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由表2-1可知无烟煤的干馏开始温度最高达到了400℃左右，而泥煤的干馏开始温度最低只有200℃左右。
（2）干馏的最终温度影响 在煤的低温干馏、中温干馏和高温干馏三种加热条 件下的干馏产物性质，由于干馏温度的不同，使得产品组成率发生变化，见表2-2。
表2-2 不同干馏温度下干馏产品的产率与性质
产品产率与性质
固体产物
低温干馏 半焦
中温干馏 中温焦
高温干馏 高温焦
焦炭/% 80~82 75~77 70~72
焦油/% 9~10 6~7 3~5
煤气/（m3/t） 120 200 320
焦炭着火点/℃ 450 490 700
比重 <1 1 >1
中性油/% 60 50.5 35~40 焦 油
酚类/% 25 15~20 1.5
焦油盐基/% 1~2 1~2 1~2
沥青/% 12 30 57
游离碳/% 1~3 1~5 4~10 中性油成分
脂肪烃、芳烃
脂肪烃、芳烃
芳烃
H2/% 31 45 55 煤 气
CH4/% 55 38 25 发热量/（kJ×103/m3） 31 25 19
产率/% 1.0 1.0 1.0~1.5 组成
脂肪烃为主
芳烃50%
芳烃90%
由表2-2可见，在温度的不断增加过程中，酚类和脂肪烃开始下降，干馏煤气的产量在增加，发热量降低。从煤气的成分中可以看出，煤气中H2的含量不断增加，CH4的含量有所下降。
（3）煤的升温速度 干馏的升温速度能够影响煤的粘结性。见表2-3。
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表2-3 升温速度对煤胶质体温度范围的影响
升温速度/（K/min）
开始软化温度/℃
开始固化温度/℃
胶质体温度范围/℃
3 348 424 76 5 344 450 106 7 378 474 96
从表2-3中可以看出，升温速度变大时，原煤中胶体温度的范围不断增加，但是焦炭强度受到影响，随着裂纹的产生降低了收缩度。在热动力学反应中，煤在干馏反应中吸热。当温度增加时内部结构没有得到完全分解，只有逐渐加大升温速度，才能达到完全干馏的效果。所以胶体温度会随着温度升高的方向扩大。还有随着升温速度的提高，在一定条件下挥发和分解速度较低，使得胶体难以收缩。一些烃类物质会随着温度升高而产生，从而提高了焦油的生产率。
（4）干馏压力 从化学反应的热力学平衡过程来看，当炉内压力增大时煤内气体成分中H2和CO的含量会下降，CH4的含量会增加，随之煤气的热值相应提高。研究表明，在较高的压力下进行干馏反应，原煤的粘结性也会发生改变。表2-4为不同的压力下不同煤种的G指数的关系。
表2-4 G与热加压力的关系
压力/MPa
常压 0.5 1.0 1.5 2.0 2.9 4.0
伊兰 0 6.2 14.4 16.3 17.8 19.3 21.8 窑街 0.8 3.0 11.9 13.1 16.0 16.1 17.1 大同 9.0 16.2 16.5 —— 17.0 —— 17.3 王庄 17.5 34.5 39.8 —— 42.4 52.2 —— 淮北 55.7 66.9 —— —— 73.1 —— ——
煤种
分析表明，热键压力和G指数成正比例关系，通常情况下加压气化也是煤气化发展的一种趋势。研究表明，原煤的粘结性会随着干馏压力的增加而增加，只适用于若粘结性或者没有粘结性的煤种，因为对于不黏的煤种，压力再大仍然保持粉末状态，例如褐煤。由于原煤的堆放地点大多是在露天的条件下，这时部分原煤就会发生缓慢的风化作用，从而大大的降低了原煤的黏结性，更严重的会发生完全破坏。通常情况下会使用煤的预氧化技术来改变原煤的黏结性。
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（5）干馏气氛
在不同的干馏气氛中，产生的挥发产物也不同，例如在干馏气氛下加氢，仅仅需要较短的时间就会产生较多的挥发产物，见表2-5。
表2-5 某烟煤干馏与加氢干馏产率比较
产率/%
气氛
H2 6.9MPaH2 0.1MPa H2 6.9MPa
CO 2.4 2.5 —— CO2 1.2 1.7 1.3 H2O 6.8 9.5 —— CH4 2.5 3.2 23.2 C2H4 0.8 0.5 0.4 C2H6 0.5 0.9 2.3 C3H6+C3H8 1.3 0.7 0.7 其他烃类 1.3 1.6 2.0 轻质油 2.4 2.0 5.3 焦油 23 12 12 焦炭 53.0 62.4 40.2
从表2-5中可以看出，生产效率增加最快的是轻质油，生产率增加较明显的是CH4，产率有着明显降低的是干馏生产中剩余的残炭。造成上述现象的主要原因有两点：第一，干馏过程中由裂解生成的碳增加了活性；第二，在加氢反应中，当加氢压力增加时，加氢的反应速率会相应的提高；所以工业分析值远远低于加氢干馏的挥发分产率，当加氢压力为6.90Mpa时，干馏温度为1000℃时，他的挥发分生产率为所测工业分析挥发分的150％。研究表明，加氢干馏的条件下干馏产物总量（气态和液态）要高于常压下的产物，国外的研究员已经尝试着用煤值来取代天然气或者轻质油，并且已经有了一定的进展。研究表明，加氢干馏的条件下干馏产物总量（气态和液态）要高于常压下的产物，国外的研究员已经尝试着用煤值来取代天然气或者轻质油，并且已经有了一定的进展[35]。
