1.3　煉焦生產(chǎn)工藝

1.3.1　煉焦基本生產(chǎn)工藝

以煙煤為原料，在隔絕空氣條件下持續(xù)加熱到較高的溫度，經(jīng)過干燥、熱解干餾、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等階段，最終得到焦炭，這一過程即為煉焦。焦炭結(jié)焦溫度區(qū)間大體為500～1300℃，其基本的化學(xué)過程包括以下3個(gè)階段［4］。

①第一階段（350～400℃）：干燥脫氣階段，溫度從室溫升到活潑熱分解溫度（350～400℃），大約在200℃完成脫氣（CH4、CO2和N2）。

②第二階段（約550℃）：煤開始活潑分解，以分解聚合分解反應(yīng)為主，生成和排放大量揮發(fā)物（煤氣和焦油），原煤結(jié)成半焦。

③第三階段（550～1000℃以上）：又稱第二次脫氣階段，以縮聚反應(yīng)為主，半焦變成焦炭，析出的焦油量極少，揮發(fā)分主要是煤氣。

煉焦工藝從根本上分為土焦和機(jī)焦兩種工藝。

①土焦，即土法煉焦，包括原始的土焦和改良焦。它與機(jī)焦的本質(zhì)區(qū)別在于：炭化和燃燒同室，部分煤與空氣直接接觸，不完全隔絕空氣，部分煤料被燃燒。

②機(jī)焦，包括有化產(chǎn)回收的傳統(tǒng)機(jī)焦和無回收煉焦。它的特點(diǎn)是：炭化室結(jié)焦、燃燒室供熱、蓄熱室節(jié)能、機(jī)械化操作。

1.3.2　土焦生產(chǎn)工藝

土焦是一種原始的煉焦方式，將焦煤或肥煤放入就地挖好的圓坑內(nèi)或?qū)⒚憾殉慑F形，坑底預(yù)先設(shè)好火道，引燃窯底火道煤料，通過焦煤燃燒放熱使內(nèi)部焦煤黏結(jié)焦化，這種焦?fàn)t內(nèi)焦煤釋放的煤氣、焦油等產(chǎn)品被作為熱源燃燒或直接排放。

改良土焦?fàn)t將炭化室與燃燒室分設(shè)，在原始土焦基礎(chǔ)上，建立了固定的封閉拱形窯，并設(shè)煙道和35～40m高煙囪（見圖1-3）?？上G爐逸散并使污染物高空排放，有利于空氣對(duì)污染物的稀釋與擴(kuò)散。

從土焦的生產(chǎn)工藝可以看出，土焦存在的主要問題如下。

①污染排放嚴(yán)重。土焦?fàn)t釋放的PAHs濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械煉焦?fàn)t，其中苯濃度是機(jī)焦?fàn)t無組織釋放的4.7倍，遠(yuǎn)高于美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全健康規(guī)定的煉焦?fàn)t釋放物8h平均標(biāo)準(zhǔn)0.15μg/m3。

②焦炭質(zhì)量差，性能不穩(wěn)定。土焦生產(chǎn)中窯溫、結(jié)焦時(shí)間、熄焦程度等均憑操作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，主觀隨意性很大，造成生產(chǎn)的不穩(wěn)定，焦炭產(chǎn)品質(zhì)量差別很大。

③煤耗高，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。原始土焦噸焦產(chǎn)品耗焦煤或肥煤2t。在國(guó)外，黏結(jié)性好、灰分低的焦煤和肥煤都是作為戰(zhàn)略資源予以保護(hù)的。

1.3.3　機(jī)械化煉焦工藝

機(jī)械化煉焦工藝每組焦?fàn)t由十幾到幾十個(gè)炭化室、燃燒室依次排列組成。焦?fàn)t兩側(cè)分別為機(jī)側(cè)和焦側(cè)導(dǎo)軌，并有獨(dú)立的熄焦塔，機(jī)側(cè)分布裝煤車和推焦車，焦側(cè)有熄焦車（見圖1-4）。

