煤的黏結(jié)和成焦機(jī)理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1煤的黏結(jié)和成焦機(jī)理煤的黏結(jié)和成焦機(jī)理 一、膠質(zhì)體的生成及性質(zhì)一、膠質(zhì)體的生成及性質(zhì) 1膠質(zhì)體液相的來(lái)源膠質(zhì)體液相的來(lái)源 (1)(1)煤分子結(jié)構(gòu)單元之間各種橋鍵的斷裂形成自煤分子結(jié)構(gòu)單元之間各種橋鍵的斷裂形成自由基碎片，其中分子量不太大的、含氫較多的生成由基碎片，其中分子量不太大的、含氫較多的生成液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物。 (2)(2)脂肪化合物的分解，其中分子量較脂肪化合物的分解，其中分子量較大的那部分形成液態(tài)產(chǎn)物。大的那部分形成液態(tài)產(chǎn)物。(3)(3)基本結(jié)構(gòu)單元周圍基本結(jié)構(gòu)單元周圍的脂肪族側(cè)鏈和各官能團(tuán)脫落，其中小部分可形成的脂肪族側(cè)鏈和各官能團(tuán)脫落，其中小部分可形成液體。液體。(4)(4

2、)殘留煤（未分解的煤）在膠質(zhì)體液相中殘留煤（未分解的煤）在膠質(zhì)體液相中部分溶解。部分溶解。 第1頁(yè)/共19頁(yè) 2 2膠質(zhì)體的性質(zhì)膠質(zhì)體的性質(zhì)溫度間隔、透氣性、流動(dòng)性、膨脹性概念及溫度間隔、透氣性、流動(dòng)性、膨脹性概念及對(duì)粘結(jié)性的影響。對(duì)粘結(jié)性的影響。第2頁(yè)/共19頁(yè) 二、煤的黏結(jié)過(guò)程二、煤的黏結(jié)過(guò)程要形成黏結(jié)好的半焦，必須具備以下條件：要形成黏結(jié)好的半焦，必須具備以下條件： （1）有足夠數(shù)量的液相，能使分解的煤粒表面）有足夠數(shù)量的液相，能使分解的煤粒表面潤(rùn)濕并充滿顆粒間的空隙；（潤(rùn)濕并充滿顆粒間的空隙；（2）膠質(zhì)體的溫度間）膠質(zhì)體的溫度間隔足夠大；（隔足夠大；（3）膠質(zhì)體的流動(dòng)性好；（）膠質(zhì)體的

3、流動(dòng)性好；（4）膠質(zhì)體）膠質(zhì)體有一定的黏度，能產(chǎn)生一定的膨脹壓力，將軟化的有一定的黏度，能產(chǎn)生一定的膨脹壓力，將軟化的煤粒壓緊；（煤粒壓緊；（5）液相分解縮聚所形成的固相產(chǎn)物）液相分解縮聚所形成的固相產(chǎn)物和未分解為液相的固體顆粒，本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)和未分解為液相的固體顆粒，本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度；度； （6）黏結(jié)性不同的煤粒在空間要均勻分布。）黏結(jié)性不同的煤粒在空間要均勻分布。 第3頁(yè)/共19頁(yè) 三、煤的成焦機(jī)理三、煤的成焦機(jī)理形成半焦后，溫度繼續(xù)升高，半焦進(jìn)一步分解：形成半焦后，溫度繼續(xù)升高，半焦進(jìn)一步分解：1 1、析出分子量最小的氣態(tài)產(chǎn)物而不生成焦油。、析出分子量最小的氣態(tài)產(chǎn)物而不生成焦油。

