煉焦配煤技術(shù)及其生產(chǎn)實(shí)踐

黃小芳

(山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，山西 汾陽(yáng) 032200)

引 言

在提煉焦炭的準(zhǔn)備工作中，配煤是一項(xiàng)核心內(nèi)容。配煤是指將煉焦煤按照不同品種進(jìn)行分類(lèi)，并將其按照事先規(guī)定好的比例混合在一起，然后嚴(yán)格依照質(zhì)量要求，采取先進(jìn)的煉焦配煤技術(shù)對(duì)焦炭進(jìn)行提煉。在現(xiàn)實(shí)中，往往采取多樣的配煤煉焦方法，這樣有助于單煤結(jié)焦特性的充分發(fā)揮，使煤炭資源性能在一定程度上取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煉焦煤資源范圍的拓展，進(jìn)而生產(chǎn)出品質(zhì)更高的焦煤。

1 配煤理論概述

當(dāng)前，在環(huán)保政策不斷落實(shí)的背景下，配煤已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外許多焦化企業(yè)重點(diǎn)研究的內(nèi)容。近些年來(lái)，煉焦配煤方案的多樣性和豐富性程度也愈來(lái)愈高?？傮w來(lái)講，配煤方案在制定的過(guò)程中，運(yùn)用到的配煤原理主要包含以下三方面內(nèi)容。

1.1 膠質(zhì)層重疊原理

膠質(zhì)層重疊原理是指依據(jù)煤自身所具備的黏結(jié)能力，在研究煤、焦兩者統(tǒng)一轉(zhuǎn)化規(guī)律的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)焦炭質(zhì)量、強(qiáng)度的預(yù)測(cè)，藉此對(duì)填充劑煤、主導(dǎo)煤進(jìn)行確定，最終確定出可行性比較強(qiáng)的配煤方案。該原理對(duì)配合煤中單種煤膠質(zhì)體的軟化空間、溫度區(qū)間的適宜性提出了要求，這有助于配合煤于高溫?zé)捊怪刑幱诹己玫乃苄誀顟B(tài)，促使焦炭質(zhì)地更為均與，表面更為光滑細(xì)膩，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更強(qiáng)。當(dāng)前，在該配煤原則的支持下，運(yùn)用廣泛程度比較高的有“J法”配煤技術(shù)，該技術(shù)具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和可操作性，常常作為最佳配煤方案中的核心內(nèi)容出現(xiàn)。

1.2 共炭化原理

共炭化是指將某些非煤類(lèi)的黏合劑，比如橡膠、瀝青、有機(jī)渣油以及瀝青等加入到煤中，開(kāi)展炭化操作，其中加入黏合劑的主要作用是為了使煤炭的結(jié)焦性得到提高。共炭化原理指的是在運(yùn)用黏結(jié)性比較弱的煤炭時(shí)，黏結(jié)劑的使用可以在提高煤炭黏結(jié)性的同時(shí)，對(duì)煉焦煤過(guò)程中的廢棄物進(jìn)行充分循環(huán)利用，從而達(dá)到對(duì)資源的節(jié)約以及對(duì)環(huán)境問(wèn)題的有效解決。當(dāng)前，在共炭理論的合理支持下，全球各個(gè)國(guó)家的焦化企業(yè)都在很大程度上提高了對(duì)煤炭方案研究、改進(jìn)工作的重視程度。實(shí)踐研究證明，將適量的非煤黏結(jié)劑運(yùn)用到配煤工作中，不僅可以對(duì)煤炭的結(jié)焦性進(jìn)行改善，還能夠確保煤氣等化工產(chǎn)品產(chǎn)量的提高。