入爐煤料由裝煤車在爐頂煤孔機(jī)械裝入炭化室，每2個(gè)炭化室之間是燃燒室，燃燒室和爐底蓄熱室的熱量輻射到炭化室內(nèi)，將煤料加熱，在950～1050℃溫度下干餾，干餾過程中大量揮發(fā)性物質(zhì)成為荒煤氣從煤料中逸出到炭化室頂部空間?；拿簹饨?jīng)集氣管被抽出爐外。炭化室結(jié)焦18～63h后焦炭成熟，推焦車將焦炭推至焦側(cè)，由攔焦機(jī)將焦炭攔至熄焦車上，經(jīng)軌道將熄焦車送出。熄焦包括濕法熄焦和干熄焦兩種工藝。濕法熄焦是用熄焦車將焦炭送入熄焦塔內(nèi)，用水噴淋，熄焦水閉路循環(huán)。熄焦后的焦炭送至晾焦臺(tái)，然后通過鐵軌運(yùn)輸至篩焦場(chǎng)，篩分后成為合格的冶金焦。至此完成一次從裝煤到產(chǎn)出焦炭的生產(chǎn)過程。

根據(jù)對(duì)產(chǎn)生的荒煤氣的處理方式，機(jī)械化煉焦工藝主要分為有化學(xué)產(chǎn)品回收的機(jī)焦和無回收焦?fàn)t［5］。有煤氣凈化和化產(chǎn)回收的傳統(tǒng)機(jī)焦和無回收焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝流程，分別見圖1-5和圖1-6。

對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)焦，煉焦荒煤氣經(jīng)上升管進(jìn)入集氣總管，經(jīng)氣液分離器分離部分焦油和冷卻氨水后，依次通過初冷器、電捕焦油器、鼓風(fēng)機(jī)、脫硫裝置、脫氨裝置、終冷塔、脫苯裝置，得到凈煤氣。凈化后的煤氣一部分去后序工藝處理后發(fā)電或供城市煤氣，剩余部分返回焦?fàn)t蓄熱室和燃燒室，供給炭化室熱量。而在無回收焦?fàn)t中，荒煤氣在燃燒室充分燃燒，產(chǎn)生的廢氣由煙道送出，進(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽發(fā)電。

從機(jī)焦和無回收煉焦兩種生產(chǎn)工藝流程看，無回收煉焦的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：a.煉焦工藝流程簡(jiǎn)單，省去了龐大的化產(chǎn)回收系統(tǒng)；b.污染物排放少，無污水和苯的排放，而機(jī)焦在化產(chǎn)回收過程中有污染物排放；c.投資小，省去了化產(chǎn)回收系統(tǒng)的建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用；d.因焦?fàn)t生產(chǎn)時(shí)爐內(nèi)為負(fù)壓，所以生產(chǎn)中無煙塵泄露；e.廢熱得到利用，送去發(fā)電。

但是無回收焦?fàn)t也存在明顯的不足，以下不足也正是傳統(tǒng)機(jī)焦不可替代的優(yōu)點(diǎn)。

①無回收工藝不能回收化產(chǎn)。煉焦排出的荒煤氣中主要化學(xué)產(chǎn)品為煤焦油和苯，是國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的化學(xué)基本原料，尤其高溫煤焦油是某些特種原料的主要或唯一來源。因此，無化產(chǎn)回收的焦?fàn)t資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

②焦?fàn)t爐齡短。從澳大利亞和美國(guó)已投產(chǎn)的無回收爐看，一代爐齡為10～15年，是機(jī)焦?fàn)t的1/2，日常維修量也較大。

1.3.4　搗固煉焦與常規(guī)煉焦技術(shù)的對(duì)比

機(jī)械化煉焦工藝按其裝煤方式的不同主要分為常規(guī)頂裝煤、搗固法側(cè)裝煤、配型煤頂裝煤和預(yù)熱法頂裝煤4類。國(guó)內(nèi)焦化廠目前所采用的煉焦技術(shù)主要是常規(guī)煉焦和搗固煉焦技術(shù)［6］。