4、2 2、產(chǎn)生許多游離基，游離基發(fā)生縮聚反應(yīng)，隨著、產(chǎn)生許多游離基，游離基發(fā)生縮聚反應(yīng)，隨著溫度的升高，縮聚反應(yīng)不斷加強(qiáng)，使芳香碳網(wǎng)不斷溫度的升高，縮聚反應(yīng)不斷加強(qiáng)，使芳香碳網(wǎng)不斷增大，碳網(wǎng)間的排列也越來(lái)越規(guī)則化。增大，碳網(wǎng)間的排列也越來(lái)越規(guī)則化。當(dāng)溫度達(dá)到當(dāng)溫度達(dá)到10001000時(shí)，形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度和時(shí)，形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度和一定塊度的銀灰色并具有金屬光澤的焦炭。一定塊度的銀灰色并具有金屬光澤的焦炭。第4頁(yè)/共19頁(yè)半焦外型的變化產(chǎn)生裂紋？半焦外型的變化產(chǎn)生裂紋？半焦熱縮聚必然引起體積收縮，而焦塊的剛性阻止半焦熱縮聚必然引起體積收縮，而焦塊的剛性阻止其收縮，半焦內(nèi)便產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。隨著溫度

5、的升高其收縮，半焦內(nèi)便產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。隨著溫度的升高，其內(nèi)應(yīng)力不斷增加，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于半焦本身的強(qiáng)，其內(nèi)應(yīng)力不斷增加，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于半焦本身的強(qiáng)度時(shí)，使半焦破裂形成裂紋。度時(shí)，使半焦破裂形成裂紋。第5頁(yè)/共19頁(yè)第三節(jié)第三節(jié) 炭化室內(nèi)的結(jié)焦過(guò)程炭化室內(nèi)的結(jié)焦過(guò)程 炭化室內(nèi)煤料結(jié)焦過(guò)程的基本特點(diǎn)有炭化室內(nèi)煤料結(jié)焦過(guò)程的基本特點(diǎn)有: : 單向供熱、成層結(jié)焦單向供熱、成層結(jié)焦 結(jié)焦過(guò)程中傳熱性能隨爐料的狀態(tài)和溫度而變化。結(jié)焦過(guò)程中傳熱性能隨爐料的狀態(tài)和溫度而變化。煤料水分愈多，結(jié)焦時(shí)間愈長(zhǎng)，煉焦耗熱量愈大。煤料水分愈多，結(jié)焦時(shí)間愈長(zhǎng)，煉焦耗熱量愈大。因?yàn)椋核钠瘽摕岽蠖旱膶?dǎo)溫系數(shù)??；因?yàn)椋核钠瘽摕?/p>

6、大而煤的導(dǎo)溫系數(shù)??；水汽匯集水汽匯集膨脹壓力，最大膨脹壓力，影響膨脹壓力的因素？膨脹壓力，最大膨脹壓力，影響膨脹壓力的因素？煤種、加熱速度、堆比重、添加瘦化劑或高揮發(fā)性氣煤種、加熱速度、堆比重、添加瘦化劑或高揮發(fā)性氣煤煤第6頁(yè)/共19頁(yè) 三、工藝條件對(duì)結(jié)焦過(guò)程的影響三、工藝條件對(duì)結(jié)焦過(guò)程的影響 1 1、加熱速度、加熱速度提高加熱速度使煤料的膠質(zhì)體溫度范圍加寬，流動(dòng)提高加熱速度使煤料的膠質(zhì)體溫度范圍加寬，流動(dòng)性增加，從而改善煤料的黏結(jié)性，使焦塊致密。？性增加，從而改善煤料的黏結(jié)性，使焦塊致密。？利用快速加熱，可以提高弱黏結(jié)性的氣煤、弱利用快速加熱，可以提高弱黏結(jié)性的氣煤、弱黏煤甚至長(zhǎng)焰煤的黏結(jié)性

