常规焦炉上的完全型煤炼焦_张玉君
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Abstract： The advantages of briquette coking technology are analyzed after making a brief introduction about its development at home and abroad，such as sharply improving types of coking coal，some of them were not suitable for coking previously，shortening coking time，decreasing moisture of coking coal and coke powder yield． However，there are also some shortcomings，such as lower production capacity，poor coal adaptability，serious environmental polution and unstable product quality． In order to resolve those problems，research complete briquette coking in normal coke oven as well as its technical process． Emphasize its economic benefits and feasibility． The results show that this coking technology could improve proportion of non-caking coal，which is attributed to high quality coke and lower coking cost． Key words： briquette coking； coke quality； proportion of blending coal； normal coke oven； complete briquette coking； non-caking coal
张玉君等： 常规焦炉上的完全型煤炼焦
分煤氧化而产生热量。因此，在常规焦炉中不粘煤 配入量应 保 证 配 煤 有 足 够 的 挥 发 分，依 据 煤 质 情 况，比例为 20% ～ 40% 。 4． 2 提高全焦率
4 经济意义与技术可行性
4． 1 不粘煤的配入比例 目前常规焦炉的配煤中，不粘煤只起瘦化剂的
作用，配入比例一般为 5%。“九五”攻关项目———山 西晋城三八型焦厂以及河南某型焦厂的生产经验 表明，在 型 煤 炼 焦 技 术 中，无 烟 煤 等 的 配 比 可 达 50% 左右，大大节省了肥煤、主焦煤的使用量。但常 规焦炉与传统型煤炼焦焦炉不同，加热完全依靠煤 中挥发分 产 生 的 焦 炉 煤 气。若 配 煤 挥 发 分 低 于 20% ，焦炉可能因为热量不足而不能正常生产。传 统的型煤炼焦焦炉可以通过鼓入过量空气，使少部
焦工艺。在煤料入炉前，先将原料煤经配料、粉碎、 混合搅拌、成 型 及 干 燥 处 理 后，将 煤 粉 加 工 成 粒 度 均匀并具有一定强度的型煤，再入焦炉焦化。该工 艺首先在山西省某型焦示范厂应用，型焦产品达到 当时的二级冶金焦标准，并于 2000 年 11 月通过国 家科技部验收。型煤炼焦技术近年来在山西、河南 等地开始应 用，主 要 产 品 为 冶 金 焦 和 铸 造 焦，但 产 量都不大，主 要 炉 型 为 竖 炉 和 斜 底 炉，近 年 来 也 出 现了隧道式焦炉。