1.3.4.1　常規(guī)煉焦技術(shù)

常規(guī)煉焦技術(shù)就是指頂裝煤煉焦技術(shù)，是一種開發(fā)較早的煉焦技術(shù)。我國(guó)煉焦?fàn)t中以常規(guī)頂裝焦?fàn)t為主，其生產(chǎn)能力約為總生產(chǎn)能力的95%。

常規(guī)煉焦技術(shù)的生產(chǎn)工藝流程：從備煤工段來的洗精煤，經(jīng)輸煤皮帶后運(yùn)往煤塔，經(jīng)配煤盤混合和破碎機(jī)破碎，裝入煤箱，由裝煤車通過炭化室頂部裝煤孔卸入炭化室內(nèi)，用燃燒室燃料燃燒產(chǎn)生的熱量把煤料隔絕空氣加熱。煤料在碳化時(shí)經(jīng)高溫裂解，由上升管逸出生成荒煤氣，經(jīng)過橋管氨水冷凝，進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)，回收得到焦化化學(xué)產(chǎn)品及凈煤氣；余下的固定碳在炭化室內(nèi)固化成焦炭。用爐頂上的裝煤除塵設(shè)備上的吸塵孔抽出裝煤時(shí)產(chǎn)生的灰塵，經(jīng)地面站除塵后外排。成熟后的焦炭由推焦車推出，由攔焦機(jī)進(jìn)入熄焦車，電機(jī)車牽引熄焦車至熄焦塔內(nèi)進(jìn)行噴水熄焦（如若干法熄焦，則送去干法熄焦裝置熄焦）。焦炭熄焦后卸至焦臺(tái)上，冷卻一定時(shí)間后進(jìn)行篩焦。

1.3.4.2　搗固煉焦技術(shù)

搗固煉焦是一種可以擴(kuò)大煉焦煤資源，多配入弱黏結(jié)性氣煤，降低煉焦成本的新技術(shù)。最早期該類焦?fàn)t炭化室高度約2～3m，每個(gè)搗固機(jī)上約2～3個(gè)錘頭，依靠皮帶式驅(qū)動(dòng)落錘裝置控制錘的下落位置，搗固機(jī)放置在煤塔下側(cè)的橋架上。

搗固煉焦是將配合煤預(yù)先在搗固箱內(nèi)壓實(shí)，搗后的煤餅體積略小于炭化室，再?gòu)慕範(fàn)t的機(jī)側(cè)由托板推入炭化室內(nèi)高溫干餾。其工藝是在煉焦之前，采用外用搗固設(shè)備，根據(jù)炭化室的尺寸把煤粉搗成略小于炭化室而堆密度更高的煤餅，在炭化室內(nèi)隔絕空氣熱解。

從目前我國(guó)現(xiàn)有搗固煉焦生產(chǎn)實(shí)踐來看，限制我國(guó)該技術(shù)發(fā)展的瓶頸主要是搗固機(jī)械的問題。與國(guó)外的搗固設(shè)備性能相比，國(guó)產(chǎn)的搗固設(shè)備存在的差距主要體現(xiàn)在如下幾方面［7］。

①搗固裝置規(guī)模小，大多小于3.8m，且年產(chǎn)只有1×105t。與同等規(guī)模的頂裝焦?fàn)t相比雖然有一定優(yōu)勢(shì)，但小規(guī)模制約了經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展。國(guó)外的搗固焦?fàn)t生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較大。

②低效率的搗固設(shè)備。煤餅搗固耗時(shí)較長(zhǎng)，制約了其發(fā)展，另外長(zhǎng)時(shí)間的搗固也限制了焦?fàn)t孔數(shù)，焦?fàn)t生產(chǎn)能力受影響。

③搗出的煤餅質(zhì)量不好。國(guó)內(nèi)搗固機(jī)械搗出的煤餅堆密度不足1.10t/m3，進(jìn)而限定了焦?fàn)t炭化室的高度，焦?fàn)t向大型化方向發(fā)展較難。而國(guó)外搗固機(jī)械搗出的煤餅堆密度則較大，可達(dá)1.10～1.15t/m3。這樣就可以增大炭化室高度，提高焦炭的產(chǎn)量和質(zhì)量。

