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      搗固煉焦與配煤技術(shù)研究

      2013-07-05 05:27:52張建蘋

      張建蘋

      【摘 要】我國煤炭資源和煤的種類分布不均勻,近年來隨著工業(yè)的發(fā)展,可用煤炭資源越來越少。如何開發(fā)利用其它新煤種,降低焦炭生產(chǎn)成本是焦化行業(yè)一直關(guān)注的問題。在焦化企業(yè)中,煉焦用煤成本是焦炭生產(chǎn)的主要成本,通常占焦炭成本的75%~85%,所以,降低焦炭生產(chǎn)成本,主要就是降低裝爐煤成本。利用搗固煉焦技術(shù),在配合煤中配入各種低價煤是降低裝爐煤成本的有效途徑之一。搗固煉焦配煤技術(shù)具有通用性和特殊性,在滿足搗固煉焦入爐煤基本控制條件的情況下,針對各地煤炭資源質(zhì)量情況的不同,配煤技術(shù)方案也不完全相同。不同企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)條件不同,搗固煉焦入爐煤適用的控制范圍也不完全相同,但入爐煤質(zhì)量對搗固煉焦生產(chǎn)和焦炭質(zhì)量的影響規(guī)律是基本相同的。在搗固煉焦生產(chǎn)中,只要是適合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際,在保證焦炭質(zhì)量的前提下,能充分利用煉焦煤資源,降低焦炭生產(chǎn)成本,穩(wěn)定焦炭生產(chǎn)操作的配煤技術(shù)都是可行的。本文分析了配入各種低價煤種應(yīng)用于搗固煉焦,對焦炭質(zhì)量及生產(chǎn)成本的影響,并對搗固煉焦技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

      【關(guān)鍵詞】搗固煉焦;配煤技術(shù);裝爐煤成本

      1.搗固煉焦技術(shù)的特點(diǎn)

      搗固煉焦相對于頂裝煉焦最大的區(qū)別是多了一道搗固程序,即先將配合煤用搗鼓設(shè)備搗制成略小于炭化室體積的煤餅,然后將其從焦?fàn)t的機(jī)側(cè)通過爐門裝入炭化室進(jìn)行高溫干餾。通過搗固煉焦,可將配合煤的堆密度由散裝方式的0.72t/m3提高到1.01~1.15t/m3,減小煤顆粒間距離,使接觸更致密,有利于多配入高揮發(fā)分煤和弱(不)粘結(jié)性煤,改善和提高焦炭的質(zhì)量。一般情況下,在裝爐煤相同時,采用搗固煉焦生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量要好于頂裝煉焦生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量,搗固煉焦對于改善焦炭的耐磨強(qiáng)度M10效果顯著,特別是原料煤的細(xì)度達(dá)到90%時有利于提高焦炭質(zhì)量,焦炭的各項指標(biāo)均得到不同程度的優(yōu)化。在焦炭質(zhì)量要求相同時,采用搗固煉焦可以多用高揮發(fā)分的弱粘結(jié)性煤料,配煤結(jié)構(gòu)中可增加氣煤、弱粘煤到60%,增加瘦煤或貧煤配入量至10%~15%以上,減少約30%的焦煤和肥煤用量,從而降低裝爐煤成本。

      2.配煤技術(shù)與裝爐煤成本

      2.1配煤技術(shù)

      配煤技術(shù)是將若干單煤種按照一定比例摻混得到配合煤的過程。焦炭質(zhì)量與配合煤的質(zhì)量密切相關(guān),煤種及配煤比既影響焦炭強(qiáng)度又影響煤餅的搗固性能,用比例表示就是70%由配合煤的性質(zhì)決定,30%由備煤及煉焦的工藝操作條件決定。因此,挑選合適的配合煤是搗固煉焦工藝的關(guān)鍵。相對于一般配煤方法,煤巖學(xué)能更合理地分析出煤質(zhì)及焦炭質(zhì)量波動情況。根據(jù)煤質(zhì)及焦炭質(zhì)量的變化情況,可以得出配煤規(guī)律,從而指導(dǎo)煉焦生產(chǎn)。

      2.2裝爐煤成本

      裝爐煤成本由原料煤價格及配入比例決定,而原料煤的價格由其性質(zhì)決定,對于大多數(shù)焦化企業(yè)來說,煉焦用煤各煤種價格由高到低的順序是:焦煤、肥氣煤、1/3焦煤、瘦煤,指標(biāo)較差的高揮發(fā)分煤和弱(不)粘結(jié)性煤相對價格比較便宜。只要配煤比方案選擇合理,同期實(shí)施相關(guān)技術(shù),配入弱粘結(jié)煤或不粘結(jié)煤,不會對焦炭質(zhì)量產(chǎn)生大的影響。因此,通過合理配煤,搗固煉焦可以拓寬煉焦煤種,降低裝爐煤成本。

      3.各種低價煤的配入

      3.1配入不粘煤和瘦煤、貧煤

      經(jīng)過對生產(chǎn)情況的觀察研究發(fā)現(xiàn),配入青海天俊不粘結(jié)低灰煤,焦炭的機(jī)械強(qiáng)度、灰分和硫分等指標(biāo)基本穩(wěn)定,M40和M10有所改善,焦炭的各項指標(biāo)均能達(dá)到國家焦炭質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn),但個別時間焦炭的M40和M10指標(biāo)不太理想??傊鶕?jù)用戶要求,可以適當(dāng)配入不粘結(jié)低灰煤用于搗固煉焦生產(chǎn)。