将无 烟 煤、不 粘 煤、弱 粘 煤、焦 粉 等 先 进 行 粉 碎，然后按比例与主焦煤、肥煤等煤种进行配料，配 合好的原 料 再 经 过 粉 碎、添 加 粘 结 剂 并 混 合 搅 拌， 经过搅拌后的原料用成型机成型，型煤利用焦炉余 热进行热力干燥后装炉，利用现有的常规焦炉经过 干馏即得到粒度、形状均一的块状型焦。完全型煤 炼焦工艺流程如图 1 所示。
首先炼焦 前，所 有 原 料 都 经 过 成 型，因 此 入 炉 煤都是粒度均匀的块状，避免入炉时产生扬尘。其 次由于焦粉、不粘煤以及弱粘煤的挥发分中的焦油 含量比主焦煤和肥煤低，因此焦炉煤气的回收净化 更容易，燃 烧 更 完 全，尾 气 中 的 污 染 物 含 量 更 低。 由于焦粉、不 粘 煤 和 弱 粘 煤 的 大 量 使 用，许 多 焦 化 厂可以就近取材，在一定程度上减少了购买原料的 长途运输费用。
收稿日期：2012 － 02 － 15 责任编辑：宫在芹 作者简介：张玉君（ 1963—） ，男，山东青州人，高级工程师。1985 年毕业于中国矿业大学选矿工程专业，长期从事粉煤成型和型煤炼焦方
面的教学与科研工作。 引用格式：张玉君，万立平，毕研科，等． 常规焦炉上的完全型煤炼焦［J］． 洁净煤技术，2012，18（ 2） ： 99 － 101．
图 1 完全型煤炼焦工艺流程
3． 2 优 点 3． 2． 1 提高焦化行业设施利用率
目前采用常规炼焦工艺的焦化厂都有完整的 配煤、装炉、焦化和煤气回收净化系统，若采用完全 型煤炼焦 工 艺，仅 需 要 对 原 有 配 煤 系 统 稍 加 改 造，
《洁净煤技术》2012 年第 18 卷第 2 期
煤炭燃烧
从长远看，在 未 来 很 长 一 段 时 间 内，焦 炭 将 是 中国冶金行业和其它行业所必需的基础原料。由 于完全型煤炼焦技术可以在型煤中配入大量焦粉、 不粘煤和弱 粘 煤 炼 焦，可 以 显 著 降 低 主 焦 煤、肥 煤 等优质原料煤的使用比例，对紧缺的煤种起到保护 作用，使煤炭资源的利用更加合理。 3． 2． 4 有利于环境保护
ZHANG Yu-jun，WAN Li-ping，BI Yan-ke，LI Hui，GUI Peng
（ School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining and Technology （ Beijing） ，Beijing 100083，China）
许多型焦厂都缺少基本的煤气回收和净化系 统，荒煤气 直 接 燃 烧，燃 烧 后 的 尾 气 中 污 染 物 含 量 高，且剩余 煤 气 未 加 利 用 就 直 接 排 放，对 环 境 造 成 严重污染非常严重。 1． 4 型焦质量参差不齐
受工艺限 制，大 部 分 型 焦 厂 的 产 品 质 量 较 差。 主要体现 在 型 焦 的 抗 碎 强 度 偏 低、反 应 活 性 太 高， 无法在冶金高炉上使用。这也是目前型焦无法推 广的重要原因。
炼焦周期为 8 ～ 10 h。 2． 3 降低焦粉产率
由于完全型煤炼焦采用成型后再炼焦的工艺， 生产出的焦 炭 是 粒 度、形 状 均 匀 的 焦 块，焦 粉 产 率 大大低于 常 规 炼 焦 工 艺，而 且 用 户 可 以 直 接 使 用， 不需要再对焦炭进行破碎加工，避免二次焦粉的产 生，从而避免破碎焦炭带来的能耗问题。
并增加必要的混合搅拌、成型及干燥系统。与新建 同等规模的型焦厂相比，在常规焦炉上实现完全型 煤炼焦则可以只建设型煤生产线而不用建造焦炉， 从而节约大量资金。 3． 2． 2 降低能耗
