炼焦的定义

    装炉煤经过高温干馏转化为焦炭、焦炉煤气和化学产品的工艺过程。即煤炭焦化。指主要从硬煤和褐煤中生产焦炭、煤气、干馏炭及煤焦油或沥青等副产品的炼焦炉的操作活动。

    根据最终温度，有高温炼焦（900～1100℃）、中温炼焦（660～750℃）和低温炼焦（500～580℃）。通常指高温炼焦。

    现代炼焦生产在焦化厂炼焦车间进行。炼焦车间一般由一座或几座焦炉及其辅助设施组成，焦炉的装煤、推焦、熄焦和筛焦组成了焦炉操作的全过程，每个炉组都配备有装煤车、推焦车、拦焦机、熄焦车和电机车，一侧还应设有焦台和筛焦站。近来开发的炼焦新工艺还有：配入部分型煤炼焦的配型煤工艺、用捣固法装煤的煤捣固工艺、煤预热工艺等。

    炼焦化学产品的组成

    炼焦化学产品的数量和组成随炼焦过程(主要是炼焦方法和温度)和原料的质量不同而变化,在工业生产条件下各种产品的产率(%)为(对干煤的重量百分比):

    焦炭 73～78
    回收煤气 15～19
    焦油 2.5～4.5
    化合水 2～4
    粗苯 0.8～1.2
    氨 0.25～0.35
    其它 0.9～1.1

    炼焦产品

    （1）焦炭。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，其次用于铸造与有色金属冶炼工业，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。

    （2）煤焦油。焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用

    （3）煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%,常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形试作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kj/Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3，其质量约占装炉煤的16%~20%，是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。

    炼焦的原理

    炼焦生产，基本原料是炼焦煤。将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭，这种煤热解过程通常称为煤的干馏。

    煤的干馏分为低温干馏，中温干馏和高温干馏三种。它们的主要区别在于干馏的最终温度不同，低温干馏在500℃-600℃，中温干馏在700℃-800℃，高温干馏在900℃-1000℃。目前的炼焦炉绝大多数属于高温炼焦炉，主要生产冶金焦，炼焦煤气和炼焦化学产品。这种高温炼焦过程，就是高温干馏。

    炼焦的方法

    1、机械化焦炉生产

    煤料从炉顶部的装煤孔或机侧(捣固焦)装入炭化室，由两侧燃烧室传来的热量，将煤料在隔绝空气的条件下加热至高温。加热过程中，煤料熔融分解，所生成的气态产物由炭化室顶端部的上升管逸出。导入煤气净化处理系统，可得到化学产品及煤气；残留在炭化室内的固化成焦炭。煤料分解固化过程完成后，将炭化室两侧的炉门打开。用推焦机将焦炭推出，落入熄焦车(或干法熄焦装置)。赤热的焦炭可用水熄灭，或用惰性气体将余热导走，冷却后即得到可使用的焦炭。机械化焦炉(顶装)目前国内采用炉型主要有 JN型、JNX型、以及58型、66型、70型。另外还有一种3号简易焦炉。

    2、土法炼焦

    炼焦煤(多为单种焦煤,配煤,焦肥煤)在普通粘土砖窑炉内(目前国内多用75型,89型,91型,95型,96型,赵城连体炉)以土法炼焦工艺生产的可燃固体产物。在炉窑内不隔绝空气的条件下,借助窑炉边墙的点火孔人工点火,将堆放在窑内的炼焦煤点燃，靠炼焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热(直接火加热部分)；煤燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤裂解产物形成的热气流，经窑室侧壁的导火道继续燃烧，并将部分热传入窑内(间接加热部分)。高温燃气流(800℃〉则夹带着未燃尽的煤裂解物 ——化学产品排入大气。这个过程延续8～11天，焦炭成熟，从人工点火孔注水熄焦，冷炉，扒焦。

    土法炼焦结焦周期长，成焦率低，煤耗高，焦炭灰分高(燃烧一部分煤造成的)。炼焦化学产品或被烧掉或随高温废气流排入大气，不仅不能综合利用炼焦煤，还对大气造成严重污染。

