基于煤岩学探讨兰炭在炼焦配煤的适合度

基于煤岩学探讨兰炭在炼焦配煤的适合
度
摘要：近年来，随着高质量的煤质煤质煤质煤质煤质矿质的消费和减少，使用低碳煤质矿质变得越来越重要，但低煤煤质矿质在高温、水、高挥发性、直接燃烧中的高效转化和清洁利用产生了大量硫化物和粉尘采用低温干馏法将低品位煤转化为局域网煤，同时生产煤焦油和气体，可以实现低品位煤向固体、液体和气体状态的高效转化，提高低品位煤的附加值，是实现低品位煤高效利用的有效途径与此同时，在某些应用中，将原煤改为木炭，从而使煤变得更清洁，是防治全球气候观测系统、减少污染和改善环境状况的有效手段。

因此，煤炭高效转化不仅是煤炭资源高效转化的一部分，也是我国煤炭清洁转化、污染防治和环境改善的重要举措。

关键词：煤岩学；兰炭；炼焦配煤
引言
我国褐煤和长焰煤的储量巨大，但是这类低阶煤含水量较高、发热量较低，不适宜长距离运输。

为了更好地利用这些资源，国内开展了一系列改善低阶煤煤质、提高其加工利用适用性的提质工艺和过程的研究。

长焰煤的低温干馏热解已实现产业化。

根据市场经济的规则，只有将低温干馏所产生的气、液和固三种产品都变为在市场能够流通的商品，并让这些商品总的销售价格超出提质工艺所需的总费用，才能真正推广长焰煤的低温干馏热解。

国内已经有了成熟的工艺利用煤气和焦油，并达到充分发挥其价值；兰炭利用方面，则可以用其制备洁净型煤或型焦燃料、电石，作为水处理剂、钢铁冶炼烧结料等。

为了进一步拓展兰炭应用范围、降低炼焦成本、扩大炼焦资源，有学者尝试在40kg小焦炉添加兰炭配煤炼焦，研究其对焦炭质量及生产的影响，结果表明，通过合理调整原有基础配煤结构，配入不超过2%的兰炭仍可以保持焦炭质量，可一定程度降低焦炭生产成本。

1兰炭生产工艺
在空气或稀有气体绝缘条件下，在600 c至700 c温度下热解和蒸馏产生的
固体产物称为lambda(也称为半焦)。

木炭具有固定碳含量高、化学活性高、热量高、灰分低、硫含量低、挥发性低等优点，面积大、孔隙率高。

目前，低温干柴
煤的制备工艺有:大连理工大学褐煤热解(DG热解工艺)、aostrataciukprocessor
热解(ATP热解工艺)、ruthie三段炉热解工艺和干蒸馏热解工艺这些热解方法对
进料煤颗粒大小有要求。

2根据兰炭生产工艺流程设置主要控制和监测方案
⑴选煤系统:原料选煤系统和焦炭研制阀根据原料数量、研制报告和研制情况，建立停机时间自动化控制器，采用变频调节，并结合传动带工作状态实现远
程传输控制和显示，现场红外视频控制器控制情况，防止三次违规行为。

2)焦化
系统:炭化炉、气体净化系统的设备和管道采用自动监测系统控制温度、压力、
流量、液面等参数。

包括温度t、炉顶p气体压力和炭化炉各部位l气体流量，
建立现场和远程显示，设定警告阈值；A/O气体风扇开关状态和p炉顶压力进行PID调节和气流控制。

3)气体净化系统:在碳炉出口的燃气管道安装在线氧含量检
测器，设定氧气含量两级警告限值，自动连接至气体出口截止阀，防止气体管
路泄漏后氧气限值超出时发生爆炸危险，同时p传导压力建立现场和远程显示并
设定警告限值。