1.3 互換性配煤原理

該原理最早是由一名名為城博的日本人提出的，其將煤自身所含有的有機(jī)質(zhì)分為兩個(gè)部分，即纖維質(zhì)組分和黏結(jié)組分，并指出理想強(qiáng)度焦炭的提煉，必須對(duì)配合煤中纖維組分和黏結(jié)組分的比例進(jìn)行適當(dāng)控制，且保持纖維組分要比黏結(jié)組分的強(qiáng)度大一些。在互換性配煤原理的支持下，當(dāng)配煤黏結(jié)性相對(duì)較強(qiáng)的情況下，可以加入適量的焦粉和無(wú)煙煤，這有助于煤炭質(zhì)量的提高。另外，在煤質(zhì)相同、不加入黏合劑的情況下，為了使煤炭質(zhì)量得到一定保障，加入焦炭的細(xì)度就要達(dá)到一定程度。

2 主要煤種以及配煤原則介紹

2.1 幾種主要煤種的成焦特性介紹

在日常的煉焦配煤工作中，比較常見(jiàn)的煤種可以分為四種，即肥煤、貧煤、瘦煤以及焦煤，總體上來(lái)講，焦煤具有最好的結(jié)焦性，在加熱的過(guò)程中，其可以產(chǎn)生更多穩(wěn)定性較強(qiáng)的膠質(zhì)體，并且焦炭產(chǎn)品一般都具有較高的強(qiáng)度，裂紋也比較少，因此，質(zhì)量相對(duì)來(lái)講是最好的。與焦煤相比，肥煤的優(yōu)勢(shì)在于其在加熱的過(guò)程中往往或產(chǎn)生非常多的流動(dòng)性膠質(zhì)體，劣勢(shì)在于成焦之后常常會(huì)出現(xiàn)較多的裂紋，因此，在現(xiàn)實(shí)中比較適宜于和主焦煤聯(lián)合使用。瘦煤在加熱的過(guò)程中生出的膠質(zhì)體相對(duì)來(lái)講是比較少的，其具有焦塊大、焦塊強(qiáng)度較低的特點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)中不適宜單獨(dú)使用。貧煤是基本不會(huì)在加熱過(guò)程中生出膠質(zhì)體的一種煤，其在配煤煉焦中只能充當(dāng)輔助用煤[1]。

2.2 配煤的意義及原則

對(duì)煤種進(jìn)行分析可以總結(jié)出，焦煤是煉焦配煤的理想煤種。然而，我國(guó)是一個(gè)煤炭資源分布極其不平衡的國(guó)家，近些年來(lái)，在巨額生產(chǎn)成本以及環(huán)境問(wèn)題的壓力下，焦煤產(chǎn)量水平一直停步不前，當(dāng)前，依靠焦煤對(duì)煤炭進(jìn)行生產(chǎn)已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)。在這種形勢(shì)下，混合煤快速產(chǎn)生并成為煤炭生產(chǎn)的重要材料。運(yùn)用混合煤生產(chǎn)煤炭，可以確保各個(gè)煤種之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而使煤炭資源的高效運(yùn)用成為現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而達(dá)到煉焦副產(chǎn)品以及提高焦炭質(zhì)量的主要目的。煉焦配比遵循的主要原則有。首先，焦炭的質(zhì)量應(yīng)達(dá)到冶金用焦的相關(guān)質(zhì)量要求，即焦炭硫的含量應(yīng)<1%，磷的含量應(yīng)在0.03%以下，焦炭的粒度應(yīng)控制在30 mm～60 mm，灰度、水分的含量應(yīng)越低越好；除此之外，在炭化最后階段，煤的收縮度應(yīng)足夠好，從而避免成焦后由膨脹壓力過(guò)大而引發(fā)的爐體損壞以及推焦困難問(wèn)題的發(fā)生。其次，還應(yīng)將生產(chǎn)成本考慮在內(nèi)，在確保焦炭整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量采用本地的煤種，并減少對(duì)高品質(zhì)煉焦煤的運(yùn)用，適當(dāng)情況下，可以多加入一些黏結(jié)性比較弱的煤種；除了這些，還應(yīng)將企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)需求考慮在內(nèi)，比如在需要的煉焦煤產(chǎn)品產(chǎn)量增大時(shí)，可以選擇加入一些揮發(fā)性較強(qiáng)的分煤。