      我們在混合煤中配入不粘煤和瘦煤后進(jìn)行了煉焦模擬試驗(yàn)。結(jié)果表明,對混合煤料進(jìn)行搗固處理,可以增大煤料的最大膠質(zhì)層厚度和堆密度,降低煤料的最終收縮度;對于不粘煤配加量≤10%的混合煤料,搗固煉焦后,可以生產(chǎn)出合格的冶金焦。我們通過對實(shí)際生產(chǎn)情況的觀察研究得出,以強(qiáng)粘結(jié)煤作為基礎(chǔ)煤,配少量的焦煤,再適當(dāng)配入不粘煤和貧煤,用搗固煉焦工藝可以煉出機(jī)械強(qiáng)度、反應(yīng)性、反應(yīng)后強(qiáng)度為一級的冶金焦;在搗固煉焦配煤中,當(dāng)以肥煤為基礎(chǔ)煤時,不粘煤和貧煤的配入量不宜太多,否則會影響冶金焦的反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度。搗固煉焦相對頂裝煉焦而言,配合煤中的硫轉(zhuǎn)到焦炭中的較多。

      3.2配入弱粘結(jié)性煤

      我們通過進(jìn)行搗固煉焦與頂裝煉焦的對比試驗(yàn)得出,在焦炭質(zhì)量略好或基本持平的情況下,采用搗固煉焦,可以提高弱粘結(jié)煤的配入量,少用或不用主焦煤。通過對配入弱粘結(jié)性煤搗固焦?fàn)t生產(chǎn)實(shí)踐的研究,發(fā)現(xiàn)配入受火成巖侵蝕變質(zhì)程度較深含天然焦的低揮發(fā)分煤,及粘結(jié)性為零的高揮發(fā)分煤,所煉焦炭的質(zhì)量較好。

      從配入20%~65%不同比例弱粘結(jié)性煤的搗固煉焦試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),隨著不粘煤或弱粘結(jié)性煤配入量的增加,M40下降,M10上升,不粘煤對焦炭強(qiáng)度的影響明顯大于弱粘結(jié)性煤。

      搗固煉焦中,在單種煤粘結(jié)性(結(jié)焦性)過強(qiáng)(Y值>17mm)時,適量配入弱粘結(jié)性煤可以提高搗固煉焦機(jī)械強(qiáng)度。利用中等粘結(jié)性能的1/3焦煤(Y值介于13~17mm之間)或焦煤作為基礎(chǔ)煤,不粘煤(Y值為0)適宜的配入量為≤30%,弱粘結(jié)性煤(Y值介于5~10 mm之間)的適宜配入量為≤60%,可以生產(chǎn)合格的二級冶金焦;當(dāng)繼續(xù)增加不粘煤、弱粘結(jié)性煤的配入量,焦炭的機(jī)械強(qiáng)度急劇下降。

      3.3配入高揮發(fā)分的1/3焦煤、氣煤

      配合煤揮發(fā)分介于23%~34%之間時,均可以生產(chǎn)出合格的二級冶金焦炭,但在配合煤揮發(fā)分<30%時,揮發(fā)分上升,M40上升,M10下降;隨著揮發(fā)分繼續(xù)上升(>30%),M40下降,M10上升。若保持基本相同的焦炭機(jī)械強(qiáng)度,可多配約20%的高揮發(fā)分氣煤;煤料粉碎細(xì)度對搗固煉焦效果也有很大影響,細(xì)度在約90%時效果較好;若用揮發(fā)分更高、粘結(jié)性差的煤種,其效果會更好。

      3.4配入長焰煤、無煙煤

      長焰煤是變質(zhì)程度最低的煙煤,粘結(jié)性很弱,一般不結(jié)焦,但其具有低灰、低硫(入廠煤指標(biāo):Ad<6%;Sad<0.4%;Vdaf>37%),價格低等特點(diǎn)。采用搗固煉焦配煤工藝,配入一定量無煙煤,通過合理調(diào)整1/3焦煤、肥煤、焦煤的配比,焦炭質(zhì)量完全可以達(dá)到一級冶金焦要求。但為保證配合煤的粘結(jié)性和焦炭的熱性質(zhì),必須配入一定量的肥煤和焦煤,同時在工業(yè)性生產(chǎn)時應(yīng)慎重考慮裝爐煤餅在煉焦過程中產(chǎn)生的膨脹壓力對爐墻的影響問題。

      4.結(jié)語

      搗固煉焦技術(shù),是煉焦技術(shù)的發(fā)展方向之一。近幾年,隨著搗固焦?fàn)t的相繼投產(chǎn),利用搗固煉焦技術(shù)在保證焦炭質(zhì)量的基礎(chǔ)上能夠多配入低價煤已得到焦化行業(yè)的共識。但國內(nèi)搗固煉焦技術(shù),尤其是大型搗固焦?fàn)t的搗固煉焦技術(shù)還不夠成熟,仍存在一些問題需要解決。目前,國內(nèi)搗固煉焦技術(shù)工藝、設(shè)備、環(huán)保等方面都比預(yù)期有一定的差距。將來,隨著搗固煉焦技術(shù)的日益成熟,通過改進(jìn)工藝技術(shù),對原料煤預(yù)處理、焦?fàn)t加熱制度及關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施運(yùn)行等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化控制,逐步解決搗固焦?fàn)t實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題,搗固煉焦技術(shù)的優(yōu)勢將進(jìn)一步得到體現(xiàn)。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]白金鋒,徐君.搗固煉焦——解決優(yōu)質(zhì)煉焦煤短缺的重要發(fā)展方向[J].鞍鋼技術(shù),2011(04).

      [2]張星原.4.3m搗固焦?fàn)t與6m頂裝焦?fàn)t的比較[J].煤化工,2005(04).

      [3]廖占平,朱子宗.我國非煉焦煤在煉焦中的應(yīng)用[J].燃料與化工,2009(06).

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