毕业设计（论文） 沁新集团年产120万吨焦化厂初步设计

毕业设计说明书毕业生姓名：专业：学号：指导教师所属系（部）：二一一年五月iii毕业设计评阅书题目： 沁新集团年产120万吨焦化厂初步设计 系 专业 姓名 设计时间：2011 年 3月 13日-2011年 5月 11日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：2011年月日前 言早在16世纪人们已经开始发展高温炼焦，它始于炼铁的需要，几百年来高温炼焦随冶金、化工的发展而不断变革。近几十年随着高炉技术的发展和能源构成的变化，高温炼焦技术有了新的进展。随着科技的发展，对焦炭质量的要求也越来越严格。传统的冷态强度、化学强度、筛分组成等指标已不能全面评定焦炭质量。焦炭的高温性能、显微结构和其他新的检验和评定焦炭质量的方法逐步得到广泛的应用。焦炉大型化对焦炉操作的机械化和自动化提出了更高的要求，焦炉机械化和自动化为改善环境污染创造了有利条件。干熄焦不仅利于熄焦过程的环境保护，还可以节约资源，改善焦炭质量和扩大次煤用量，是我国焦化行业的一个方向。在现有的水平室式炼焦炉生产焦炭的方法中，焦炭质量的优劣很大程度上取决于炼焦煤的质量。由于工业发展对焦炭的数量和质量提出更高的要求，加之世界优质焦煤严重缺乏，推动了配煤炼焦大发展。利用煤干燥、预热、选择粉碎、捣固、配型煤、配人造黏结煤或抗裂剂等新技术，用较差炼焦煤炼出优质焦炭。沁新集团焦化厂的建设位于长治市最大主焦煤基地，靠近原煤产地，采用捣固炼焦、选择粉碎、加入人造黏结煤和抗裂剂的方法生产焦炭，灰分小于10%、硫分小于0.5%、水分小于5%，得到符合用户要求的焦炭。并根据自身的焦煤优势，在今后的生产中走出一天自己的炼焦道路。 此次毕业设计说明书重点阐述了新建焦化厂要注意的问题和建设焦化厂应有的自己的特有优势，为今后焦化厂的建设提供一个可以参考的依据和可以借鉴的实例。目录摘 要1第一章 中国焦炭3一、焦炭行业现状3二、焦炭企业发展3三、焦炭简介51、焦炭特性52、焦炭生产过程53、焦炭主要用途54、焦炭分布6第二章 设计背景7一、沁新集团概况7二、可行性研究8第三章 炼焦工艺及主要设备10一、炼焦生产工艺流程10二、备煤111、备煤设备112、备煤流程123、备煤煤质分析12三、配煤131、配煤理论简介132、焦炭灰分、硫分预测133、配合煤质量指标134、配煤比例14四、炼焦151、炼焦车间的工艺152、焦炉的炉型选择153、焦炉炭化室内的结焦过程19五、推焦211、推焦操作212、推焦串序213、推焦计划的编排23六、熄焦241、熄焦方法的选择242、湿法熄焦应符合下列要求243、湿法熄焦设施与操作24第四章 辅助设施及配套工程26一、供电26二、传动261、装备水平262、操作水平26三、照明26四、防雷接地271、通风与除尘备煤车间272、筛贮焦273、炼焦车间27五、给排水271、消防给排水272、生活给排水283、制冷水284、二次利用水285、循环水286、排水系统28六、污水处理28七、储运方式28八、工作制度29第五章 项目工程与污染分析30一、项目的工艺污染30二、原料场31三、筛焦过程和设备31第六章 厂址、厂区和厂房32一、厂址选择32二、厂区布置32三、厂房建筑32附 录33一、主要技术经济指标33二、项目主要生产设备35三、主要生产场所建筑物内火灾危险性分类36参考资料37致 谢38毕业设计说明书摘 要随着全球工业技术的突飞猛进，借此东风我国焦化行业也有了的迅猛进步和长足的发展。世界资源的格局和炼钢行业工艺的进步对焦炭质量的要求越来越严格，国内外炼焦炉建设了一大批大型机焦炉，炼焦行业的研究就越发显得重要。现在以沁新集团焦化厂为例探讨焦化厂的初步设计及其主要的工艺指标的研究。以自己的实际实习经验为基础，在校学习的专业知识为依托，对他们进行系统的整理和科学的计算，得出严谨的结论，为今后焦化厂的建设提供可以借鉴的依据。本毕业设计说明书为年产120万吨焦化厂，焦炉为43-58-型、双联火道、焦炉煤气下喷、废气循环、复热式焦炉，结构紧密、炉头不易开裂、高向加热均匀、调节方便、热工效率高、砖型少。备煤，配煤、捣固炼焦，湿法熄焦等工艺生产低硫分、低灰分高质量焦炭。关键词 焦化厂；工艺指标；建设Abstract With the global industrial technology advance by leaps and bounds ,Take this dongfeng our coking industry also had the rapid progress and considerable development. The world resources pattern and steelmaking industry the technological progress of coke quality request more and more strictly , a large number of domestic and foreign LianJiaoLu construction mainframe coke oven .Coking