3 煉焦配合煤的相關(guān)質(zhì)量要求

煉焦配合煤是生產(chǎn)煤炭的重要材料，其質(zhì)量指標(biāo)主要包含以下五個(gè)方面內(nèi)容。第一、水分。適宜的水分含量與焦炭質(zhì)量的提高、產(chǎn)量的增大以及焦?fàn)t壽命的延長(zhǎng)有著直接聯(lián)系。水分汽化可以促使熱量充分地傳遞到煤料。通常情況下，入爐煤料中水分含量一般控制在7%～10%。第二、灰分。在實(shí)際的煉焦配煤生產(chǎn)中，配合煤中所含有的灰分是直接傳遞到焦炭中去的，灰分的含量一般控制在9.25%左右。第三、硫。配合煤中的硫物質(zhì)主要分布在硫酸鹽、硫化合物以及黃鐵礦中，且大多數(shù)硫都?xì)埩粲诮固績(jī)?nèi)部。配合煤中硫分一般<1.05，從而對(duì)焦炭的質(zhì)量進(jìn)行確保。第四、揮發(fā)分。配合煤中的揮發(fā)分是確保煤氣以及其他化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)出率的決定性因素，一般情況下，揮發(fā)分主要限制在24%～30%，這對(duì)于提高焦炭的強(qiáng)度至關(guān)重要。第五、黏結(jié)性。黏結(jié)性也是影響煤炭產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，具體來(lái)講，Y值一般應(yīng)在16 mm～20 mm，G值應(yīng)在58 mm～71 mm，從而使焦炭的黏結(jié)性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)指標(biāo)。

4 配煤控制方法介紹

4.1 堆料、取料的原則以及質(zhì)控方法

在堆料過(guò)程中，把不同煤種按照種類(lèi)堆放起來(lái)是首要步驟，為了確保該步驟的合理進(jìn)行，可以將煤質(zhì)相近程度比較高、自身穩(wěn)定性比較好、運(yùn)用比較普遍的煤種按照平鋪直取的方法開(kāi)展取煤操作。將某些特殊煤種運(yùn)用細(xì)化管理的方式使其分類(lèi)更為細(xì)致，在現(xiàn)實(shí)中，煤餅應(yīng)以煤質(zhì)為依據(jù)進(jìn)行分質(zhì)堆放。分類(lèi)分級(jí)、同質(zhì)同類(lèi)堆放都可以達(dá)到便捷配煤工作和采樣的目的。另外，在長(zhǎng)時(shí)間的堆放中，煤料很容易就會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)而變質(zhì)，這是因?yàn)樗衷黾拥木壒?，所以，在?duì)煤料進(jìn)行取樣的過(guò)程中，應(yīng)盡可能做到存新用舊，從而確保庫(kù)存的舊煤料在其變質(zhì)之前得到消耗，這還可以降低煤料的倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用。在現(xiàn)實(shí)的操作中，應(yīng)合理運(yùn)用工業(yè)全分析的方法開(kāi)展煤炭質(zhì)量控制工作，并且還應(yīng)運(yùn)用逐步煤巖把關(guān)的方法，從而避免不同級(jí)別、類(lèi)別以及質(zhì)量水平原煤胡亂堆放問(wèn)題的發(fā)生，方便配煤工作的順利開(kāi)展。煤類(lèi)區(qū)分方法所運(yùn)用的原理是憑借顯微光度對(duì)煤靜質(zhì)組的反射率進(jìn)行測(cè)算，并根據(jù)反射率的范圍對(duì)煤進(jìn)行巖相分析，進(jìn)而對(duì)煤種進(jìn)行劃分[2]。

