煉焦工藝及用煤技術(shù)發(fā)展分析

單傳俊

山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司 山東濟(jì)南 250000

1 煉焦工藝概述

目前，依據(jù)煤化程度，我國(guó)煤炭資源包括焦煤、氣煤以及黏煤等類型，通稱煉焦煤，在傳統(tǒng)煉焦行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。此外通過室式焦?fàn)t萃取而成的焦化煤種由于其黏結(jié)性較差，統(tǒng)稱為非焦煤。伴隨工業(yè)化煉煤技術(shù)的發(fā)展，煉焦技術(shù)也在不斷進(jìn)步，不斷取得更大的突破，工藝水平較前期有較大的提升。借助焦?fàn)t設(shè)備的發(fā)展和焦化技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)煉焦技術(shù)和工藝已不斷趨于成熟，逐漸推廣應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，有利于改善焦煤緊缺的現(xiàn)狀。

煉焦技術(shù)主要包括土焦及機(jī)焦兩大方面，分別占據(jù)5%-12%和88%-95%。其中機(jī)焦包括頂裝煉焦和搗固煉焦兩方面[1]，頂裝煉焦洗精煤經(jīng)配合、粉碎后由爐頂?shù)难b煤孔裝入焦?fàn)t炭化室，搗固煉焦洗精煤經(jīng)配合、粉碎及搗固成煤餅后由機(jī)側(cè)爐門裝入焦?fàn)t炭化室，煤料進(jìn)入煉焦?fàn)t分解為焦?fàn)t煤氣和煤焦油，最后經(jīng)熄焦作業(yè)后生成焦炭，完成整個(gè)煉焦工藝流程。

2 煉焦工藝及用煤技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的實(shí)踐

2.1 配型煤煉焦技術(shù)

配型煤煉焦[2]是在煉焦裝爐煤料中按一定比例配入成型煤料進(jìn)行煉焦的技術(shù)。配型煤技術(shù)可減小配型煤粒間的間隙，有助于改善煤料的黏結(jié)性，從而可多配用弱黏結(jié)性或適量配入非黏結(jié)性煤。

目前工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的配型煤煉焦技術(shù)主要包括新日鐵法和住友法兩種方法。新日鐵法是粉煤和成型煤采用同樣的配比，其基本流程如下：首先取出30%經(jīng)過配合、粉碎的裝爐煤并用黏結(jié)劑成型制成型煤，然后與其余70%的裝爐煤混合裝爐煉焦。此技術(shù)流程較簡(jiǎn)單，容易在原有的備煤處理車間改建。住友法是由非煉焦煤或弱黏結(jié)性煤?jiǎn)为?dú)添加黏結(jié)劑制成型煤，然后按比例再配合到粉碎后的黏結(jié)性煤中一并裝爐煉焦。此法可多用一些弱黏結(jié)性煤，在同樣的原料煤配比條件下，由于弱黏結(jié)性煤的集中成型使用，使得住友法較新日鐵法對(duì)于改善煤料的結(jié)焦性能效果更好一些。

2.2 無(wú)回收煉焦技術(shù)

無(wú)回收焦?fàn)t也稱熱回收焦?fàn)t，是20世紀(jì)60年代首先在美國(guó)推出的一種環(huán)保型的煉焦新技術(shù)。其主要特點(diǎn)是在煤的煉焦過程中只生產(chǎn)焦炭而不回收化學(xué)副產(chǎn)品和焦?fàn)t煤氣，基本上也不排放其他污染物，而是在煉焦過程中把產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品及煤氣等在焦?fàn)t內(nèi)通入適量空氣使其完全燃燒，用燃后所產(chǎn)生的高溫廢氣來發(fā)電或產(chǎn)生蒸汽供動(dòng)力用。

無(wú)回收焦?fàn)t主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）煉焦工藝流程簡(jiǎn)單。

（2）無(wú)污水和苯等排放。

（3）因焦?fàn)t生產(chǎn)時(shí)爐內(nèi)為負(fù)壓，所以生產(chǎn)無(wú)煙塵泄露。

（4）廢熱得到利用送去發(fā)電。

（5）一次建設(shè)投資少。

2.3 干熄焦技術(shù)

干熄焦指的是將焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭通過惰性氣體在干熄爐內(nèi)進(jìn)行熄滅操作，并對(duì)熄滅時(shí)的熱量進(jìn)行回收。一般情況下，通過惰性氣體所回收的熱量通過余熱鍋爐將水加熱至蒸汽，并通過汽輪機(jī)帶到發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。高溫惰性氣體與水熱交換后低溫氣體利用繼續(xù)循環(huán)利用進(jìn)入干熄爐內(nèi)再與紅焦進(jìn)行熱交換[3]。在此往復(fù)作用下，最終焦炭的溫度被冷卻至200℃以下。