industry research more and more important . With Qinxin group as an example to discuss wage-earners preliminary design of the plant and the main technical index of research . With my actual practice experience as a foundation , School learning based on the professional knowledge, the systematic arrangement for them and scientific calculations , draw rigorous conclusion, the construction of the plant for the future to provide some useful basis.The graduation design specifications of 1.2 million tons of coking plant , Coke oven for 43-58 - type , Thermodynamic ways, coke oven gas fire under spray, waste gas circulation, after thermal type, compact, coke oven not easy craze, high to heating, convenient adjustment, uniform thermal efficiency high, brick type less . Prepare, blending, stamping coking coal, wet extinguish coke production process such as low sulfur, low ash high quality coke. Key words: coking plant; process indicators; construction第一章 中国焦炭一、焦炭行业现状进入21世纪以来，我国不断加强炼焦产业结构调整，建设了一大批大型机焦炉，替代了土焦和一些落后的小焦炉。目前，国内焦炭要继续推进焦化行业准入管理，加快调整炼焦产业结构，加大淘汰落后焦炉力度。目前我国机焦炉年产能为4亿多吨，另外，无回收焦炉产能约为2000多万吨，半焦焦炉产能约为3000万吨，合计焦炭产能约为4.5亿多吨。今后焦炭产量要逐年减少，钢铁企业的焦炉不会减产，减产的都是独立焦化企业，一大批独立焦化企业的焦炉将被迫关停。2009年建设投产的焦炉有55座，产能3092万吨，虽然淘汰的焦炉能力约2000万吨，但还是增加了焦炉生产能力1000多万吨，这就加剧了焦炭产能的过剩。根据国家统计局的统计快报数据，2009年，全国规模以上焦炭企业累计生产焦炭34502万吨，同比增长10.5%。2009年，预计全球生产焦炭5.75亿吨，比2008年的产量有提高。2009年，我国焦炭产量占世界焦炭产量约60%，我国焦炭的产量仍处于世界绝对领先地位。从2009年焦炭行业的运行看，2009年上半年受金融危机影响，国内焦炭企业均处于盈亏边缘，企业限产较多；随着钢铁行业的生产逐渐较快，钢材价格的阶段性起伏，焦化企业的生产和效益才明显好转。2001-2009年我国焦炭产量及占全球的比重如表1-1。2001-2009年我国焦炭产量及占全球的比重单位：万吨2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年世界3446535800390344267704770052700544755450357503国内焦炭产量131301428017776208732390328284328943235934502焦炭产量占全球比重38.10%39.89%45.54%49.41%50.11%53.67%60.38%59.37%60%表1-1 2001-2009年我国焦炭产量及占全球的比二、焦炭企业发展截止2009年11月，我国焦炭行业内共有规模以上企业842家，其中大型企业有18家，占2.14%；中型企业294家，占34.92%；小型企业530家，占62.95%。大型企业的数量比例很少，中、小型企业数量占有较大比例。我国焦炭行业的企业规模分布中，中小企业的比例较大，而大型企业的比例很少，行业规模化效应还有提升空间。从焦炭行业的发展趋势分析，加大企业的规模化生产，培育优势大型企业，对于整个焦炭行业的发展具有积极意义。根据目前我国焦炭行业的企业发展趋势，大力推进联合重组，提高行业的集中度水平是焦炭行业产业结构调整的主要内容。随着经济的快速发展，一批大型焦化企业集团迅速崛起，产业集中度有所提高。中煤焦化、旭阳集团、山西美锦、山东铁雄、山焦集团、唐山佳华、阳光集团、潞宝集团、内蒙庆华等企业，通过自建和兼并重组形成了300万ta以上的商品焦炭生产基地，并正在逐步延伸产业链。