常规焦炉的煤气燃烧室排放的尾气温度高达 1300 ℃ ，经过蓄热室回收余热后排放的尾气温度仍 在 250 ℃ 以上，这部分尾气所含热量在常规焦炉系 统上基本不回收，而采用完全型煤炼焦工艺后可以 将这部分余热回收用来干燥成型后的型煤。由于 型煤是经过干燥以后才装炉炼焦，首先其水分比常 规炼焦时要低 4% 左右，与常规炼焦相比，就省去了 蒸发 4% 的这些水分所需要的热量。而且由于完全 型煤炼焦的 炼 焦 周 期 短，缩 短 了 加 热 时 间，在 一 定 程度上也降低了能耗。 3． 2． 3 资源利用更加合理
DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2012.02.021
煤炭பைடு நூலகம்烧
常规焦炉上的完全型煤炼焦
张玉君，万立平，毕研科，李 卉，桂 鹏
（ 中国矿业大学（ 北京） 化学与环境工程学院，北京 100083）
摘要：简单介绍了型煤炼焦技术在国内外的发展情况。分析了型煤炼焦的优点，包括提 高了非主流炼焦煤种的利用量； 在降低入炉煤水分的同时，缩短了炼焦周期，降低了焦粉产 率。但型煤炼焦也存在诸多问题，主要包括炉型小且适应性差，炼焦过程中对环境的污染严 重，产出的炼焦产品质量不稳定。为了解决上述问题，研究了常规焦炉上的完全型煤炼焦技 术。介绍了该工艺的流程，重点分析了其经济意义与技术可行性。结果表明： 完全型煤炼焦 可以提高不粘煤的配入比例，从而直接提高焦炭产量。在降低入炉煤成本的情况下，提高了 焦炭品质。
关键词：型煤炼焦； 焦炭质量； 配入量； 常规焦炉； 完全型煤炼焦； 不粘煤
中图分类号：TQ520． 62； TD849 + ． 4
文献标识码：A 文章编号：1006 － 6772（ 2012） 02 － 0099 － 03
Complete briquette coking in normal coke oven
型煤炼焦技术始于国外，主要目的是为了解决 原料煤短缺的问题。目前国外较常用的炼焦技术 有日本 的 DKS 法、美 国 的 FMC 法 及 罗 马 尼 亚 的 ICEM 法，代表炉型为斜底炉和底开门的箱式炉，主 要原料为不粘煤或弱粘煤。其型焦产品可部分取 代常规冶金焦炭。
在中国，型煤炼焦技术的最初目的是解决优质 炼焦煤来源紧张的问题。1999 年，中国矿业大学（ 北 京） 型煤研究设计所研究出采用冷压成型的型煤炼
3 常规焦炉上的完全型煤炼焦技术
常规焦炉是指目前普遍应用的大型顶装机焦 炉和侧装捣固机焦炉。常规焦炉中提高不粘煤或 弱粘煤配煤比例的手段主要有捣固炼焦和配煤炼 焦，其原理是提高了装炉煤的堆密度。传统装炉手 段的入炉煤堆密度一般为 0. 70 g / cm3 ，通过捣固法 可以将装炉煤堆密度提高到 1. 00 ～ 1. 05 t / m3 ，配型 煤炼焦入炉煤堆密度仅为 0. 70 ～ 0. 80 g / cm3 。上 海宝钢及日本的一些钢铁企业采用配型煤的方法 提高焦炭质 量，扩 大 不 粘 煤 或 弱 粘 煤 的 配 入 量，型 煤的配入量为 30% 左右。 3． 1 工艺流程
2 型煤炼焦技术特点
2． 1 提高入炉原料密度 型煤炼焦原理与捣固炼焦原理相同，都是利用
粘结性烟煤受热分解出的胶质体将周围颗粒紧密 结合在一起。采用型煤炼焦工艺可以提高入炉原 料的密度，即每个型煤的密度。目前常规焦炉顶装 炉装煤堆密度一般为 0. 70 ～ 0. 80 g / cm3 ，捣固法的 装炉煤堆密度为 1. 00 ～ 1. 05 g / cm3 ，而成型工艺可 以将每个型煤的密度提高到 1. 00 ～ 1. 20 g / cm3 ，甚 至更高。由于这种工艺特点，可以使少量的粘结性 烟煤与大量的不粘煤一起结焦，因而可以在不降低 焦炭性能的情况下提高非主流炼焦煤种（ 无烟煤、 贫煤、弱粘煤、焦粉） 的用量。 2． 2 缩短炼焦时间
