現(xiàn)代煉焦工藝趨勢探討

彭勇(攀枝花煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生技部 四川省 攀枝花市 617066)

中國是一個煤炭生產(chǎn)大國，同時也是一個焦炭生產(chǎn)和出口大國。2004年末，中國年產(chǎn)焦炭達(dá)到1.8億t，居世界首位。焦炭是高爐的重要原燃料，其生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)程度、產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響到高爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和生產(chǎn)操作。焦比是高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)考核的重要指標(biāo)，現(xiàn)階段高爐為了降低焦比，趨向大型化并廣泛運(yùn)用富氧噴煤技術(shù)，對焦炭質(zhì)量提出了更高的要求，在突出焦炭物料骨架作用的同時，要求焦炭在高爐中更長的停留時間[1]。我國煤炭資源豐富，但煉焦煤蘊(yùn)藏量不大，僅占全國煤炭的36.78%，隨著逐年開采規(guī)模加大，煉焦煤正面臨著資源匱乏、供應(yīng)緊張的局面；我國煉焦煤地區(qū)分配不均，華北地區(qū)約占全國的2/3（其中山西省占全國的50%以上）；煉焦煤種齊全，但氣煤多，儲量占56.66%，并且地區(qū)分布不均[2]。在煉焦配煤不變、煉焦生產(chǎn)操作技術(shù)管理水平基本一致的情況下決定焦炭質(zhì)量的關(guān)鍵因素為煉焦工藝。面對焦炭用戶對質(zhì)量提出的更高要求，原料煤分布不均，資源匱乏等情況，有必要分析研究不同煉焦工藝情況下資源利用、焦炭生產(chǎn)、焦炭質(zhì)量的差別，煉焦工藝下一步的發(fā)展趨勢。

一、原料煤的預(yù)處理

我國煤炭儲量中非粘結(jié)煤達(dá)60%以上，粘結(jié)煤中氣煤又占55%以上，因此采取各種預(yù)處理技術(shù)，節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤，確保高爐用焦質(zhì)量，在焦化生產(chǎn)中具有重要意義。國內(nèi)外已經(jīng)做了大量工作，并取得一定成效，主要措施包括控制和調(diào)整煤料粒度組成，配煤摻油、煤料干燥、預(yù)熱、配型煤、搗固煉焦、添加粘結(jié)劑或瘦化劑等。

煤的粘結(jié)性不僅取決于煤化度和巖相組成，同時因煤粒子的大小而異，因此必須調(diào)節(jié)各煤種的粒度，實現(xiàn)配合煤料最佳粒度分布，改善焦炭質(zhì)量。配煤摻油，可以提高煤料堆比重，從而改善焦炭質(zhì)量。煤料通過干燥或預(yù)熱，可增加堆比重，提高加熱速度，改善焦炭質(zhì)量，多配高揮發(fā)分弱粘結(jié)煤。根據(jù)煤料性質(zhì)，煤料粘結(jié)性不足可添加粘結(jié)劑，高流動度高揮發(fā)分煤料可添加瘦化劑。將配合煤搗固成煤餅，推入炭化室煉焦，堆比重可以達(dá)到1150kg/m3左右，可以大量配用高揮發(fā)分弱粘結(jié)性煤，改善焦炭質(zhì)量，充分利用煉焦煤資源。將30-40%粉煤成型和粉煤混裝煉焦，可提高焦炭質(zhì)量，擴(kuò)大弱粘煤或不粘煤配用量。

搗固煉焦與散裝煤煉焦相比投資高，操作復(fù)雜，炭化室有效利用率低，結(jié)焦時間較長。從擴(kuò)大和增加氣煤用量來分析，他與預(yù)熱、配型煤等相比，設(shè)備簡單，容易操作管理，基建投資少。從全國煉焦煤種儲量看，從增加煤料堆比重改善結(jié)焦性能角度看，搗固煉焦這種有效擴(kuò)大弱粘性氣煤的預(yù)處理方式是煉焦煤預(yù)處理方式的發(fā)展方向，但在具體選擇原料煤預(yù)處理方式時須參考當(dāng)?shù)丶爸苓吤涸捶植肌@取情況、噸焦原料煤成本、投資及操作管理等情況。

二、焦?fàn)t爐型

我國目前在用的焦?fàn)t爐型比較多，焦?fàn)t的基本尺寸相差也較大。20世紀(jì)90年代以來，炭化室高6m焦?fàn)t爐型逐步成為我國煉焦行業(yè)的基本爐型，并逐步在我國焦化行業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。近幾年，我國一些焦化企業(yè)已開始建設(shè)炭化室高7.63m的超大容積焦?fàn)t[3]。