神华集团、兖州煤矿、开滦煤矿、冀中能源等煤炭大集团加入了焦炭行业，提高了行业竞争力和产业集中度。2010年，是我国继续应对国际金融危机冲击、确保国内生产总值增长8、加快转变经济发展方式的关键一年，是全面实现“十一五”规划目标、为“十二五”发展打好基础的重要一年，我国焦化行业也将继续面临较大的市场机遇、同时面临着极为复杂的各种风险和严峻挑战。2011年，我国焦炭行业的发展趋势主要有以下几点：焦化产品仍将有极大市场机遇。根据钢铁行业的生产趋势看，2011年焦炭生产仍将可能有着3.7亿-3.8亿吨的市场机遇。资（能）源紧缺和不断扩张的巨大消费规模制约。国内外炼焦煤资源的较高集中度、钢铁-焦化企业的高度分散以及软弱无力的市场话语权和严重过剩的产能较高释放，不断攀高的原燃料价格和焦化产品生产成本，低迷不振的产品价格和微弱的企业盈利空间，严峻考验着众多焦化企业的生存活力。企业兼并重组将加快推进，促进焦化产业集中度提高。我国焦化行业集中度仍然偏低，尤其相当一批独立焦化企业产业链尚未实现延伸目标，市场竞争力不强。2009年11月、2010年2月，工业和信息化部、国务院已先后发出文件，要求钢铁、焦炭等重点行业2010年加快淘汰落后，焦化行业在2010年底前淘汰炭化室高度4.3米的小机焦（3.2米及以上捣固焦炉除外），这必将进一步加快我国焦化行业淘汰落后产能和企业的兼并重组，促进提高焦化行业的产业集中度和增强市场竞争力。焦化企业加快实现经济发展方式的转变。我国现有焦炭生产规模和实际生产能力足可满足国内钢铁等产业生产规模对焦炭的需求，而且钢铁等产业节约焦炭消费的潜力巨大，我国焦化行业必须努力实现以扩大产能规模为主的发展向技术进步和技术创新、不断优化产业和产品结构、努力提高产品质量和降低生产成本、高附加值焦化产品研发深加工为主、“低碳”、“绿色”方向的转变，努力实践科学发展观，促进焦化行业平稳协调可持续发展。三、焦炭简介1、焦炭特性焦炭呈黑灰色块状，有光泽、燃烧时烟气少，具有不粘结、不结块、低硫、低灰、坚硬、耐磨、耐压、富于气孔性等特点。主要用于冶金、化工、铸造等工艺的燃料，也可作制气和化工原料。统计时包括各种生产方式生产的全部焦炭，即机械化焦炉、简易焦炉、土焦炉、煤气发生炉生产的焦炭和半焦炭。2、焦炭生产过程焦炭作为一种固体矿物燃料，属于二次能源，是将炼焦煤、肥煤、瘦煤经配比后置于无空气的炼焦炉中加热至12001400高温，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段排除挥发成分后产生的一种多孔物，最终制成焦炭。这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。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350480，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 450550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7001000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。3、焦炭主要用途炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。其次用于铸造与铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭（冶金焦）必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼（冶金焦）外，还用于铸造、化工、电石和铁合金，其质量要求有所不同。如铸造用焦，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低；化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。在冶炼工业，也有少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。4、焦炭分布从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。我国焦炭行业的资产主要集中于山西、河北、山东、云南、内蒙古和黑龙江等地；我国六成的焦炭企业主要分布在山西、陕西、河北、山东、贵州、云南。第二章 设计背景一、沁新集团概况沁新集团总部位于山西省沁源县李元镇，集团拥有煤、焦、电、化、材、物流及绿色产业开发等七大产业，李元、沁北两大生产基地，由下属24个企业组成。年生产优质主焦煤能力达435万吨，洗煤能力400万吨；发电装机容量51MW；焦炭100万吨；刚玉6万吨；建材标砖1.3亿块；电石4万吨；主导产业已形成了煤洗精煤煤矸石发电刚玉耐磨耐火材料冶炼加工和粉煤灰建材、煤洗精煤焦化余热发电电石、煤矿井下水污水处理洗煤水发电循环水三条循环经济产业模式近年来，公司以科学发展观为指导，按照“依托煤、延伸煤、超越煤”的发展思路，加快产业结构调整步伐，走煤炭资源综合利用之路，现已形成煤洗精煤焦化余热发电棕刚玉冶炼，煤洗精煤矸石发电粉煤灰建材两条主导产业链条良性循环的规模经济新格局。