张玉君等： 常规焦炉上的完全型煤炼焦
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煤炭燃烧
1 型煤炼焦工业的主要问题
1． 1 炉型小 受资金及型煤炼焦工艺限制，目前的型焦厂焦
炉规模都较 小，只 适 合 小 规 模 生 产，单 台 焦 炉 的 产 量一般不超过 5 万 t / a，远不能满足大规模商业化生 产的需要。 1． 2 适应性差
目前的型煤炼焦工艺都 有 各 自 适 应 的 炉 型。 如果推广需要新建大量的焦炉，对于中国大量的在 产常规焦炉来说是不现实的。解决这一矛盾的关 键就是在常规焦炉上实现完全型煤炼焦。 1． 3 对环境破坏性大
常规炼焦入炉料的水分一般为 5% ～ 7% ，而型 煤炼焦工艺中的干燥工序可以将型煤的水分控制 在 2. 0% 以下，从而降低炼焦过程中的能量消 耗。 传统炼焦时间一般为 14 h，型煤炼焦工艺由于型煤 水分低，型煤间的空间大，传热速度快，从而缩短了 炼焦周期，提高焦炉产量。如在立式内热型焦炉中
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张玉君等： 常规焦炉上的完全型煤炼焦
分煤氧化而产生热量。因此，在常规焦炉中不粘煤 配入量应 保 证 配 煤 有 足 够 的 挥 发 分，依 据 煤 质 情 况，比例为 20% ～ 40% 。 4． 2 提高全焦率
4 经济意义与技术可行性
4． 1 不粘煤的配入比例 目前常规焦炉的配煤中，不粘煤只起瘦化剂的
作用，配入比例一般为 5%。“九五”攻关项目———山 西晋城三八型焦厂以及河南某型焦厂的生产经验 表明，在 型 煤 炼 焦 技 术 中，无 烟 煤 等 的 配 比 可 达 50% 左右，大大节省了肥煤、主焦煤的使用量。但常 规焦炉与传统型煤炼焦焦炉不同，加热完全依靠煤 中挥发分 产 生 的 焦 炉 煤 气。若 配 煤 挥 发 分 低 于 20% ，焦炉可能因为热量不足而不能正常生产。传 统的型煤炼焦焦炉可以通过鼓入过量空气，使少部
焦工艺。在煤料入炉前，先将原料煤经配料、粉碎、 混合搅拌、成 型 及 干 燥 处 理 后，将 煤 粉 加 工 成 粒 度 均匀并具有一定强度的型煤，再入焦炉焦化。该工 艺首先在山西省某型焦示范厂应用，型焦产品达到 当时的二级冶金焦标准，并于 2000 年 11 月通过国 家科技部验收。型煤炼焦技术近年来在山西、河南 等地开始应 用，主 要 产 品 为 冶 金 焦 和 铸 造 焦，但 产 量都不大，主 要 炉 型 为 竖 炉 和 斜 底 炉，近 年 来 也 出 现了隧道式焦炉。
将无 烟 煤、不 粘 煤、弱 粘 煤、焦 粉 等 先 进 行 粉 碎，然后按比例与主焦煤、肥煤等煤种进行配料，配 合好的原 料 再 经 过 粉 碎、添 加 粘 结 剂 并 混 合 搅 拌， 经过搅拌后的原料用成型机成型，型煤利用焦炉余 热进行热力干燥后装炉，利用现有的常规焦炉经过 干馏即得到粒度、形状均一的块状型焦。完全型煤 炼焦工艺流程如图 1 所示。
首先炼焦 前，所 有 原 料 都 经 过 成 型，因 此 入 炉 煤都是粒度均匀的块状，避免入炉时产生扬尘。其 次由于焦粉、不粘煤以及弱粘煤的挥发分中的焦油 含量比主焦煤和肥煤低，因此焦炉煤气的回收净化 更容易，燃 烧 更 完 全，尾 气 中 的 污 染 物 含 量 更 低。 由于焦粉、不 粘 煤 和 弱 粘 煤 的 大 量 使 用，许 多 焦 化 厂可以就近取材，在一定程度上减少了购买原料的 长途运输费用。
收稿日期：2012 － 02 － 15 责任编辑：宫在芹 作者简介：张玉君（ 1963—） ，男，山东青州人，高级工程师。1985 年毕业于中国矿业大学选矿工程专业，长期从事粉煤成型和型煤炼焦方