基于干熄焦工藝對(duì)焦炭進(jìn)行熄滅操作時(shí)，空氣中的氧氣與焦炭反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳在高溫的作用下又被還原為一氧化碳。隨著干熄焦工藝的不斷進(jìn)行，在焦炭的熱作用下會(huì)生產(chǎn)一氧化碳、氫氣以及甲烷等氣體，存在極大爆炸隱患。為了確保干熄焦工藝的安全性常通過向循環(huán)氣體中注入惰性氣體氮?dú)庀♂屢兹家妆瑲怏w的濃度或注入適量的空氣將易燃易爆氣體充分燃燒，進(jìn)而降低爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

簡(jiǎn)單的說，干熄焦工藝在提升焦炭強(qiáng)度的同時(shí)降低焦炭的反應(yīng)性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中可通過合理、適當(dāng)?shù)呐淙躔そY(jié)性煤獲得高質(zhì)量、高性能的焦炭。與濕熄焦工藝相對(duì)較而言，干熄焦工藝避免由于噴水的急速冷卻導(dǎo)致焦炭?jī)?nèi)存在應(yīng)力集中的現(xiàn)象。此外，干熄焦工藝對(duì)焦炭具有保溫功能，能夠進(jìn)一步提升焦炭的成熟度。

2.4 煤預(yù)熱技術(shù)

煤在裝爐前用氣體載熱體或固體載熱體快速加熱到150℃-250℃，再裝入煉焦?fàn)t中煉焦，稱為煤預(yù)熱煉焦。通過煤預(yù)熱煉焦可以擴(kuò)大煉焦煤源、改善焦炭質(zhì)量、增加焦?fàn)t的生產(chǎn)能力、降低能耗和減少環(huán)境污染。

煤預(yù)熱煉焦技術(shù)在不降低焦炭質(zhì)量的前提下，可多配用弱黏結(jié)煤。預(yù)熱煤煉焦所得焦炭的反應(yīng)性變化不大，但反應(yīng)后強(qiáng)度明顯提高，配合煤質(zhì)量愈差，預(yù)熱煤煉焦對(duì)提高焦炭質(zhì)量的效果愈明顯。由于煤預(yù)熱大多采用效率較高的沸騰爐等流態(tài)化熱交換設(shè)備，使預(yù)熱煤煉焦比傳統(tǒng)的濕煤煉焦耗熱量降低4%左右。同時(shí)，煤預(yù)熱煉焦采用密閉的裝爐系統(tǒng)，取消了平煤操作，消除了平煤時(shí)帶出的煙塵，減少了空氣污染。

2.5 配煤粉碎技術(shù)

焦炭質(zhì)量會(huì)受到諸多方面的影響，比如說美料的粒度，就回到之焦炭的質(zhì)量受到影響，當(dāng)前矛盾在于黏結(jié)性比較好的發(fā)分煤不管是高中低那個(gè)都是十分容易破碎，但是黏結(jié)性比較差的發(fā)分煤之中高揮發(fā)分煤以及惰性成分比較多發(fā)分煤不容易破碎，最為理想的情況是也是工業(yè)生產(chǎn)過程中最為理想的情況是惰性成分中細(xì)粉碎，并且黏性成分不容易破碎，為了解決該問題，就會(huì)應(yīng)用較為先進(jìn)的方案在當(dāng)前基礎(chǔ)上來發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

煉焦技術(shù)是保障我國(guó)鋼鐵業(yè)持續(xù)長(zhǎng)久發(fā)展的重要技術(shù)，焦炭是高爐冶煉不能替代的原燃料。我國(guó)的煉焦煤資源越來越匱乏，對(duì)我國(guó)未來煉焦產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有著不利影響，也對(duì)我國(guó)鋼鐵業(yè)的整體發(fā)展形成一定阻礙。伴隨優(yōu)質(zhì)煉焦煤儲(chǔ)量的降低，煉焦工藝逐漸得到重視，焦化行業(yè)對(duì)于煉焦工藝的不斷改善促使著煉焦企業(yè)整體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。除了繼續(xù)優(yōu)化傳統(tǒng)工藝之外，還應(yīng)當(dāng)積極尋求可代替常規(guī)工藝的非焦煤煉焦新技術(shù)，擴(kuò)大煉焦用煤資源，為我國(guó)鋼鐵業(yè)的持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。