根据山西省建立新型能源和工业基地的宏伟目标，公司结合自身改革发展实际，将以继续丰富和完善“依托煤、延伸煤、超越煤”的发展内涵为基础，大力发展和延伸循环经济，按照“减量化、再利用、资源化”的原则，走出一条科技含量高，资源消耗低，环保与效益协调发展的循环经济新路子，努力实现做大做强目标。按照公司“十一五”规划发展目标，公司将以科学发展观为指导，着力构建两大工业园区，发展煤焦电、煤化工重点产业项目，全面建设资源节约型、环境友好型、生产本安型的现代企业集团。 一是建设李元煤焦电工业园区。持续巩固发展现已形成的原煤洗精煤煤矸石发电粉煤灰建材和原煤洗精煤焦化余热发电棕刚玉冶炼乙炔化工两条循环经济产业链，形成资源节约和综合利用经济循环圈。二是建设沁北煤化工工业园区。主要建设项目有：300万吨选煤、20万吨甲醇、20万吨聚氯乙烯（PVC）配套热电联产工程等建设项目。到“十一五”规划末，努力实现公司主焦煤生产能力1000万吨，焦炭产量120万吨，洗精煤产量700万吨，发电量20亿度，棕刚玉6万吨，实现销售收入100亿元，税金20亿元的目标。公司主导产品为特低灰、特低硫、强粘结性、结焦性好的环保型优质主焦煤、五级焦精煤、冶金焦、铸造焦，主要销往全国大型煤焦、铸造焦，主要销往全国大型煤焦、钢铁企业并远销日本、欧美等世界其他国家和地区。二、可行性研究世界化石能源（包括煤炭、石油、天然气）资源比较丰富，在一次能源消费结构中占90，是当今的主要能源。石油、天然气储量分别可供40年、60年的需求，非常规的油气资源有可能进一步扩大。煤炭储量十分丰富，且分布广泛，探明储量可供世界开采200年。 近几十年来，化石能源在中国一次能源消费结构中占90以上。煤炭是中国的主要能源，也是许多重要化工产品的主要原料。随着中国会经济持续、高速发展，近年来能源、化工产品的需求也出现较高的增长速度，煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。中国煤化工的发展对发挥丰富的煤炭资源优势，补充国内油、气资源不足和满足对化工产品的需求，保障能源安全，促进经济的可持续发展，具有现实和长远的意义。新型煤化工在中国正面临新的发展机遇和长远的发展前景。煤炭焦化、煤气化一合成氨一化肥已是中国主要的煤化工产业，随着技术、经济的发展和市场的巨大需求，煤炭焦化、煤气化一甲醇及下化工产品等将得到快速发展;煤制油（直接液化、间接液化）技术的开发和产业化将受到关注，重点项目建设已启动。现代煤化工是属于技术密集型和投资密集型的产业，应采取最有利于提高经济效益的建设及运行方式。现代煤化工的发展要坚持一体化、基地化、集约化、大型化、现代化，真正转变经济增长方式。坚持一体化。就是把大型煤化工装置和煤矿结合起来(当然亦可以采取煤-电-化一体化联产模式)。把煤气化装置建在矿上(或临近矿区)，力求减少煤炭运耗及运费，实施资源优化配置，合理使用煤炭资源(按煤质资源优质优用，劣质劣用，各得其所)。只有形成煤化工与煤矿一体化的利益机制，才能减少日后的价格、运输和布局的风险。沁新集团焦化厂的建设，就是源于这样的大背景。它的厂址建设选择在沁水河的支流，地处山丘的向阳面，紧邻222省道，不在人口聚集区。周边20公里范围内有沁新集团三大矿区，是长治市最大的主焦煤基地，主产15号、24号主焦煤。据厂址25公里处有交口火车站，西北距南同浦铁路平遥站110公里、介休站105公里，东南距太焦铁路沁县站76公里，距309国道屯留张店镇50公里。沁源至临汾的沁洪公路从东向西横穿而过，是沁源县城通往享誉“华北第一松”美称的灵空山风景名胜区的必经之路。为焦化产品的外运提供了极大地方便，对于其它配煤的运输也起到保障作用。沁新集团与潞安集团有长久良好的合作关系，可以为本集团提供优质的配煤保证原料的需求。厂区周边没有大型的劳动密集型企业，用工成本低。公司会提供好的福利待遇，引进吸收一批具有专业技术的人才，提高自身今后的发展空间。公司生产产品定为特低灰、特低硫、强粘结性、结焦性好的环保型优质主焦煤、五级焦精煤、冶金焦、铸造焦，销售对象为全国大型煤焦、钢铁企业，日本、欧美等世界其他国家和地区。第三章 炼焦工艺及主要设备一、炼焦生产工艺流程由备煤车间送来的煤种送入配煤塔再将送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管、桥管进入集气管。约700左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至90左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经过吸煤气管送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热室，又格子赚把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气，生产工艺流程如下图3-2。综合上述流程探讨各个具体生产过程。焦化生产工艺流程图3-2 二、备煤1、备煤设备（一）修建14个配煤槽下部的配料系统，使其得以完全利用，以提高焦化用煤的周转时间。