面的教学与科研工作。 引用格式：张玉君，万立平，毕研科，等． 常规焦炉上的完全型煤炼焦［J］． 洁净煤技术，2012，18（ 2） ： 99 － 101．
图 1 完全型煤炼焦工艺流程
3． 2 优 点 3． 2． 1 提高焦化行业设施利用率
目前采用常规炼焦工艺的焦化厂都有完整的 配煤、装炉、焦化和煤气回收净化系统，若采用完全 型煤炼焦 工 艺，仅 需 要 对 原 有 配 煤 系 统 稍 加 改 造，
《洁净煤技术》2012 年第 18 卷第 2 期
煤炭燃烧
从长远看，在 未 来 很 长 一 段 时 间 内，焦 炭 将 是 中国冶金行业和其它行业所必需的基础原料。由 于完全型煤炼焦技术可以在型煤中配入大量焦粉、 不粘煤和弱 粘 煤 炼 焦，可 以 显 著 降 低 主 焦 煤、肥 煤 等优质原料煤的使用比例，对紧缺的煤种起到保护 作用，使煤炭资源的利用更加合理。 3． 2． 4 有利于环境保护
ZHANG Yu-jun，WAN Li-ping，BI Yan-ke，LI Hui，GUI Peng
（ School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining and Technology （ Beijing） ，Beijing 100083，China）
许多型焦厂都缺少基本的煤气回收和净化系 统，荒煤气 直 接 燃 烧，燃 烧 后 的 尾 气 中 污 染 物 含 量 高，且剩余 煤 气 未 加 利 用 就 直 接 排 放，对 环 境 造 成 严重污染非常严重。 1． 4 型焦质量参差不齐
受工艺限 制，大 部 分 型 焦 厂 的 产 品 质 量 较 差。 主要体现 在 型 焦 的 抗 碎 强 度 偏 低、反 应 活 性 太 高， 无法在冶金高炉上使用。这也是目前型焦无法推 广的重要原因。
炼焦周期为 8 ～ 10 h。 2． 3 降低焦粉产率
由于完全型煤炼焦采用成型后再炼焦的工艺， 生产出的焦 炭 是 粒 度、形 状 均 匀 的 焦 块，焦 粉 产 率 大大低于 常 规 炼 焦 工 艺，而 且 用 户 可 以 直 接 使 用， 不需要再对焦炭进行破碎加工，避免二次焦粉的产 生，从而避免破碎焦炭带来的能耗问题。
并增加必要的混合搅拌、成型及干燥系统。与新建 同等规模的型焦厂相比，在常规焦炉上实现完全型 煤炼焦则可以只建设型煤生产线而不用建造焦炉， 从而节约大量资金。 3． 2． 2 降低能耗
常规焦炉的煤气燃烧室排放的尾气温度高达 1300 ℃ ，经过蓄热室回收余热后排放的尾气温度仍 在 250 ℃ 以上，这部分尾气所含热量在常规焦炉系 统上基本不回收，而采用完全型煤炼焦工艺后可以 将这部分余热回收用来干燥成型后的型煤。由于 型煤是经过干燥以后才装炉炼焦，首先其水分比常 规炼焦时要低 4% 左右，与常规炼焦相比，就省去了 蒸发 4% 的这些水分所需要的热量。而且由于完全 型煤炼焦的 炼 焦 周 期 短，缩 短 了 加 热 时 间，在 一 定 程度上也降低了能耗。 3． 2． 3 资源利用更加合理
DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2012.02.021
煤炭பைடு நூலகம்烧
常规焦炉上的完全型煤炼焦
张玉君，万立平，毕研科，李 卉，桂 鹏
（ 中国矿业大学（ 北京） 化学与环境工程学院，北京 100083）
摘要：简单介绍了型煤炼焦技术在国内外的发展情况。分析了型煤炼焦的优点，包括提 高了非主流炼焦煤种的利用量； 在降低入炉煤水分的同时，缩短了炼焦周期，降低了焦粉产 率。但型煤炼焦也存在诸多问题，主要包括炉型小且适应性差，炼焦过程中对环境的污染严 重，产出的炼焦产品质量不稳定。为了解决上述问题，研究了常规焦炉上的完全型煤炼焦技 术。介绍了该工艺的流程，重点分析了其经济意义与技术可行性。结果表明： 完全型煤炼焦 可以提高不粘煤的配入比例，从而直接提高焦炭产量。在降低入炉煤成本的情况下，提高了 焦炭品质。