7、，這就擴(kuò)大了煉焦煤黏煤甚至長(zhǎng)焰煤的黏結(jié)性，這就擴(kuò)大了煉焦煤源。源。但快速加熱對(duì)半焦收縮是不利的，收縮應(yīng)力大，但快速加熱對(duì)半焦收縮是不利的，收縮應(yīng)力大，產(chǎn)生的裂紋多。產(chǎn)生的裂紋多。故合理的加熱速度應(yīng)是黏結(jié)階段快，收縮階段慢故合理的加熱速度應(yīng)是黏結(jié)階段快，收縮階段慢。第7頁(yè)/共19頁(yè)現(xiàn)代焦?fàn)t炭化室內(nèi)的結(jié)焦過(guò)程無(wú)法調(diào)節(jié)各階段現(xiàn)代焦?fàn)t炭化室內(nèi)的結(jié)焦過(guò)程無(wú)法調(diào)節(jié)各階段的加熱，且實(shí)際上濕煤、干煤、膠質(zhì)體由于導(dǎo)的加熱，且實(shí)際上濕煤、干煤、膠質(zhì)體由于導(dǎo)熱性能差，加熱速度慢，半焦和焦炭反而加熱熱性能差，加熱速度慢，半焦和焦炭反而加熱快，這是現(xiàn)代炭化室的根本缺點(diǎn)。快，這是現(xiàn)代炭化室的根本缺點(diǎn)。第8頁(yè)/共19頁(yè) 2

8、 2煤料細(xì)度煤料細(xì)度煤料粉碎度和焦炭強(qiáng)度呈如下關(guān)系：煤料粉碎度和焦炭強(qiáng)度呈如下關(guān)系：同一種煤的粉碎度增加，焦炭強(qiáng)度增加，當(dāng)煤粉碎度同一種煤的粉碎度增加，焦炭強(qiáng)度增加，當(dāng)煤粉碎度達(dá)到某極限值后，繼續(xù)增加時(shí)焦炭強(qiáng)度反而降低。達(dá)到某極限值后，繼續(xù)增加時(shí)焦炭強(qiáng)度反而降低。不同的煤種，和其焦炭強(qiáng)度的極大值對(duì)應(yīng)的粉碎不同的煤種，和其焦炭強(qiáng)度的極大值對(duì)應(yīng)的粉碎度取決于煤的黏結(jié)性，黏結(jié)性愈好的煤，與其焦炭強(qiáng)度取決于煤的黏結(jié)性，黏結(jié)性愈好的煤，與其焦炭強(qiáng)度極大值對(duì)應(yīng)的煤粉碎度愈高。度極大值對(duì)應(yīng)的煤粉碎度愈高。 但對(duì)但對(duì)配合煤而言一般情況為增加弱黏結(jié)煤的用量配合煤而言一般情況為增加弱黏結(jié)煤的用量，則應(yīng)對(duì)強(qiáng)黏結(jié)煤粗

9、粉碎以保持其黏結(jié)性，弱黏結(jié)，則應(yīng)對(duì)強(qiáng)黏結(jié)煤粗粉碎以保持其黏結(jié)性，弱黏結(jié)煤細(xì)粉碎以利于分散。煤細(xì)粉碎以利于分散。第9頁(yè)/共19頁(yè) 3 3、堆密度、堆密度 增加裝爐煤的堆密度，使煤粒間隙減小，膨脹增加裝爐煤的堆密度，使煤粒間隙減小，膨脹壓力增大，填充間隙所需的液態(tài)物質(zhì)減少，在膠質(zhì)壓力增大，填充間隙所需的液態(tài)物質(zhì)減少，在膠質(zhì)體數(shù)量和性質(zhì)一定時(shí)，可以改善煤的黏結(jié)性。體數(shù)量和性質(zhì)一定時(shí)，可以改善煤的黏結(jié)性。但堆密度的增大，收縮應(yīng)力的增加，使焦炭的裂但堆密度的增大，收縮應(yīng)力的增加，使焦炭的裂紋增加。紋增加。因此，只有當(dāng)黏結(jié)性差的氣煤配用量較大時(shí)，采用因此，只有當(dāng)黏結(jié)性差的氣煤配用量較大時(shí)，采用增加堆密度的