气体净化系统配有相应的气体分散取样装置，进行现场取样，
进行窑炉启停防爆试验，并与在线氧气含量分析仪进行比较，以避免过量燃烧引
起的爆炸燃气风机启停采用变频调速PLC控制系统、A/O风机启停开关、润滑油
温度八级设置现场和远程显示及报警阈值，实现联锁将激光氧含量检测仪安装在
电动葫芦采集器的进口管路中，实时检测氧气含量；与此同时，对o气体氧含量、电瓶采集器中隔离箱的t温度、进出电瓶采集器中气体的t温度以及p压力的上
下限值应给出两级报警，并实现自动联锁⑷煤矸石储罐区:液位v规定警告限值
分为上下两级，以避免危险化学品排放事故。

5)气藏区:对涉及危险产品的所有
储存装置的温度、压力和液面设置两级报警限制，并在气藏液面v和气体出口压
力调节阀之间实现自动联锁。

6)工艺循环水系统p、温度t、开关A/O的所有压
力现场和远程显示。

(7)控制室应位于爆炸区之外。

3热解实验
采用HYLZ-2型铝甑低温干馏炉实施干燥脱水、轻微热解、强烈热解，共取7
个样品。

将3kg产于鄂尔多斯盆地神府-东胜煤田的长焰煤在粉碎机过筛后，放
入60℃烘箱中烘烤2h取出，在空气中冷却装入塑封袋并放入干燥皿中作为起始
样备用。

在每次新实验开始时，加入甑中的起始样均为70.0g。

将起始样按
5℃/min恒速从20℃升至245℃后，取作干燥脱水样；将起始样按5℃/min恒速
从20℃升至245℃后停留5min，再从245℃升至460℃后立刻终止反应，取作轻
微热解样；将起始样经过干燥脱水阶段和轻微热解后，在460℃恒温5个不同停
留时间（分别为20min、60min、120min、200min、320min），取作5个强烈热解样。

按GB/T6948—2008《煤的镜质体反射率显微镜测定方法》将8个样品（包括
起始样）制备成光学片做镜质体反射率测试。

4兰炭在炼焦配煤
4.1全面布局煤气深加工高附加值产业链
目前，在神木煤炭工业的三大产品中，木炭是电石、硅铁、钢铁和其他原材
料以及生计取暖；煤焦油用于轻氢油、烷基油和润滑油等油中，实现了高附加值
的转化用途；大部分气体直接转化为热能和电能，作为低增值燃料，随着三大绿
色能源产业，即光电、风力和水力发电的迅速发展，能源消耗超过在这种情况下，我们必须改组煤气化工业和大量使用木炭和焦粉废气，建议扩大现有的甲醇、LNG、萘和特种油设施，以生产甲醇和油料，继续向产品方向深入发展形成4500
万吨/公顷的木炭及相应的化学产业链后，不仅将坚定地巩固神的木炭地位，而
且还将坚定地巩固以榆林煤和神的木材为基础的特种油棒国家能源和化学的核心。

4.2不适合参数
随着干馏程度加深，样品到安宁公司配煤区的距离由d0=2.96增大到
d7=14.51，判定起始样和干燥脱水样是最适合炼焦配煤的，因为这两个样品离合
适的配煤炼焦区距离最小；强烈热解阶段的后几个样品已经完全不适合炼焦配煤，因为这些样品离合适的配煤炼焦区距离越来越远。

即起始样的距离（d0=2.96）
最小，最适合炼焦配煤；低温干馏结束样的距离（d7=14.51）最大，最不适合炼
焦配煤。

在460℃恒温320min得到的兰炭到安宁公司配煤区的距离是烘过长焰煤（起始样）距离的4.9倍（14.51/2.96=4.9），而在460℃恒温320min得到的兰炭到各国常用配煤区的距离是烘过长焰煤（起始样）距离的7.7倍
（14.71/1.9=7.7），这解释了未提质低阶煤的配入量是兰炭配入量的5~6倍的原因，更进一步证实煤岩炼焦配煤理论需要所有参配煤不只是符合煤变质程度的要求，煤中各显微组分含量的合理配比也需要得到满足。

结束语
低温干馏过程中，轻微热解阶段镜质体反射率升高最快，其次是干燥脱水阶段，最慢的是强烈热解阶段。

配煤炼焦不适合度的比较证实低温干馏可以提质，但生产出的兰炭却达不到配煤炼焦的科学要求。

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