汾西矿区炼焦煤小焦炉炼焦试验研究

粘结剂配煤炼焦研究进展(1)

2010年第3期 doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2010.03.046 能源技术与管理粘结剂配煤炼焦研究进展郑志磊，吴国光，孟献梁，曹勇飞，季伟（中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室，江苏徐州221008）［摘要］通过向煤中加入粘结性添加剂可以部分替代强粘结煤或增加炼焦煤中不粘结煤的用量，达到节约炼焦煤资源的目的。从所添加粘结剂性质以及粘结剂对煤炭的改质效果和对焦炭质量的影响等几方面阐述了近年来在配煤炼焦中粘结性添加剂研究方面所取得的进步，并指出今后应加强机理研究，以更好的指导炼焦生产。［关键词］粘结剂；配煤炼焦；煤沥青［中图分类号］TQ520.62［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2010)03-0111-03 0引言焦炭是重要的工业原料，广泛应用于冶金、铸造、化工等行业。近年来，中国焦炭产量多年位居世界首位，但是由于优质炼焦煤的短缺，我国焦炭生产质量和成本已经受到严重制约，合理开发和利用炼焦煤资源是中国焦化工业持续、健康发展的重要基础［1］。提高焦炭质量和扩大炼焦煤源的新工艺有煤预热、捣固、型焦、配型煤和加入添加剂等。与其它工艺相比，加入添加剂的特点是工艺变动不大，操作简单灵活，成本低、焦炭质量提高且稳定。焦化用添加剂可分为两类，一类是粘结性添加剂，主要有煤沥青、煤焦油及石油残渣等；另一类是惰性添加剂，包括焦粉、无烟煤及无机惰性物质等。日本新日铁和住友钢铁公司利用石油改质沥青与弱粘性煤进行配型煤炼焦实验收到了很好的效果，将煤料与焦油渣按9∶1的比例压型煤，然后配煤炼焦，使焦炭强度和反应性得到了改善［2－3］。 1焦化常用粘结剂上世纪就有学者利用诸如重油之类的有机添加物将低粘结性煤料润湿得到较好质量焦炭的实例。现阶段利用添加物改善炼焦煤质的方法在共碳化及中间相理论的指导下，粘结剂研究使用的热点已经扩展到焦油沥青类粘结剂，主要包括煤焦油沥青、石油沥青、石油残渣、煤焦油、焦油渣等。此类粘结剂在型煤工艺中已经广泛使用，得到较好的发展。但是在顶装煤配煤中的研究方兴未艾［4］。煤沥青与焦油渣作为焦化工艺两种主要的副产物，和石油类添加剂相比与煤在结构、组成上有着更多的相似之处，因此，对炼焦煤改质效果也更好。煤沥青是煤焦油加工的主要产品之一,是煤焦油蒸馏提取各种馏分后的残留物。在常温下密度为1.25~1.35g/cm3的黑色固体，加热可软化。加热温度不同，沥青既可以处于胶体状态或呈玻璃状态。通常认为其由高分子量的焦化馏分、低分子量的塑化剂以及不溶的固体物质三部分组成［5］，而这些部分的组合控制着煤沥青的特能。高分子量的焦化馏分是煤沥青炭化时结焦成炭的关键组分，这部分组分在高温下的流动性虽不及塑化组分，但当温度升高到一定程度时，对煤沥青的粘度也不会产生有害的影响；低分子量的塑化组分炭化时，虽不会结焦成炭，但与焦化组分形成共溶体，在高温下赋予沥青良好的流动性，即控制着煤沥青的高温粘度；不溶的固体物质在炭化时基本不发生变化。沥青类粘结剂按软化点不同可分为软沥青（＜70℃）、中温沥青（70℃~80℃）和硬沥青（＞85℃），作为强粘结性煤代用品的改质粘结剂一般应采用软化点100℃以上的沥青，使得其既起到粘结剂的功效，又能在炭化时具有较高的残炭率，提高焦炭强度和改善焦炭反应性。准确评价煤沥青粘结剂的性能还需要全方面分析诸如QI、TI、β树脂含量、结焦值、C/H原子比等性能指标。焦油渣为粘稠状废渣，主要由煤尘、焦粉、沥青粉、炭化室顶部热解产生的游离碳及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质、焦油和沥青的聚合物等含碳物质等组成。渣内固定碳含量约60％，挥发分产率约33％、灰分约4％、硫含量约1.6％。焦油渣是一种炼焦工业废渣，含有苯类等 111