此外，搗固煉焦工藝還存在的煤餅易坍塌、溫控不合理、集氣管及焦油盒發(fā)生堵塞和裝煤時(shí)煙易從爐頭溢出4個(gè)方面的問題。

1.3.4.3　兩種煉焦工藝的對(duì)比

由于兩種工藝?yán)迷淼牟町悾瑢?dǎo)致了一系列的不同點(diǎn)，主要包括用煤的差異、成本的差異和焦炭質(zhì)量的差異。

（1）用煤的差異

相比常規(guī)煉焦只能配入約35%的高揮發(fā)分煤，搗固煉焦工藝卻能高達(dá)55%左右。而且前者的煤料黏結(jié)性可選擇的范圍很小，后者可選擇較寬范圍黏結(jié)性的煤料，不管是采用高還是低黏結(jié)性的煤料，只要配煤合理，焦炭質(zhì)量都可以有很好的保證。

（2）成本的差異

對(duì)于同樣生產(chǎn)能力的頂裝焦?fàn)t和搗固焦?fàn)t而言，其總投資基本相當(dāng)，只是煤料的費(fèi)用差別很明顯，焦炭成本費(fèi)用的70%～75%為煤料的費(fèi)用。常規(guī)焦?fàn)t為了保證焦炭質(zhì)量，價(jià)格較高的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)黏結(jié)煤的配入較大，成本較大；而搗固法煉焦可配入價(jià)廉的弱黏結(jié)性煤，降低了成本。

另外，搗固焦?fàn)t在配入高揮發(fā)分煤的基礎(chǔ)上，無煙煤和焦粉等也可以配入，既降低了煙煤的配比，焦炭的機(jī)械強(qiáng)度也得到了改善，又可以對(duì)低價(jià)值無煙煤和焦粉進(jìn)行利用等，成本低，也保證了焦炭質(zhì)量。

（3）焦炭質(zhì)量的差異

常規(guī)煉焦與搗固煉焦最根本的區(qū)別就是煤料堆積密度的不同，前者是從焦?fàn)t頂部將配合煤裝入炭化室，其煤料的堆密度一般為0.72～0.75t/m3，而后者是在煤箱內(nèi)將煤料預(yù)先搗打成煤餅，從而堆密度可提高到1.10～1.15t/m3。這樣搗固煉焦工藝可將煤粒間的距離縮小28%～33%，故在結(jié)焦過程中膠質(zhì)體很容易均勻分布在不同性質(zhì)的煤料表面，這樣可以使較少膠質(zhì)體液態(tài)產(chǎn)物填充浸潤(rùn)煤粉之間的空隙，從而會(huì)在煤粒之間形成較強(qiáng)的界面結(jié)合。

1.3.5　國(guó)外煉焦工藝概況

1.3.5.1　無回收焦?fàn)t

針對(duì)傳統(tǒng)的焦?fàn)t煤氣處理及回收裝置環(huán)?？刂瀑M(fèi)用較高等問題，美國(guó)和澳大利亞在20世紀(jì)80年代后期相繼開發(fā)應(yīng)用了無回收焦?fàn)t，將廢熱用于生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電。

美國(guó)弗吉尼亞州的Jewell Thompson焦?fàn)t內(nèi)，煤層高約0.6m，長(zhǎng)不足14m，寬不到4m，有效容積約30m3。在Jewell Thompson焦?fàn)t基礎(chǔ)上，美國(guó)陽光煤業(yè)公司經(jīng)過逐步改進(jìn)而設(shè)計(jì)的年產(chǎn)焦炭55×104t（已投產(chǎn)）焦?fàn)t，尺寸為：寬3.7m，高4.6m，長(zhǎng)13.7m。澳大利亞的堪培拉煤焦公司在東澳大利亞兩個(gè)廠建成年產(chǎn)焦炭24×104t的焦?fàn)t。1997年1月14日開始在美國(guó)內(nèi)陸鋼鐵公司的印第安納哈博鋼廠興建一座133×104t/a焦炭的煉焦和發(fā)電聯(lián)合工廠，煉焦部分由4座共268孔無回收焦?fàn)t組成。