每天消耗的湿煤为4475t，平均每个配煤槽每天处理湿煤量为319.6t，每小时处理量为13.3t/h.（二）煤场建设10t40m电动双梁装卸桥和链斗式卸车机各1台；在配煤仓前新建一条大倾角裙边皮带，然后用一条800mm皮带将2#皮带和大倾角皮带连接起来，实现原料煤直接上配煤仓.（三）紧靠新建2#皮带通廊北部新建一个筛焦楼，既可使焦炭有一定的储存周转能力，减少落地、降低费用,又可以使粉焦易于储存，减少装车费用，减少污染.2、备煤流程根据煤源、煤质情况并结合炼焦的特点，备煤车间采用单种煤预粉碎，配煤后混合再粉碎的工艺流程，该流程具有工艺过程简单、设备较少、布置紧凑、操作方便的优点.各单种煤经受煤坑卸运至贮煤场，需要预粉碎的煤种进入预粉碎机室，预粉碎后的煤由带式输送机送入配煤室；其它不需预粉碎的煤经旁通直接送入配煤室，贮存在配煤室的各单种炼焦煤通过配煤槽出口下部的自动配煤装置按比例配合后至粉碎机室进行再粉碎，粉碎后的煤料送至焦炉煤塔供焦炉生产使用.3、备煤煤质分析焦化厂主要炼焦煤是山西沁新集团能源股份限公司的洗煤和附近矿区的洗煤，矿区煤炭储量丰富，煤层厚、煤质好，全矿区煤种以焦煤为主.沁新集团煤种划分为国家标准15号主焦煤，根据国家标准局标准，采用1.4比重液洗选的精煤可燃基挥发分Vdaf(%)、粘结指数GRI(%)、胶质层厚度Y（mm）和奥亚膨胀度b(%)四种参数.原料煤的煤质分析主要指标如下：（1）灰分：按国家技术监督局标准评。原煤灰分钻孔样7.34%15.21%，平均值为7.92%。（2）硫分：按照GB/T15224.1-94标准，原煤硫分钻孔样平均值为0.54%0.63%，属低硫煤。煤中硫的存在形态：硫煤以有机硫为主.（3）粘结性和结焦性本区可采煤层正常煤种为中高等变质程度的烟煤，七层煤粘结指数平均52.083.6%，胶质层厚度平均9.753.16mm，奥亚膨胀度平均2.3127.12%，成焦率平均66.3380%，焦渣特性28。1/3焦煤、焦煤均具有较强的粘结性和良好的结焦性，为较好的炼焦用煤和炼焦配煤。（4）煤灰成分各煤层煤灰成分以酸性矿物为主，如SiO2(占39.03%58.13%), Al2O3(占20.11%30.00%),其次为碱性矿物，如FeO3(占7.13%23.24%),CaO(占0.82%8.59%), MgO(占1.13%2.09%),再次为SO3(占0.63%5.39%), TiO2(占0.85%1.71%),K2O(占0.51%1.71%), Na2O、P2O3、MnO2等。焦煤的分类表2-1类别符号数码分类指标Vdaf（%）GY/mmb/%焦煤JM1510.020.06525.01502420.028.050652520.028.06525.0150三、配煤1、配煤理论简介当前世界各国炼焦煤资源稀缺，高炉的大型化对焦炭质量及其稳定性的要求越来越高，而炼焦煤资源中强粘结性煤却越来越少，这一矛盾在我国尤为突出。考虑到经济效益及现实情况，国内外各焦化厂都在致力于配煤方案的研究。虽然方案千变万化，而配煤的原理却不外乎胶质层重叠原理、互换性原理、共炭化原理这三种。2、焦炭灰分、硫分预测在生产状况稳定的条件下，焦炭的灰分、硫分与配合煤的灰分、硫分存在较好的线性关系。一般预测模型为：Y=aX+b应用数理统计中最小二乘法确定方程中的回归系数a，b，并以此控制配合煤的灰分、硫分，以及调整单种煤使用的比例和为选择煤源提供参考。3、配合煤质量指标水分Mt配合煤水分应力求稳定，以利于焦炉加热制度稳定，因此来没煤应避免直接进配煤槽，应在煤场堆放一定时间，也可通过干燥方法。捣固焦则需考虑煤饼的坚固性，以利于装炉时不塌煤，一般捣固用煤控制在11%13%。细度细度应在902%，尽量减少50%,胶质层最大厚度y=1722mm，粘结指数G=5872，不能用单种煤来加和计算。 膨胀压力单种煤的膨胀压力有多种因素决定，配合煤中单种煤之间又互相作用，不能加和计算，与粘结指标之间不存在规律性关系，添加惰性物质时膨胀压力有所下降或基本不变，添加粘结剂或强粘结剂时膨胀压力不能预计，只能用实验测定。4、配煤比例焦煤84%，焦粉16%，其中掺有适量的沥青。其配煤成份一览表如表3-1。表3-1 配煤成份一览表水份灰份硫份挥发份粘结指数备注10%9-10%0.69%24-31%58-72焦煤84%，焦粉16%四、炼焦1、炼焦车间的工艺煤塔内的配合煤经煤塔漏嘴进入装煤车的煤斗，通过螺旋给料装入焦炉炭化室，在炭化室内煤经18h的高温干馏，成为焦饼。焦饼用推焦机经拦焦车导焦推入熄焦车，熄焦车进入熄焦塔湿式熄焦后，将焦炭放入焦台。焦炭在焦台凉干后，利用自动刮板机放焦，进入焦炭胶带输送机送到筛焦楼筛焦。炼焦车间的工艺流程见图3-3。图3-3炼焦车间的工艺流程示意图2、焦炉的炉型选择焦化厂的建设是以产量为基础确定设备的，焦炉的选择是焦化厂设计的重要步骤，它决定了在焦化厂在今后的生产过程中对外界环境改变的适应程度。生产中，原煤的数、质量具有不均衡性，随时有可能产生波动，可能因为市场环境的突变造成减产，限产，在选型中都要考虑到。沁新集团焦化厂项目年产120万t干全焦，其中冶金焦和铸造焦111.02万t，筛下焦8.98万t。