2.2 煤的低温干馏
煤低温干馏是在隔绝空气的条件下，将煤加热到600℃左右，使其分解，生成焦油、半焦和干馏煤气。低温干馏生产出“低温”半焦,可广泛用于铁合金、电石、化肥造气等行业；“低温焦油”可用作燃料油组分及炼油厂的原料；“低温干馏”煤气可用作燃料、发电等。
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2.2.1低温干馏产品的性质
通过前面的描述已知煤的低温、中温、高温干馏的干馏过程有着较大的区别，包括产品的结构和性质，干馏反应的温度和压力，以及煤气的产量和组成部分，详见表2-2。表2-6显示了常见煤种的兰炭和焦炭性能的不同。
表2-6 半焦和焦炭的性质
反应性
炭料名称
孔隙率/%
/[ml/（g·s）]
比电阻 /（?·cm）
强度/%
褐煤中温焦 36~45 13.0 —— 70 苏联列库厂半焦 38 8.0 0.921 61.8 长焰煤半焦 50~55 7.4 6.014 66~80 英国气煤半焦 48.3 2.7 —— 54.5 60%气煤配煤焦炭 49.8 2.2 —— 80 冶金焦（10~25mm） 44~53 0.5~1.1 0.012~0.015 77~85
从表2-6中可以看出，半焦的比电阻与反应性比冶金焦高出很多，随着煤变质程度的变化，比电阻与反应性也随着改变，呈反比例增长；半焦的孔隙率比焦炭高出10个百分点；但是冶金焦的强度比半焦高；由于原煤的含硫量较高，反应性随着下降；半焦有着较高的比电阻特性，较高的反应性，不仅可以用作铁合金生产的优质原料、活性较好的燃料，而且还可以作为还原剂制造活性炭。 2.2.2 煤低温干馏工艺设备
近年来干馏炉已经广泛的用于低温干馏工艺的生产。常见的干馏炉为内部大空腔结构，采用三段式燃烧，满足炉内加热均匀，操作方便，容易控制。常见的原煤品种较多，原煤粒度的大小也有差异，保证干馏产物的质量也是衡量干馏炉的重要指标。按照炉型结构可以分为三段式和两段式干馏炉。按照不同的加热方式，又可以分为内热式干馏炉和外热式干馏炉。
（1）外热式炉
外热式低温干馏炉主要特点就是燃烧室和干馏室并不连通，燃烧室中产生的高温气体对原煤进行间接加热，使入炉煤发生干馏反应。直立的外热式炉炉顶装有下料仓，炉体底部有排焦口，燃烧室的内部有挡火的墙体，烧嘴一般设在燃烧的两侧，燃烧室有出风口。常见的如考伯斯炉，特点就是加热方式为上下交替的蓄热式加热，炭化室和燃烧室相隔，加热速度快，易于操作，炉体在运行的过程中没有卡料和悬料现象，投资低、产量大。缺点在于：干馏段低向温度不均匀，
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半焦的质量不稳定，焦油的生产效率较低，当炉内透气性不好时加热不均匀。
（2）内热式炉
内热式干馏炉的主要特点就是干馏室和燃烧室没有明显的界限，通常为一个大空腔结构。典型的内热式炉如鲁奇三段炉，基本原理是助燃空气和煤气从燃烧室的一层混合进入，经过燃烧后产生的高温烟气由下至上向炉顶扩散，同时原煤经过入料仓由上至下在炉体内自由下落，相遇后发生原煤的干馏反应。优点在于结构简单，易于操作，燃烧充分，热效率高。主要的缺点：入炉煤的粒度不能太低范围在15~80mm；只适用于粘结性较低的煤种；产生的干馏煤气热值较低。 在我国，常见的煤低温干馏炉主要有以下四种：
（1）外热式直立炭化炉 依据外热炉的特点，提供居民生活用煤气作生活燃料；
（2）内热式直立炭化炉 主要产品以兰炭为主，焦油和干馏煤气作为副产品被集中利用。山西、内蒙东胜等地主要采用该工艺进行低温干馏工艺的生产。近年来由陕西冶金设计研究院设计的内热式直立炭化炉在陕西省神木县和府谷县得到了广泛使用。
（3）直立不完全气化炉 主要生产城区生活用煤气，以供市民需要。 （4）小型炭化炉 该炉型结构简单，易于操作，投资小，产量大。主要产品为兰炭，副产品为焦油和其他化工产品。
综上所述，对低阶煤干馏目前多采用直立竖式外热炉或内热炉，干馏温度主要以中温（温度范围700～900℃）、低温（温度范围400～700℃）工艺居多。典型干馏技术的有西方干馏法、COED法、TOSCOAL法和鲁奇－鲁尔煤气法等
[34]
。
在我国竖式炭化炉一般以不粘煤为主，主要的炉型代表为考伯斯外热式直立炭化炉，这种炉型主要用来生产城市生活中所需的煤气；二是内热式直立炭化炉，该炉的干馏产品主要是兰炭，回收的化学副产品主要以焦油为主；三是一种直立的汽化炉，主要的化工产品仍是半焦和焦油；还有一种小型炭化炉看作是内热式直立炭化炉的简化炉型。
2.3 干馏炉炉型结构与工艺
2.3.1 干馏炉设计基础
JS型干馏方炉由神木三江煤化公司设计发明，结合了国内外常见的炉型如鲁奇炉、两段炉和温克勒炉等。鲁奇炉最早发明于德国，操作压力高，通常用来制作发生煤气。两段炉典型的代表有法国的GI炉、英国的WD炉等，主要特点就是
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