無回收焦?fàn)t的優(yōu)點(diǎn)：a.煉焦工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和基建投資費(fèi)用低；b.取消煤氣回收裝置，不會(huì)產(chǎn)生焦油和酚水等污染物，環(huán)境有所改善；c.負(fù)壓操作，解決了爐門漏氣，使其廢物放散能降到最低水平；d.廢熱得到利用并送去發(fā)電。

1.3.5.2　巨型煉焦反應(yīng)器

巨型煉焦反應(yīng)器是一個(gè)獨(dú)立的巨型炭化室，炭化室兩邊為燃燒室、隔熱層和由大型H鋼組成的剛性側(cè)墻。每個(gè)炭化室自成一個(gè)體系，炭化室錐度為零，蓄熱室布置在炭化室側(cè)面或下部。從炭化室出來的煤氣經(jīng)回收裝置凈化后用于工業(yè)或民用。

巨型煉焦反應(yīng)器特點(diǎn)如下。

①由于炭化室、燃燒室、隔熱層和H鋼剛性側(cè)墻形成了一個(gè)具有彈性的整體結(jié)構(gòu)，因此可加大炭化室容積和采用熱煤煉焦，并較好地解決了爐墻變形問題。

②由于炭化室較寬，加之煤經(jīng)過預(yù)熱，煤料堆密度可達(dá)860kg/m3，煉焦?fàn)t生產(chǎn)率、焦炭機(jī)械性能、孔壁強(qiáng)度、氣孔率等大大提高且可擴(kuò)大煤源基地。

③巨型煉焦反應(yīng)器采用程控加熱，根據(jù)不同煉焦階段所需熱量進(jìn)行供熱，能有效保持煉焦過程的熱平衡。

④爐孔數(shù)、開口次數(shù)及開口密封面長(zhǎng)度大幅減少，加上改進(jìn)爐門密封裝置，以2.0×106t/a焦炭裝置為例，污染物排放量與目前最現(xiàn)代化的凱澤斯圖爾廠相比可減少1/2。

巨型煉焦反應(yīng)器是為了克服傳統(tǒng)室式焦?fàn)t大型化所受的多種因素限制，特別是爐墻變形等問題而開發(fā)的。20世紀(jì)80年代后期，以德國(guó)為主的歐洲煉焦專家提出了單室式巨型煉焦反應(yīng)器和煤預(yù)熱及干熄焦相結(jié)合的方案，該方案經(jīng)兩次工業(yè)試驗(yàn)后于1990年由“歐洲煉焦技術(shù)中心”進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)工作。1993年4月，巨型煉焦反應(yīng)器示范裝置（炭化室高10m，寬850mm，長(zhǎng)10m，長(zhǎng)度只是工業(yè)規(guī)模的1/2）在埃森市的普羅斯佩爾焦化廠開始運(yùn)行，生產(chǎn)15個(gè)月后，即1994年7月完成了技術(shù)修改和完善工作，現(xiàn)正朝工業(yè)化方向推進(jìn)。

1.3.5.3　日本SCOPE21煉焦技術(shù)