原料每年消耗量为145万t干煤，日耗用量为4016t；折算成湿煤(含水10%)年耗量为161.1万t，每天耗湿煤量为4475t。洗精煤中的主焦煤全部来自沁新煤矿、新源煤矿、东坡煤矿、安泽煤矿，运输工具为汽车。产品产量情况见表3-2表3-2产品产量表序号产品名称单位产量1焦炭(干全焦)t/a1 200 0002冶金焦t/a860 2003铸造焦t/a250 0004筛下焦t/a89 800根据年产量120万吨焦炭拟定在焦炉规划地应建4座42孔的焦炉，新建高炉煤气管道，两台自动装煤机，一台熄焦车。拟定新建42孔焦炉主要结构尺寸见表3-3，拟定新建焦炉主要工艺参数见表3-4。表3-3沁新拟定新建焦炉主要结构尺寸炭化室全长14080mm炭化室有效长13280mm炭化室全高4300mm炭化室有效高4000mm炭化室平均宽450mm炭化室锥度50mm炭化室中心距1143mm立火道个数28个表3-4 拟定新建焦炉主要工艺参数项目工艺参数焦炉规模(孔)42装煤堆比重(t/m3)0.75每孔炭化室装干煤量(t)17.925焦炉周转时间(h)18结焦率(%)83保全系数0.98年产干焦量(万t/a)30表3-5碳化室宽度与结焦速度的关系碳化室平均宽度/mm500450407350300结焦时间/h22181612.510结焦速度/（mm/h）22.72525.52830上述涉及数据相关计算如下:沁新焦化厂的结焦率为83%，要生产120万t干全焦则：每年需干煤量1 200 000t83%=1 450 000t；每天需干煤量1 450 000t360=4016 t/d；每年需湿煤量1 450 000t90%=1 610 000t；每天需湿煤量1 610 000t360=4475t/d；由炭化室的主要结构尺寸得出炭化室的有效容积：炭化室的有效容积S炭化室有效长L炭化室有效高H炭化室平均宽D LHD13280mm4000mm450mm 23.90 m3；由上表：装煤堆比重(t/m3) 0.75；每孔炭化室装干煤量(t) 23.90 m30.7517.925 t；每孔炭化室出焦量(t) 17.925 t83%14.8 t；有上述计算和结论得出，本焦化厂应该选择43-58-型焦炉，结构特征为双联火道、焦炉煤气下喷、废气循环、复热式焦炉。特点为结构紧密、炉头不易开裂、高向加热均匀、调节方便、热工效率高、砖型少。每部分的具体描述如下：（1）炭化室炭化室是接受煤料并对装炉煤料隔绝空气进行干馏焦碳的炉室，一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之间，顶部由3-4个加煤孔，并有1-2个导出干馏煤气的上升管，它的两端为内衬耐火材料的铸铁炉门。JN43-58-型焦炉的炭化室尺寸分为两种宽度，即平均宽为450mm，炭化室全高为4300mm，有效高为4000mm，全长为14080mm，有效长为13280mm，炭化室的有效面积为23.9m3,加热水平高度为800mm。（2）燃烧室燃烧室位于炭化室两侧，是煤气燃烧的地方，煤气与空气在其中混合燃烧，产生的热量传给炉墙，间接加热炭化室中煤料，对其进行高温干馏。燃烧室一般用硅砖砌筑。JN43-58-型焦炉燃烧室宽度为736mm和693mm（包括炉墙），炉墙为厚度为100mm的带舌槽的硅砖砌筑。燃烧室属于双联火道带废气循环式结构，它有28个立火道组成，相邻火道的中心距为480mm，立火道隔墙厚度为130 mm。其中成对的隔墙上部有跨越孔，下部取消了边火道的循环孔，防止了短路。立火道底部的两个斜道区出口设置在燃烧室中心线的两侧，在JN43-58-型焦炉基础上加大边斜道口的断面积，保证了两端炉头的供气量。（3）蓄热式蓄热室作用就是利用蓄积废气的热量来预热燃烧所需的空气和贫煤气。JN43-58-型焦炉每个炭化室底部有两个蓄热室，一个为煤气蓄热室，另一个为空气蓄热室。它们同时和其侧上放的两个燃烧室相连。燃烧室正下方为主墙，主墙内有垂直砖煤气道，焦炉煤气由地下室煤气与主管经此道送入立火道底部与空气混合燃烧。由于主墙两侧气流导向，中间又有砖煤气道，压差大容易串漏。故砖煤气道系用内径为50mm的管砖，管砖外用带舌槽的异型砖交错砌成厚为270mm的主墙。蓄热室洞宽为321.5mm，内放17层九孔薄壁式格子砖。为使蓄热室长向气流均匀分布，采用扩散式箅子砖，配置不同孔径的扩散或收缩孔型，蓄热室隔墙均用硅砖砌筑，且其内表面衬有黏土砖。（4）基础平台基础平台位于炉体底部，它支撑整个炉体，炉体设施和机械的质量，并把它传到地基上。JN43-58-型焦炉基础为下喷式，又底板、顶板和支柱组成，用钢筋混凝土浇铸而成。为了减轻温度对基础的影响，焦炉砌体的下部与基础平台之间有4-6层红砖。（5）炉顶区JN43-58-型焦炉炉顶区砌有装煤孔、上升管孔、看火孔、洪炉孔和拉条钩等。炉顶的实心部分由砌炉过程中的废耐火砖砌筑，炉顶表面用耐磨性好、能抵抗雨水侵蚀的缸砖砌筑。总之，JN43-58-型焦炉的结构特点是：双联火道带废气循环，焦炉煤气下喷，两格蓄热室的复热式焦炉，具有结构严密、炉头不易开裂、高向加热均匀、热工效率高、砖型少、挥发性低等优点。