10、方法來(lái)提高焦炭的強(qiáng)度。增加堆密度的方法來(lái)提高焦炭的強(qiáng)度。第10頁(yè)/共19頁(yè) 4 4填加物填加物 煤料黏結(jié)性不好時(shí)煤料黏結(jié)性不好時(shí)，可以加入瀝青等黏結(jié)，可以加入瀝青等黏結(jié)劑，增加結(jié)焦過(guò)程中的液相以改善黏結(jié)性。但劑，增加結(jié)焦過(guò)程中的液相以改善黏結(jié)性。但這種黏結(jié)劑應(yīng)要求在煤料膠質(zhì)體階段有較好的這種黏結(jié)劑應(yīng)要求在煤料膠質(zhì)體階段有較好的熱穩(wěn)定性，故最好采用高沸點(diǎn)瀝青。熱穩(wěn)定性，故最好采用高沸點(diǎn)瀝青。 當(dāng)當(dāng)煤料收縮性很大時(shí)煤料收縮性很大時(shí)，可在不使煤黏結(jié)性，可在不使煤黏結(jié)性降低很多的情況下，加入經(jīng)細(xì)粉碎的無(wú)煙煤粉降低很多的情況下，加入經(jīng)細(xì)粉碎的無(wú)煙煤粉、焦粉等瘦化劑以減少收縮內(nèi)應(yīng)力，從而提高、焦粉等瘦化劑

11、以減少收縮內(nèi)應(yīng)力，從而提高焦炭塊度。焦炭塊度。第11頁(yè)/共19頁(yè)四、煤料硫分、灰分與焦炭硫分、灰分的關(guān)四、煤料硫分、灰分與焦炭硫分、灰分的關(guān)系系 1 1硫的動(dòng)態(tài)與焦炭硫分硫的動(dòng)態(tài)與焦炭硫分煤中的硫約有煤中的硫約有60%60%70%70%轉(zhuǎn)入焦炭中。轉(zhuǎn)入焦炭中。2 2焦炭灰分焦炭灰分煤中灰分全部轉(zhuǎn)入焦炭，煤中灰分全部轉(zhuǎn)入焦炭，第12頁(yè)/共19頁(yè) 一、影響化學(xué)產(chǎn)品的因素一、影響化學(xué)產(chǎn)品的因素 1 1原料煤的影響原料煤的影響 （1 1）煤化程度）煤化程度 第四節(jié)第四節(jié) 煉焦過(guò)程的化學(xué)產(chǎn)品煉焦過(guò)程的化學(xué)產(chǎn)品 第13頁(yè)/共19頁(yè) 對(duì)加熱產(chǎn)物及產(chǎn)率的影響表現(xiàn)為：對(duì)加熱產(chǎn)物及產(chǎn)率的影響表現(xiàn)為：煤化程度低的煤

12、（如褐煤）熱解時(shí)，煤氣、焦油和熱煤化程度低的煤（如褐煤）熱解時(shí)，煤氣、焦油和熱解水產(chǎn)率高，但由于沒(méi)有黏結(jié)性（或很?。?，不能結(jié)解水產(chǎn)率高，但由于沒(méi)有黏結(jié)性（或很?。荒芙Y(jié)成塊狀焦炭；成塊狀焦炭；中等變質(zhì)程度的煙煤，熱解時(shí)煤氣、焦油產(chǎn)率高而熱中等變質(zhì)程度的煙煤，熱解時(shí)煤氣、焦油產(chǎn)率高而熱解水少，黏結(jié)性強(qiáng)，能形成強(qiáng)度高的焦炭；解水少，黏結(jié)性強(qiáng)，能形成強(qiáng)度高的焦炭；煤化程度高的煤（貧煤以上），煤氣量少，基本沒(méi)有煤化程度高的煤（貧煤以上），煤氣量少，基本沒(méi)有焦油，由于沒(méi)有黏結(jié)性，故生成大量焦粉。焦油，由于沒(méi)有黏結(jié)性，故生成大量焦粉。第14頁(yè)/共19頁(yè) （2）巖相組成的影響）巖相組成的影響 不同煤巖成分