    3、型焦

    型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤，再经炭化处理制成的，也有把型煤经氧化热处理或型焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦。根据处理的工艺方式，可分为冷压型焦和热压型焦。

    4,其它工艺生产
 
    其它工艺生产焦炭，主要有连续徊转窑，立式炉等炉型生产的焦炭。

    炼焦煤的热解过程

    炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭，它具有下列特性：当被加热到400℃左右，就开始形成熔融的胶质体，并不断地自身裂解产生出油气，这类油气经过冷凝，冷却及回收工艺，得到各种化工产品和净化的焦炉煤气。

    当温度不断升高，油气不断放出，胶质体进一步分解，部分气体析出，而胶质体逐渐固化成半焦，同时产生出一些小气泡，成为固定的疏孔。温度再升高，半焦继续收缩。放出一些油气，最后生成焦炭。

    炼焦炉及其主要附属设备

    1、焦炉炉体

    焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成的，分成一至四个相连接的部分：炉顶，炭化室(两侧是燃烧室)，斜道，蓄热室。

    炉顶区设有炭化室装煤孔，燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入集气系统的上升管孔等。炭化室是窄长的方型室，用以容纳煤料，煤料可由装煤孔或机侧(捣固炼焦)装入。燃烧室在炭化室两侧，煤气在其内燃烧，燃烧产生的热量，经炭化室——燃烧室墙传入炭化室，将煤料加热至高温炼成焦炭。斜道是蓄热室，燃烧室火道间的气流通道。

    蓄热室在炭化室及燃烧室下部，内填充有带孔的格子砖。当下降气流时，燃烧产生的高温废气流将格子砖加热，交换成上升气流时，使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧室。一座焦炉由数十孔炭化室组成。

    2、煤塔

    设在焦炉两炉组之间，贮存已粉碎好的炼焦配煤。

    3、操作机械

    1)装煤车

    顶装焦炉的装煤车设在炉顶，其作用是从煤塔取出一定重量的煤料，通过炭化室顶部装煤孔卸入炭化室内。

    2)推焦机

    顶装焦炉的推焦机有几种作用：炭化室装煤完毕后，煤落在室内成锥形，由推焦机上的平煤杆将煤推平；打开，清扫与关闭机侧的炉门；将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的熄焦车上。

    3)装煤推焦车

    装煤推焦车为捣固焦炉专用机械，其作用是将由捣固机捣成的煤饼推入炭化室，打开与关闭机侧炉门，将成熟的焦炭推到熄焦车上。

    4)拦焦车

    拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上，并打开，清扫与关闭焦侧的炉门。

    5)熄焦车(或干法熄焦装置)

    接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水(或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽)，将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦台上冷却。

    炼焦用煤的选择

    焦炭的物理性能和它的化学成分,主要取决于所用的煤种和炼焦方法.

    1、洗煤(或精煤)。从原料煤带到焦炭中的灰分，硫和磷等杂质，对于炼铁是极为有害的。为了除去这些杂质，就需要对原煤进行洗选，洗选后所得净煤称为洗煤或精煤。

    2、配合煤。焦煤能够单独炼成很好的焦炭，有的煤种本身虽不能单独炼成焦炭，但能与其它煤种配合炼成焦炭，这样，将不同煤种按适当比例配合，混匀后的煤料称为配合煤。

    3、目前世界各国焦化厂几乎都用配合煤方法炼焦，即以焦煤配合其它煤种(一至五，六种)进行炼焦。其原因是：

    1)焦煤资源缺乏，用配合煤方法可以大量节约主焦煤。

    2)焦煤的结焦性虽好，但有的主焦煤在炼焦时膨胀压力较大，损害炉体，有的含杂质较多，用配合煤的方法可以解决上述问题。

    3)焦煤的价格较高，用配合煤炼焦可以降低焦炭成本。究竟哪些煤种能单独炼焦，什么样的配合煤比例能炼成优质焦炭，都要通过试验确定。