关键词：型煤炼焦； 焦炭质量； 配入量； 常规焦炉； 完全型煤炼焦； 不粘煤
中图分类号：TQ520． 62； TD849 + ． 4
文献标识码：A 文章编号：1006 － 6772（ 2012） 02 － 0099 － 03
Complete briquette coking in normal coke oven
型煤炼焦技术始于国外，主要目的是为了解决 原料煤短缺的问题。目前国外较常用的炼焦技术 有日本 的 DKS 法、美 国 的 FMC 法 及 罗 马 尼 亚 的 ICEM 法，代表炉型为斜底炉和底开门的箱式炉，主 要原料为不粘煤或弱粘煤。其型焦产品可部分取 代常规冶金焦炭。
在中国，型煤炼焦技术的最初目的是解决优质 炼焦煤来源紧张的问题。1999 年，中国矿业大学（ 北 京） 型煤研究设计所研究出采用冷压成型的型煤炼
3 常规焦炉上的完全型煤炼焦技术
常规焦炉是指目前普遍应用的大型顶装机焦 炉和侧装捣固机焦炉。常规焦炉中提高不粘煤或 弱粘煤配煤比例的手段主要有捣固炼焦和配煤炼 焦，其原理是提高了装炉煤的堆密度。传统装炉手 段的入炉煤堆密度一般为 0. 70 g / cm3 ，通过捣固法 可以将装炉煤堆密度提高到 1. 00 ～ 1. 05 t / m3 ，配型 煤炼焦入炉煤堆密度仅为 0. 70 ～ 0. 80 g / cm3 。上 海宝钢及日本的一些钢铁企业采用配型煤的方法 提高焦炭质 量，扩 大 不 粘 煤 或 弱 粘 煤 的 配 入 量，型 煤的配入量为 30% 左右。 3． 1 工艺流程
2 型煤炼焦技术特点
2． 1 提高入炉原料密度 型煤炼焦原理与捣固炼焦原理相同，都是利用
粘结性烟煤受热分解出的胶质体将周围颗粒紧密 结合在一起。采用型煤炼焦工艺可以提高入炉原 料的密度，即每个型煤的密度。目前常规焦炉顶装 炉装煤堆密度一般为 0. 70 ～ 0. 80 g / cm3 ，捣固法的 装炉煤堆密度为 1. 00 ～ 1. 05 g / cm3 ，而成型工艺可 以将每个型煤的密度提高到 1. 00 ～ 1. 20 g / cm3 ，甚 至更高。由于这种工艺特点，可以使少量的粘结性 烟煤与大量的不粘煤一起结焦，因而可以在不降低 焦炭性能的情况下提高非主流炼焦煤种（ 无烟煤、 贫煤、弱粘煤、焦粉） 的用量。 2． 2 缩短炼焦时间
张玉君等： 常规焦炉上的完全型煤炼焦
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煤炭燃烧
1 型煤炼焦工业的主要问题
1． 1 炉型小 受资金及型煤炼焦工艺限制，目前的型焦厂焦
炉规模都较 小，只 适 合 小 规 模 生 产，单 台 焦 炉 的 产 量一般不超过 5 万 t / a，远不能满足大规模商业化生 产的需要。 1． 2 适应性差
目前的型煤炼焦工艺都 有 各 自 适 应 的 炉 型。 如果推广需要新建大量的焦炉，对于中国大量的在 产常规焦炉来说是不现实的。解决这一矛盾的关 键就是在常规焦炉上实现完全型煤炼焦。 1． 3 对环境破坏性大
常规炼焦入炉料的水分一般为 5% ～ 7% ，而型 煤炼焦工艺中的干燥工序可以将型煤的水分控制 在 2. 0% 以下，从而降低炼焦过程中的能量消 耗。 传统炼焦时间一般为 14 h，型煤炼焦工艺由于型煤 水分低，型煤间的空间大，传热速度快，从而缩短了 炼焦周期，提高焦炉产量。如在立式内热型焦炉中
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