焦炉结构断面如图3-1焦炉结构断面图 3-13、焦炉炭化室内的结焦过程（1）成层结焦过程及炼焦最终温度 由于单向供热，炭化室内煤料的结焦过程所需热能是以高温炉墙侧向炭化室中心逐渐传递的。煤的导热能力很差（尤其是胶质体），在炭化室中心面的垂直方向上，煤料内的温度差较大，所以在同一时间，距炉墙不同距离的各层煤料的温度不同，炉料的状态也就不同，如图3-2。各层处于结焦过程的不同阶段，总是在炉墙附近先结成焦炭而后逐层向炭化室中心推移，这就是所谓的成层结焦。炭化室中心面上炉料温度始终最低，因此结焦末期炭化室中心面温度（焦饼中心温度）可以作为焦饼成熟程度的标志，称为炼焦最终温度。据此，生产上常测定焦饼中心温度以考察焦炭的成熟程度，并要求测温管位于炭化室中心线上。图32 不同结焦时间炭化室内各层煤料的温度与状态（2）炭化室不同部位的焦炭质量从图3-3可以看出，当炉料温度达到350500时，靠近炉墙的煤料（曲线2）升温速度很快（约5/min），即使装炉煤的黏结性较差，靠近炉墙的焦炭也表现为熔融良好，结构致密，耐磨强度高；距炉墙越远，升温速度越慢，则焦炭结构就越疏松，耐磨强度也更低，炭化室中心部位的升温速度最慢（约2/min），故焦炭质量相对较差。在半焦收缩阶段（500以后），炉墙附近半焦升温速度快，产生焦炭裂纹多且深，并产生“焦花”（与炉墙表面接触的煤层形成胶质体固化后，形体扭曲，外型如菜花，故称“焦花”）；距炉墙较远的内层，由于升温速度较慢，产生焦炭裂纹较少，也较浅。在炭化室中心部位，当两个胶质层在中心汇合后，由于热分解的气态产物不能通过被胶质体浸润的半焦层顺利析出而产生膨胀，将焦饼压向炉墙两侧，形成与炭化室中心面重合的焦饼中心裂纹；此后，由于外层已经形成焦炭，不需要热能，且焦炭导热性较好，能迅速将热量传向炭化室中心，加以热气流直接经焦饼中心裂缝通过，使这里的升温速度加快，故处于炭化室中心部位的焦炭裂纹也较多。图33 炭化室内各层煤料的温度变化1炭化室表面温度；2炭化室墙附近煤料温度；3距炉墙50mm60mm处煤料温度；4距炉墙130mm140mm处的煤料温度；5炭化室中心部位的煤料温度五、推焦推焦(coke pushing)，是把成熟的焦炭推出炭化室的操作。推焦设备主要是推焦四大车，分别是装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车。1、推焦操作 （一）推焦操作的总体要求是准时、稳推。首先推焦杆头部应该轻轻贴在焦饼正面，防止焦饼塌落，开始推焦时速度要慢，以免对位不准而冲撞炉门或机焦侧焦饼撞碎，妨碍推焦。 （二）推焦时要注意推焦电流的变化，推焦电流过大，常表现为焦饼移动困难或根本推不动，即所谓的焦饼难推。产生焦饼难推时要及时分析产生的原因，采取相应措施后才能继续推焦，严禁二次推焦。焦饼难推直接影响焦炭的产量和质量，扰乱甚至完全破坏焦炉的正常加热制度，严重损坏焦炉砌体，缩短焦炉使用寿命，增加操作人员劳动强度，危害极大。2、推焦串序一座焦炉的各炭化室装煤、出焦是按照一定的顺序进行的，此顺序即为推焦串序。它对炉体寿命、热量消耗、操作效率和机械损耗等方面都有影响。目前通常采用的推焦串序为9-2、5-2、2-1等，通式为m-n，其中m表示一座或一组焦炉所有炭化室所划分的组数，也即相邻两次推焦相隔的炉孔数；n代表两趟笺号对应炭化室相隔的数。1号笺16111621263136412号笺381318232833383号笺5101520253035404号笺27121722273237425号笺49141924293439沁新集团焦化厂是42孔焦炉，按5-2串序出炉，编排如下表3-6：推焦串序表3-6为了使焦炉均衡生产，保证各炭化室结焦时间一致，整个炉组实现准时出焦，定时进行机械设备的预防性检修。因此，焦炉应按一定计划组织推焦、装煤和检修时间。几个时间的确定：结焦时间：煤料在炭化室的停留时间。操作时间：本设计的每孔操作时间为10min两炉操作时间：10242=840min=14min分两次出炉：第一次出炉42孔，需7h；第二次出炉42孔，需7h；周转时间又叫小循环时间，指结焦时间与碳化室处理时间之和。即某一碳化室两次推焦或装煤时间间隔。周转时间（小循环时间）=结焦时间+炭化室处理时间，由表3-5可知新建焦炉的焦炉周转时间为18小时。大循环时间：不同日期在相同时间推同号炭化室的间隔时间。由24小时与焦炉周转时间为18小时的最小公倍数作为大循环时间，即72小时。即每一个炭化室每3天出4炉焦。每个大循环出炉数为：563168424每炉焦出炉时间间隔：24605625.7min每天出焦量为：300，000,360833.3t/d平均每天出焦量为：833.314.456炉检修时间=周转时间全炉操作时间=18h14=4h，分两次检修，每一次2小时。3、推焦计划的编排推焦计划的编排原则：根据推焦作业所处环境，分成正常情况、乱签炉号、结焦时间变动及事故状态三种状况，分别编制推焦作业计划，并且详细说明计划编制规则。(一)正常情况下推焦计划的编制原则1)每炉每个炭化室都应保持规定的干馏时间。2)推焦时相邻炭化室处于结焦中期，以免推焦时造成护墙损坏，并且在装煤后两边燃烧室对新装煤料均匀加热。3)焦炉移动机械行程较短，节省运转时间和节能。4)保持移动机械有一定的检修时间。