1994年以來，日本鋼鐵聯(lián)盟的成員公司發(fā)起了新型焦工藝的研究工作，命名為21世紀(jì)高產(chǎn)無污染大型焦?fàn)t（SCOPE21）。濕煤經(jīng)干燥后在快速加熱的預(yù)熱裝置中預(yù)熱到約400℃，為防止細(xì)粒煤的溫度過高而引起變質(zhì)，預(yù)熱分兩段進(jìn)行，前段采用流動(dòng)床加熱，并將煤按粗級(jí)、細(xì)級(jí)篩分分離，細(xì)粒煤進(jìn)行成型，以避免預(yù)熱煤裝爐時(shí)夾帶煤粉，影響焦?fàn)t操作和焦油質(zhì)量；粗粒煤繼續(xù)采用氣流床加熱，使其達(dá)到規(guī)定的預(yù)熱溫度。成型煤與進(jìn)一步預(yù)熱的粗粒煤采用脈沖式輸送技術(shù)混合裝爐，進(jìn)行中溫干餾（焦餅中心溫度為700～800℃）。由中溫干餾爐排出的焦炭經(jīng)密閉輸送系統(tǒng)送入帶加熱系統(tǒng)的干熄焦裝置中進(jìn)行高溫改質(zhì)，將其改質(zhì)成為與高溫焦炭一樣質(zhì)量的焦炭。

新型焦工藝具有以下特點(diǎn)。

①通過將煤快速加熱到接近熱分解溫度使粉煤高溫成型，可以改善煤的黏結(jié)性，并可使裝爐煤的堆密度提高到850kg/m3，以改善焦炭質(zhì)量。在保持焦炭質(zhì)量一定的情況下，非黏結(jié)性煤的配入量可達(dá)50%。

②通過提高爐墻的熱傳導(dǎo)率（磚厚70～75mm，導(dǎo)熱率提高到硅磚的1.5倍），裝爐煤的高溫預(yù)熱和焦餅中心溫度達(dá)到700～800℃（即推焦的中溫干餾），焦?fàn)t生產(chǎn)率可提高到300%。

③煤炭中溫干餾及干餾產(chǎn)品在干熄焦裝置的預(yù)存室內(nèi)進(jìn)行高溫加熱改質(zhì)，與常規(guī)焦?fàn)t相比可節(jié)能20%。

④由于采取了對(duì)焦?fàn)t所有開口處進(jìn)行嚴(yán)密密封、紅焦的密閉輸送以及預(yù)熱煤的脈沖式輸送技術(shù)，可將環(huán)境的污染降低到最低的程度。

1.3.5.4　CTC連續(xù)煉焦工藝

美國(guó)煤炭技術(shù)公司（CTC）開發(fā)了一種連續(xù)煉焦新工藝，在完全密閉的裝置內(nèi)，從煤到生產(chǎn)焦炭不到2h，生產(chǎn)過程中沒有常規(guī)焦?fàn)t那樣的污染物排放，且焦炭質(zhì)量好。該工藝由兩個(gè)工藝過程組成，在第一道工藝過程中，煤在溫度為650～760℃的雙螺旋低溫氣化反應(yīng)器中氣化（常壓，隔絕空氣），經(jīng)約20min生成半焦、液體產(chǎn)物和工藝氣體。半焦的揮發(fā)物含量在10%以下，液體產(chǎn)物進(jìn)一步精煉，熱值為18.6MJ/m3的工藝氣體可用于反應(yīng)器加熱。熱半焦在第二道工藝過程中，經(jīng)粉碎成粉狀后與粉焦、煤和瀝青在混勻裝置中混合，然后壓成尺寸和形狀不同的型塊，壓成的熱型塊送入回轉(zhuǎn)爐或隧道窯中加熱到1090～1200℃成焦，整個(gè)過程不到90min，所產(chǎn)焦炭各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過常規(guī)焦的指標(biāo)。

該工藝的主要特點(diǎn)如下。

①建設(shè)投資和生成費(fèi)用低，據(jù)初步設(shè)計(jì)估算，建一個(gè)年產(chǎn)1.0×106t焦炭的焦化廠投資僅為常規(guī)焦化廠的3/8～1/2，操作人員為常規(guī)焦?fàn)t的1/2。

②焦炭質(zhì)量能滿足或超過所要求的指標(biāo)，與常規(guī)型焦相比，CTC型焦的尺寸和形狀不規(guī)則，且煤粒間能充分熔融，大大改善了型焦在高爐中的性能。

