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焦炭结焦机理及生产工艺


5.结焦机理

煤的有机质基本结构单元,是以芳香族稠环为主体,周围连接侧链杂环和官能团的大分子。煤在结焦过程中受热到350~480℃,大分子剧烈分解,断裂后的侧链继续裂解,其中分子量小的呈气态,分子量适中的呈液态,分子量大的和不熔组分呈固态,相互渗透的三相物组成胶质体。煤的粘结性强弱,取决于胶质体的数量以及流动性和热稳定性。当温度继续升高到 450~550℃时,液相产物进一步分解,其中一部分又呈气态析出,剩余部分逐渐变稠,与分散的固相颗粒融成一体,最后缩聚并固化,形成半焦。在这过程中,气态产物通过胶质体逸出,产生膨胀压力,使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气孔。当温度进一步升高到700~1000℃时,半焦主要析出气体,碳网继续缩聚,体积变小,焦质变硬,形成多孔的焦炭。这时,热解产物已无液相出现。由于半焦的收缩,各点的温度和升温速度不同,使收缩量和收缩速度不均,产生焦炭裂纹。

6.生产工艺

备煤工艺:必须适应炼焦煤的粉碎特性,使粒度达到或接近最佳粒度分布,由于煤的最佳粒度分布因煤种、岩相组成而异,因此不同煤和配合煤应采用不同的粉碎工艺。较新的备煤流程有三种:①单独粉碎流程,是将各种煤先单独进行粉碎,然后按规定的比例配合,再进行混合;②分组粉碎流程,是先将硬度相近的各煤种,按比例配合成组,各组分别送往各自的粉碎机粉碎到要求的粒度,再进行混合;③选择粉碎流程,是将粉碎到一定程度的煤过筛,将筛出的粗粒级组分进行再粉碎,这样可使粘结性差、惰性物含量高的粗粒级组分粉碎得较细,避免粘结性好的岩相组分过度粉碎。

7.焦炭处理

(1)熄焦:有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。前者是用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。后者是用180℃左右的惰性气体逆流穿过红焦层进行热交换,焦炭被冷却到约200℃,惰性气体则升温到800℃左右,并送入余热锅炉,生产蒸汽。

(2)凉焦:将湿法熄焦后的焦炭,卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。焦炭在凉焦台上的停留时间一般要30分钟左右,以蒸发水分,并对少数未熄灭的红焦补行熄焦。

(3)筛焦:根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。中国钢铁联合企业的焦化厂,一般将焦炭筛分成四级,即粒度大于40毫米为大块焦,40~25毫米为中块焦,25~10毫米为小块焦,小于10毫米为粉焦。通常大、中块焦供冶金用,小块焦供化工部门用,粉焦用作烧结厂燃料。

(4)贮焦:将筛分处理后的各级焦炭,分别贮存在贮焦槽内,然后装车外运,或由胶带输送机直接送给用户。