隔绝空气条件下加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等过程最终制得焦炭。整个过程在焦炉炭化室内完成，是一个复杂的物理化学变化过程。
装煤
将配好的煤料装入焦炉炭化室，装煤方式有顶装和侧装两种，现代大型焦炉多采用捣固侧装技术
结焦
在炭化室内高温干馏形成焦炭，根据焦炉型号不同，结焦周期一般为16-22小时
推焦
将成熟的焦炭推出炭化室，推焦操作需严格按推焦计划执行，避免损坏炉体
熄焦
将红焦冷却至常温，有湿法熄焦和干法熄焦两种工艺，干法熄焦更节能环保
筛焦
将冷却后的焦炭按粒度分级筛选，满足不同用户需求
现代炼焦技术
干法熄焦(CDQ)
利用惰性气体回收红焦热量，节能环保，可回收约80%的红焦显热，同时提高焦炭强度10-15%
捣固炼焦
提高煤料堆比重至0.95-1.1t/m³，可多配用20-30%的弱粘结煤，扩大炼焦煤源，降低成本
型煤炼焦
将部分煤粉制成型煤后再炼焦，改善煤质特性，提高焦炭质量，增加弱粘结煤使用比例
配型煤炼焦
结合捣固与型煤技术优势，可提高焦炭冷强度和热强度，有效利用低质炼焦煤资源
大型化焦炉技术
7.63m及以上大容积焦炉，具有单炉产量高、能耗低、自动化程度高、污染易控制等优点
工艺参数
结焦时间
16-22小时
随焦炉型号和煤质变化
结焦温度
950-1050°C
炭化室中心温度
装煤堆比重
0.7-1.1 t/m³
顶装0.7-0.8，捣固0.95-1.1
结焦过程温度变化曲线
煤炭煤种及性能
炼焦用煤分类
| 煤种 | 挥发分(%) | 粘结指数(G) | 胶质层厚度(mm) | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| 气煤 | 30-37 | 30-65 | 8-15 | 挥发分高，粘结性较弱，产气量大 |
| 肥煤 | 25-35 | 85-110 | 15-25 | 粘结性强，产生大量胶质体，起粘结作用 |
| 焦煤 | 18-28 | 70-90 | 10-20 | 典型炼焦煤，结焦性好，焦炭强度高 |
| 瘦煤 | 15-22 | 20-65 | 5-12 | 变质程度高，粘结性中等，提高焦炭块度 |
| 1/3焦煤 | 28-37 | 65-85 | 10-20 | 介于焦煤和气煤之间，结焦性较好 |
煤质评价指标
-
灰分(A)
一般要求<10%，影响焦炭强度，增加高炉渣量
-
硫分(St,d)
要求<1%，影响生铁质量，增加炼钢脱硫负担
-
水分(Mad)
一般7-12%，影响装煤量和结焦时间稳定性
-
磷含量(P)
要求<0.01%，影响钢材性能，导致冷脆
-
粒度组成
0-3mm占80-85%为宜，影响装煤密度和结焦均匀性
配煤技术
合理配煤可优化焦炭质量和降低生产成本，不同企业根据煤源情况有所差异：
主焦煤
占比40%
肥煤
占比25%
瘦煤
占比20%
气煤
占比15%
配煤原则
- 保证焦炭质量满足用户要求
- 多用弱粘结煤，降低配煤成本
- 煤种搭配合理，保证炼焦操作稳定
- 考虑煤源稳定性和运输经济性
煤气精制工艺
粗煤气组成
- H₂ 50-60%
- CH₄ 20-30%
- CO 5-10%
- CO₂ 2-5%
- N₂ 3-8%
- 焦油蒸气 2-4%
- 氨、苯等 1-3%
净化工艺流程
-
冷却
初冷器冷却至25-35℃，分离焦油和氨水
-
脱氨
硫酸洗氨法制取硫酸铵或氨分解工艺
-
脱苯
洗油吸收法回收粗苯，塔后煤气含苯<2g/m³
-
脱硫
HPF法或氨法脱除H₂S至<20mg/m³
-
终冷
冷却至20℃以下，满足用户要求
化工产品回收
- 焦油：提取多种化工原料
- 氨水：制取硫酸铵化肥
- 粗苯：提取苯、甲苯等
- 净煤气：工业燃料
- 硫磺：脱硫副产品
煤气用途
- 焦炉加热自用（约50%）
- 钢铁厂轧钢、发电等
- 城市民用燃气
- 化工原料（制氢等）
煤气净化效果
H₂S含量
<20mg/m³
净化后
NH₃含量
<50mg/m³
净化后
焦油雾
<30mg/m³
净化后
萘含量
<200mg/m³
净化后
炼焦主要设备
焦炉本体
- 炭化室：煤料干馏场所