5)煤气沿集气管长向均匀排出6。(二)乱签炉号的处理因各种原因而产生一个或几个延迟推焦的炉号时，这样就造成所谓“乱签”。这时在编排计划时，就应逐步“顺签”，尽量在较短的时间内恢复正常。恢复正常办法：一是向前提，即每次出炉时，将乱签的炉号向前提12炉，以求逐渐达到其在顺序中的原来位置，这种方法不损失炉数，但调整慢。二是向后丢，即在该炉号出炉时不出，使其向后丢，逐渐调整至原来位置，这样调整快，但损失炉数，一般延迟10炉以上可采取向后丢炉的办法调整，但延长的结焦时间不应超过规定结焦时间的1/4。应注意防止高温事故。(三)结焦时间变动及事故状态下推焦计划的编制采用循环推焦的优点是每天或每班都有检修时间。这样既不破坏结焦时间，又不影响生产任务的完成，还可以减少设备事故的发生。如果因某种原因而发生事故时，也可采用循环图表法使结焦时间改变到最小程度。事故后的推焦计划与事故持续时间和检修时间有关。现将事故时间分二种情况进行讨论：事故持续时间小于一段检修时间事故持续时间大于一段检修时间。第一种情况事故持续时间小于检修时间时因事故影响的炉数应撵炉的办法解决，尽快赶回丢失的炉数。在撵炉时一般规定1h内只能多出两炉，否则影响出炉操作质量，甚至易发生机械设备及生产操作事故。第二种情况因事故持续时间很长，可以采用缩短操作时间和利用检修时间推焦的办法赶回一定的产量，如事故时间太长，则该丢炉时，必须丢炉。六、熄焦1、熄焦方法的选择干法熄焦虽说有利于废热的回收和焦炭质量的提高，但它的建设成本即一次性投资过高，切操作复杂，日常维护需要有高质量高标准的检修人员。沁新集团位于沁河流域，有较为丰富的水资源，且人力成本较低一次投资资金并不充裕。湿法熄焦虽在一定程度影响焦炭质量，但仍满足客户要求且在国家强制要求以上，建成后设备日常维护简单，熄焦操作简单，不用专业性人才，综上所以选择湿法熄焦。2、湿法熄焦应符合下列要求a.粉焦沉淀池周围应设置防护栏杆，水沟应设置盖板；b.凉焦台应设置水管；c.不应使用未经二级（生物）处理的酚水熄焦；d.粉焦抓斗司机室宜设在旁侧或采用遥控操作方式。3、湿法熄焦设施与操作 湿法熄焦设施包括熄焦踏、喷洒装置、水泵、粉焦沉淀池及粉焦抓斗等。塔的上部安装有若干排喷水管，熄焦时产生大量的蒸汽由塔顶排放到空气。熄焦塔与炉端的距离有35m，熄焦踏高18m，熄焦时间一般控制在100s左右。熄焦过程中，熄焦车应该来回移动23次，以利于喷洒均匀。熄焦过程为：熄焦车开进熄焦塔时，利用红外线感受器，接收红焦本身社出的红外线而发出讯号电流，经电流放大触发电路启动熄焦水泵，并借助电子定时装置控制熄焦时间。熄焦时大约有20%的水蒸发，未蒸发的水流入粉焦沉淀池，澄清后的水流入清水池循环利用。为了控制焦炭水分稳定且不大于6%，熄焦车接焦时行车速度应与焦饼推出速度相适应，使红焦均匀铺在熄焦车整个车厢内。熄焦后熄焦车要停留50s左右，将车上多余水分沥出。熄焦后的焦炭，卸至凉焦台上停放30分钟左右。，使水分蒸发和冷却。个别尚未全部熄灭的红焦，再人工用水补充熄灭。焦台长度的确定应根据焦炭需要停留的时间，每小时的最多出炉数以及焦车的长度确定。计算公式如下。K焦炉进展操作系数，一般取1.07；n一座焦炉的炭化室孔数；A焦台所负担的焦炉座数；熄焦车车厢有效长度；t焦炭在焦台上的凉焦时间，一般取0.5h、周转时间，检修时间，h。带入数据得所以凉焦台的长度应为56m第四章 辅助设施及配套工程一、供电公司现有110/6KV总降压变电所1座。110KV有两个电源点，一是火扬线，另一个是火岗线。所内设两台主变压器，容量均为20MVA，电压为110/6KV。公司规划的项目完成后，公司电力总负荷将提高到98500kW左右，装机容量约150000KVA，装机容量达2500KVA。为满足生产用电，公司建设4台40000KVA变压器和相应的配套设施，电源由余热发电厂提供。二、传动1、装备水平焦化厂区为多尘、防爆、腐蚀性环境，所有低压配电装置和保护控制设施要尽可能地安装在控制室内。机旁控制设备选型根据防爆等级和实际需要决定。电缆选择：除按正常负荷电流和短路电流热稳定选择电流外，还应按照防爆等级和实际环境选用铝芯或铜芯电缆。Q-2级以上的防爆场所选用铜芯电缆。2、操作水平对于连续生产系统(如备煤)采用集中连锁控制；对于单独用电设备，根据工艺要求采用机旁按钮操作或自动控制。操作电压为交流220V。三、照明车间、控制站和厂区照明度按照国家标准进行设计。照明系统采用380/220V三相四线制，照明系统按以下类型设计。在防爆场所，如交换和仪表室、鼓风机室等，除工作照明外，还设置事故照明。在地下潮湿场所，如熄焦泵房以及需要设置安全检修照明的建筑物内，设置安全检修照明电源，电压为36V。根据环境要求和实际需要确定采用铝芯或铜芯，Q-2级防爆场所均采用铜芯。线路敷设一律采用钢管配线。四、防雷接地对于Q-2级以上的防爆场所的建筑物、构筑物，设置防直击雷和感应雷的措施。对于第三类建筑、构筑物，采取防雷措施。1、通风与除尘备煤车间为了防止煤在运输、破碎过程中产生的粉尘外溢，建立一个明朗而又清新的生产环境，改善工人工作条件，防止职业病，采取必要的除尘和通风措施。在粉碎机室、配煤室的扬尘设备进行密闭，设立除尘系统。粉碎机室采用电控脉冲袋