③整個(gè)生成過程在完全密閉的系統(tǒng)中進(jìn)行，污染環(huán)境的放散物少，也不會(huì)產(chǎn)生粉焦和碎焦等廢料。

④生產(chǎn)上具有高度的靈活性，螺旋汽化器開停工作迅速；可生產(chǎn)高爐焦，也可生產(chǎn)鑄造焦和鐵合金用半焦。

1.3.5.5　立式連續(xù)層狀煉焦工藝

為擴(kuò)大煉焦煤源、減少污染物排放量，從20世紀(jì)70年代起，烏克蘭開始了立式爐連續(xù)煉焦新工藝的研究。試驗(yàn)工作由烏克蘭煤化所進(jìn)行，共經(jīng)歷了三個(gè)階段。

第一階段為試驗(yàn)室試驗(yàn)階段，在烏克蘭煤化所建立一套焦炭生產(chǎn)能力為50～75kg/d的試驗(yàn)裝置。開始時(shí)，炭化室是金屬的，后來改為剛玉耐火材料。試驗(yàn)證實(shí)，用直立式炭化室進(jìn)行煤料強(qiáng)制間斷漸進(jìn)的煉焦過程是可行的，并同時(shí)研究了各種工藝因素對(duì)煤料移動(dòng)的影響，以及黏結(jié)成焦過程和所得焦炭用作高爐的質(zhì)量。

第二階段為半工業(yè)試驗(yàn)階段，在哈爾科夫焦化試驗(yàn)廠建立直立式煉焦?fàn)t的半工業(yè)試驗(yàn)裝置進(jìn)行。

煤料經(jīng)過螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)和螺旋輸送機(jī)送入裝煤斗，然后由裝煤斗用星形給料機(jī)經(jīng)溜槽分批送入炭化室的裝煤段，炭化室兩側(cè)沿其高度排列水平火道，每個(gè)火道都可以單獨(dú)調(diào)節(jié)溫度以控制成焦過程。用液壓缸帶動(dòng)的推焦壓頭把批量煤料從炭化室的裝煤區(qū)推至加熱區(qū)，與此同時(shí)將煤壓實(shí)。炭化室底部為排焦裝置，熄焦后的焦炭用斗式提升機(jī)送人焦倉(cāng)。

在下述技術(shù)條件下使用寬175mm和350mm的炭化室進(jìn)行了試驗(yàn)研究：裝煤段溫度200～250℃；水平火道溫度900～1350℃；推焦周期15～40min；推焦行程110～220mm。長(zhǎng)期操作得出如下結(jié)果：a.裝煤裝置操作可靠，未觀察到有煙塵逸出；b.炭化室高向的溫度易控制，從而可控制成焦過程；c.整個(gè)過程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

第三階段為工業(yè)性試驗(yàn)階段，在哈爾科夫煉焦廠建造了一套工業(yè)裝置，其主要工藝參數(shù)如下：垂直炭化室數(shù)（包括熄焦段）2個(gè)；炭化室寬350～366mm；長(zhǎng)4～4.2m；高3.9m；推焦行程300mm；推焦周期20～30min；一次裝煤量400～420kg；煉焦時(shí)間7～8h；生產(chǎn)能力30t/d。

該工藝具有以下特點(diǎn)。

①煤料經(jīng)壓實(shí)（堆密度可達(dá)1000kg/m3）和分階段控制加熱速度可改善煤的結(jié)焦性能，所產(chǎn)焦炭的耐磨強(qiáng)度高、密度大、氣孔少和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，有效地拓寬了煉焦用煤的范圍，與傳統(tǒng)工藝相比，可節(jié)約70%肥煤和焦煤。

②系統(tǒng)密閉連續(xù)，環(huán)境污染小，自動(dòng)化程度高。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算表明，與常規(guī)工藝相比，使用連續(xù)層狀煉焦，每生產(chǎn)1t焦炭可降低原料費(fèi)8%～9%；生產(chǎn)總費(fèi)用可降低5%～6%；煙塵排放量可降低到原來的1/3～1/4；生產(chǎn)率可提高40%～50%。