- 燃烧室：提供热源
- 蓄热室：回收废气热量
- 斜道区：连接各部分通道
常见类型：
JN60型、JNX3-70型、7.63m大容积焦炉
煤塔与运煤设备
- 煤塔：储存配合煤
- 装煤车：向炭化室装煤
- 推焦车：推出成熟焦炭
- 拦焦车：引导焦炭落入熄焦车
熄焦与筛焦设备
- 湿法熄焦塔：水熄焦装置
- 干法熄焦装置：CDQ系统
- 焦台：晾晒焦炭平台
- 筛焦楼：分级筛选焦炭
煤气净化设备
鼓风机
输送粗煤气，提供系统压力
初冷器
冷却粗煤气，分离焦油氨水
脱硫塔
脱除硫化物，净化煤气
终冷塔
煤气最终冷却至工艺温度
洗苯塔
回收煤气中的粗苯
氨吸收塔
脱除煤气中的氨
电捕焦油器
清除煤气中焦油雾
脱硫再生塔
再生脱硫液，回收硫磺
焦炭质量指标
物理性能指标
衡量焦炭抗冲击能力，高炉大块焦比例
反映焦炭耐磨性能，控制粉末产生
焦炭与CO₂反应能力，影响高炉焦比
CRI试验后焦炭强度，决定高温性能
化学成分指标
| 指标 | 优质焦 | 合格焦 | 意义 |
|---|---|---|---|
| 固定碳(C) | ≥84% | ≥82% | 发热值主体 |
| 灰分(A) | ≤12% | ≤15% | 增加高炉渣量，消耗热量 |
| 硫分(St,d) | ≤0.6% | ≤0.8% | 影响生铁质量，需脱硫处理 |
| 挥发分(Vdaf) | ≤1.5% | ≤1.9% | 反映结焦程度和成熟度 |
| 水分(Mt) | ≤5% | ≤8% | 影响计量和高炉热制度 |
粒度分级标准
大块焦
主要用于大型高炉
中块焦
中小型高炉
小块焦
铁合金、电石炉
粒焦
烧结或小高炉
焦粉
烧结燃料或返回利用
质量控制要点
煤质控制
-
入厂煤验收
严格检验煤质指标，按批次、煤种分别储存
-
配煤精度控制
配煤比例偏差≤1%，确保配煤质量稳定
-
煤料水分控制
控制在8-10%，过高过低均影响炼焦过程
-
煤料粉碎控制
0-3mm粒度占80-85%，保证结焦均匀性
炼焦过程控制
-
温度制度控制
炭化室标准温度±5℃，横排温度差≤20℃
-
结焦时间控制
按计划执行，偏差≤±15分钟
-
装煤量控制
每孔装煤量偏差≤±500kg，保证焦饼均匀
-
熄焦效果控制
干法熄焦温度≤200℃，湿法≤100℃
常见质量问题及对策
M40偏低
焦炭抗碎强度不足，影响高炉透气性
对策：
- • 增加主焦煤比例
- • 提高结焦温度
- • 延长结焦时间
M10偏高
焦炭耐磨性能差，产生过多粉末
对策：
- • 增加肥煤用量
- • 改善煤料粉碎度
- • 提高装煤堆比重
CRI高/CSR低
高温反应性强，高温强度差
对策：
- • 配入低反应性煤种
- • 提高结焦终温
- • 延长焖炉时间
冶金焦应用领域
高炉炼铁
冶金焦最主要的应用领域，占总量的80%以上。在高炉中起燃料、还原剂和料柱骨架作用。
铸造行业
铸造焦用于化铁炉熔铁，要求块度大、反应性低、气孔率小、强度高。
其他工业
冶金焦还广泛应用于铁合金、电石、化工等行业作为燃料和还原剂。
炼焦技术发展趋势
节能环保技术
-
干法熄焦(CDQ)普及
回收红焦显热，节水节能，提高焦炭质量
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焦炉煤气高效利用
用于制氢、合成天然气等增值利用
-
废气余热回收
利用余热锅炉产生蒸汽发电
-
污染物控制技术
脱硫脱硝、装煤推焦烟尘收集处理
工艺与装备进步
-
焦炉大型化
7.63m及以上大容积焦炉，提高效率降低能耗
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智能化炼焦
自动配煤、智能燃烧控制、无人操作
-
低阶煤利用技术
扩大炼焦煤资源，降低成本
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炭材料多样化
发展高附加值炭材料产品
未来发展方向
绿色低碳炼焦
减少碳排放，开发碳捕集利用技术，实现碳中和目标
智能工厂
数字化转型，人工智能优化，全流程自动化控制
循环经济
资源高效利用，副产品深加工，构建产业生态圈