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)】
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