采用加寬、加高碳化室尺寸等大型化及采用焦?fàn)t加熱自動控制等熱工高效化技術(shù)的大型焦?fàn)t，在多年的焦炭生產(chǎn)實踐中表明，具有許多的技術(shù)優(yōu)勢：（1）炭化室容積增大能提高煤的堆密度，優(yōu)化和改善了煤的結(jié)焦工藝，焦炭質(zhì)量明顯提高。（2）炭化室容積增大提高單孔炭化室的焦炭產(chǎn)量，提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。（3）生產(chǎn)規(guī)模與外部環(huán)境相同的情況下增大碳化室容積，可以在延長結(jié)焦時間的基礎(chǔ)上減少焦炭出爐次數(shù)，在很大程度上降低了裝煤和推焦對自然環(huán)境產(chǎn)生的陣發(fā)性污染，同時對降低焦?fàn)t煉焦能耗有著重要作用。

現(xiàn)階段焦?fàn)t大型化技術(shù)水平已成為衡量一個國家煉焦技術(shù)水平的主要標(biāo)準(zhǔn)，對提高焦炭行業(yè)整體裝備水平、生產(chǎn)效率有著重要作用，焦?fàn)t大型化、高效化是焦?fàn)t下一步的發(fā)展趨勢，超大容積焦?fàn)t將是新建焦化企業(yè)的首選建議參考爐型。

三、熄焦工藝

目前國內(nèi)熄焦工藝大致分為四類，其一是傳統(tǒng)的濕法熄焦工藝；二是低水分熄焦工藝，三是穩(wěn)定熄焦工藝；四是干熄焦工藝。濕法熄焦的缺點(diǎn)非常明顯，其一浪費(fèi)紅焦大量顯熱；其二焦炭質(zhì)量降低，水分波動大；其三、濕熄焦蒸汽夾帶焦炭殘留腐蝕性介質(zhì)，侵蝕周圍物體，污染周圍空氣；其四、濕熄焦蒸汽夾帶焦粉，污染環(huán)境，浪費(fèi)資源。低水分熄焦和穩(wěn)定熄焦是改進(jìn)后的兩種濕熄焦工藝，雖然在某些方面緩解了傳統(tǒng)濕熄焦的不足，但還不能從根本上解決能源浪費(fèi)，環(huán)境污染以及焦炭質(zhì)量差等方面的問題。相對濕法熄焦而言，采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的干熄焦工藝具有很多優(yōu)點(diǎn)：（一）是焦炭質(zhì)量明顯提高，距有關(guān)資料報道，干熄焦比濕熄焦焦炭M40可提高3%～5%，M10可降低0.2%～0.5%，反應(yīng)性有一定程度的降低，全焦篩分區(qū)別不大；（二）充分利用紅焦顯熱，節(jié)約能源，同濕法熄焦相比，干熄焦可回收利用紅焦約83%的顯熱，每干熄1t焦炭回收的熱量約為1.35GJ；（三）降低有害物質(zhì)的排放，保護(hù)環(huán)境。干熄焦采用惰性循環(huán)氣體在密閉的干熄爐內(nèi)對紅焦冷卻，可以免除對周圍設(shè)備的腐蝕和對大氣的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦?fàn)t出焦的粉塵也更易于控制。干熄爐爐頂裝焦及爐底排、運(yùn)焦產(chǎn)生的粉塵以及循環(huán)風(fēng)機(jī)后放散的氣體、干熄爐預(yù)存段放散的少量氣體經(jīng)地面站凈化后再排入大氣。干熄焦因多項優(yōu)點(diǎn)而在焦化行業(yè)中大量推廣[4]。

結(jié)束語：

在煉焦配煤不變、煉焦生產(chǎn)操作技術(shù)管理水平基本一致的情況下決定焦炭質(zhì)量的關(guān)鍵因素為煉焦工藝。煉焦工藝主要由煉焦煤的預(yù)處理、焦?fàn)t爐型、熄焦等的工藝決定。面對煉焦煤資源匱乏、分布不均、供應(yīng)緊張，高爐對焦炭提出更高質(zhì)量要求的情況下，具有很多技術(shù)優(yōu)勢的搗固煉焦，焦?fàn)t大型化，干熄焦工藝必將得到長足發(fā)展，推動煉焦工藝的發(fā)展，對通過改善焦?fàn)t作業(yè)環(huán)境實現(xiàn)節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要意義，所以搗固煉焦、焦?fàn)t大型化、干熄焦在新時期煉焦事業(yè)發(fā)展中有著重要的地位，必將成為焦化企業(yè)發(fā)展、規(guī)劃、建設(shè)時的首選工藝。

[1]姚昭章.煉焦學(xué).冶金工業(yè)出版社.1986.

[2]鄧淵.煤氣規(guī)劃設(shè)計手冊.中國建筑工業(yè)出版社.1992.

[3]潘立慧，魏松波.煉焦技術(shù)問答.北京:冶金工業(yè)出版社.2007.

[4]潘立慧，魏松波.干熄焦技術(shù).北京:冶金工業(yè)出版社.2005.