4.2 配煤方案的有效確定

配煤方案的制定是以煤源調(diào)查為首要環(huán)節(jié)的，通過(guò)對(duì)煤源進(jìn)行調(diào)查，實(shí)現(xiàn)對(duì)附近煤礦的煤種產(chǎn)出、地理位置、煤炭生產(chǎn)能力、運(yùn)輸條件以及生產(chǎn)技術(shù)等信息的有效掌握，并運(yùn)用所掌握的信息對(duì)煤源的供應(yīng)成本以及供應(yīng)量等內(nèi)容進(jìn)行綜合考慮。然后，對(duì)采樣計(jì)劃進(jìn)行制定，分析煤樣自身的煤質(zhì)，主要包含全硫測(cè)定、巖相分析以及黏結(jié)性測(cè)定等內(nèi)容。在此之后，在分析煤測(cè)定結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)配煤原則、經(jīng)驗(yàn)以及煉焦的日常生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)配煤方案進(jìn)行初步制定。最后，依據(jù)所制定的配煤方案開(kāi)展焦?fàn)t實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)配煤原則以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)配煤方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)地調(diào)整和優(yōu)化。以大范圍的焦?fàn)t實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，專(zhuān)業(yè)人員可以開(kāi)展模擬配料計(jì)算操作，計(jì)算出各種煤種的配比含量，最終對(duì)最佳配煤方案進(jìn)行確定。除此之外，在日常的生產(chǎn)中，煤種在不同時(shí)間下所具備的物理質(zhì)量是不相同的，因此，應(yīng)強(qiáng)抓新進(jìn)煤的把關(guān)工作，這不僅需要對(duì)新進(jìn)煤檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定，還需要實(shí)施一定的測(cè)算工作，在配煤條件發(fā)生明顯變化的情況下，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行校正，從而使焦煤、原煤質(zhì)量得到普遍提高。

5 煉焦配煤工藝流程

將多種單種煤按照一定的配合比例最終形成混合煤的實(shí)現(xiàn)是以精確、適宜的工藝流程為基礎(chǔ)的。為確保煉焦配煤工作的順利進(jìn)行，常用的煉焦配煤工藝流程如下。首先，依據(jù)先配后粉工藝流程開(kāi)展。按照規(guī)定的配合比把先前準(zhǔn)備的單種煤配合以后，再對(duì)其實(shí)施粉碎操作。由于該工藝流程具備布置緊湊、簡(jiǎn)單、黏結(jié)性較好以及涉及設(shè)備較少的優(yōu)點(diǎn)，其已經(jīng)被我國(guó)焦化廠廣泛采用。然而，該流程也具有一定的缺陷性。比如，其不能?chē)?yán)格依照煤種要求對(duì)粉碎度進(jìn)行控制。其次，可以采用分組粉碎的方法。根據(jù)單種煤多樣化的性質(zhì)對(duì)細(xì)度粉碎方法進(jìn)行選擇，然后再開(kāi)展混合操作。該工藝流程具有操作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、所需粉碎機(jī)設(shè)備數(shù)量多以及脫離混合設(shè)備難以獨(dú)立進(jìn)行的缺點(diǎn)，因此，在對(duì)配料進(jìn)行混合之前，應(yīng)對(duì)單種煤的粒度進(jìn)行確保，使其保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。最后，選擇性粉碎工藝流程。根據(jù)不同的單種煤、巖相組成硬度，在粉碎的過(guò)程中，應(yīng)合理將其和篩分結(jié)合在一起，然后再對(duì)篩上物質(zhì)實(shí)施粉碎處理操作。

6 結(jié)語(yǔ)

煉焦配煤技術(shù)的有效運(yùn)用對(duì)于焦炭生產(chǎn)效率的提高具有很強(qiáng)大的促進(jìn)意義。伴隨著人們生活品質(zhì)的日益提升，其對(duì)煤炭質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。煉焦配煤技術(shù)作為一項(xiàng)新型的煉煤技術(shù)，可以在很大程度上提升焦煤的質(zhì)量水平，并且還可以達(dá)到對(duì)資源的高效運(yùn)用。因此，當(dāng)代的煤炭企業(yè)應(yīng)積極運(yùn)用煉焦配煤技術(shù)，從而使其發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢(shì)。