13、其熱解產(chǎn)物及產(chǎn)率不同不同煤巖成分其熱解產(chǎn)物及產(chǎn)率不同: :煤氣產(chǎn)率煤氣產(chǎn)率: :穩(wěn)定組為最高，絲質(zhì)組最低，鏡質(zhì)組居穩(wěn)定組為最高，絲質(zhì)組最低，鏡質(zhì)組居中；中；焦油產(chǎn)率焦油產(chǎn)率: :穩(wěn)定組為最高，絲質(zhì)組最低，鏡質(zhì)組焦穩(wěn)定組為最高，絲質(zhì)組最低，鏡質(zhì)組焦油產(chǎn)率居中；油產(chǎn)率居中；焦炭產(chǎn)量焦炭產(chǎn)量: :絲質(zhì)組最高，鏡質(zhì)組居中，穩(wěn)定組最低絲質(zhì)組最高，鏡質(zhì)組居中，穩(wěn)定組最低。第15頁(yè)/共19頁(yè) 2 2外界條件的影響外界條件的影響 （1 1）熱解最終溫度的影響）熱解最終溫度的影響 隨著熱解最終溫度的升高，焦油和焦炭的產(chǎn)率下降，隨著熱解最終溫度的升高，焦油和焦炭的產(chǎn)率下降，煤氣產(chǎn)率增加，但煤氣中氫含量增加，而烴類

14、減少；煤氣產(chǎn)率增加，但煤氣中氫含量增加，而烴類減少；焦油中的瀝青和芳烴增加，酚類和脂肪烴含量降低。焦油中的瀝青和芳烴增加，酚類和脂肪烴含量降低。焦?fàn)t的生產(chǎn)實(shí)踐表明，焦?fàn)t的生產(chǎn)實(shí)踐表明，700700800800之間最適宜生產(chǎn)貴之間最適宜生產(chǎn)貴重的芳烴、苯、甲苯和二甲苯，此時(shí)產(chǎn)率最高。重的芳烴、苯、甲苯和二甲苯，此時(shí)產(chǎn)率最高。第16頁(yè)/共19頁(yè) （2）爐頂空間溫度和容積的影響）爐頂空間溫度和容積的影響 從化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量來(lái)說(shuō)，爐頂空間溫度以從化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量來(lái)說(shuō)，爐頂空間溫度以750750左右為宜，但生產(chǎn)上為使焦餅中心溫度達(dá)到左右為宜，但生產(chǎn)上為使焦餅中心溫度達(dá)到9509501050105

15、0，爐頂空間溫度總是大于，爐頂空間溫度總是大于750750，只能，只能力求降低，不能完全滿足。力求降低，不能完全滿足。 爐頂空間溫度超過(guò)爐頂空間溫度超過(guò)900900，焦油中含游離碳、萘，焦油中含游離碳、萘、蒽、瀝青增加，密度增大，含酚減少。、蒽、瀝青增加，密度增大，含酚減少。 在平煤操作良好，荒煤氣導(dǎo)出順利的條件下，爐在平煤操作良好，荒煤氣導(dǎo)出順利的條件下，爐頂空間頂空間容積應(yīng)盡可能小，以減少荒煤氣在此停留時(shí)容積應(yīng)盡可能小，以減少荒煤氣在此停留時(shí)間，使二次熱解適當(dāng)。間，使二次熱解適當(dāng)。第17頁(yè)/共19頁(yè) （3 3）升溫速度的影響）升溫速度的影響 隨著加熱速度的增加，氣體開(kāi)始析出的溫度和氣體隨著加熱速度的增加，氣體開(kāi)始析出的溫度和氣體析出最大速度的溫度迅速提高。析出最大速度的溫度迅速提高。提高加熱速度（縮短結(jié)焦時(shí)間），使煤氣和焦