炼焦配煤优化-2011-08-19

炼焦配煤优化 1炼焦配煤概念及相关指标 1.1基本概念（1）炼焦用煤是指在焦炉炼焦条件下，用于生产一定质量焦炭的原料煤。（2）炼焦煤是指单种煤炼焦时，可以生成具有一定块度和机械强度的焦炭的煤。这类煤具有一定粘结性（能够在高温条件下融化、粘接其他物质）。炼焦煤按变质程度可以划分为气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤。（3）炼焦是将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭。（4）炼焦配煤是指将几种不同类别的炼焦用煤，按一定比例配合作为加入炼焦炉炼焦的过程。 1.2炼焦煤的相关指标（1）水分将煤加热到105～110℃并保持恒温，直至煤样处于恒重时，煤样的失重即为煤样水分的质量，该质量占煤样质量的百分比即为水分。配合煤的水分大小稳定性对焦炉操作、焦炭产量和质量以及环保、炉体寿命有很大影响。配合煤的水分一般在4～12%。（2）细度炼焦用煤使用小于3mm 粒级所占的含量（细度）作为入炉煤的细度。炼焦用煤的粒度组成对焦炭质量影响很大，要根据不同煤种进行粉碎和筛分。对于硬度较高的气煤等煤种要细破碎，对于易粉碎的焦煤和肥煤可有较大的粒度。常规炼焦（顶装煤）时为75%~80%，配型煤炼焦时约85%，捣固炼焦时为90%以上。（3）灰分将煤在815℃的条件下完全燃烧后所得的残渣作为煤的灰分，残渣占煤样质量的百分数，称为煤的灰分产率。焦炭的灰分主要来自配合煤，配合煤灰分可按各单种煤灰分用加和计算，也可直接测定。在炼焦过程中，煤的灰分全部转入焦炭，配合煤的灰分控制值可根据焦炭灰分要求按下式计算： ,%coal coke A KA (1-1) 其中，coal A 、coke A 分别为煤和焦炭的灰分，K 为全焦率，% （4）硫分配合煤硫分可以按单种煤硫分加权得到，也可以直接测定。在炼焦过程中，煤中的部分硫酸盐和硫化铁转化为FeS 、CaS 、FenSn+1而残留在焦炭中，另一部分如有机硫则转化为气态硫化物，在流经高温焦炭层缝隙时，部分与焦炭反应生

配煤炼焦工艺

配煤炼焦工艺配煤的目的与意义高炉焦和铸造焦等要求灰分低、含硫少、强大、各向民性程度高。在室式炼焦条件下，单种煤（焦煤除外）炼焦很难满足上述要求，各国煤炭资源也无法满足单种煤炼焦的需求，中国煤炭资源虽然十分丰富，但煤种和储量资源分布不均，因此必采用配煤炼焦。所谓配煤就是将两种以上的单种煤料，按适当比例均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。采用配煤炼焦，既可保证焦炭质量符合要求，又可合理利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，同进增加炼焦化学产品产量。配煤方案的制定是焦化厂生产技术管理的重要组成部分，也是焦化厂规划设计的基础，在确定配煤方案时，应遵循下列原则。配合煤性质与本厂煤预处理工艺及炼焦条件相适应，焦炭质量按品种要求达到规定指标。符合本地区煤炭资源条件，有利扩大炼焦煤源。有利增加炼焦化学产品；防止炭化室中煤料结焦过程产生的侧膨胀压力超过炉墙极限负荷，避免推焦困难。缩短煤源平均运距，便于调配车皮，避免煤车对流，在特殊情况下有一定调节余地。来煤数量和质量稳定，最终达到生产满足质量要求的焦炭的同时，使企业取得可观的经济效益。不同品种焦炭对配合煤的质量指标要求不同用途的焦炭，对配煤的质量指标要求不同，为保证炼出质量合格的焦炭，必须保证配煤的质量。中国20世纪50年代初的配煤方案是以气煤、肥煤、焦煤和瘦煤四种煤为基础煤按照一定比例配合确定的。但由于中国炼焦煤资源分布不均衡，不可能在所有地区满足四种煤配合的原则，因而开发了各种配煤技术如用配煤质量指标确定配煤方案。在进行炼焦配煤操作时，对配合煤的主要质量指标要求包括：化学成分指标即灰分、硫分和磷含量，工艺性质指标即煤化度和黏结性，煤岩组分指标和工艺条件指标即水分、细度、堆密度等。炼焦基本工艺参数：

配煤炼焦

等)，又含有腐植酸，而且碳含量比植物残骸高、水份比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中，往往出现植物生此交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板，顶板越厚，泥炭受压力和地热的作用就越大。由于地热和压力的作用，使得泥炭中大分子缩合和构化程度提高，C/H原子比增大氢和氧含量减少，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。第一章煤的基础知识二、煤的分类 ? 1、腐植煤 ? 根据成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广；残植煤是由高等植物中稳定组份(树皮、孢子、角质、树

现代炼焦工艺趋势探讨

2014年8 月现代炼焦工艺趋势探讨彭勇(攀枝花煤业（集团）有限责任公司生技部四川省攀枝花市617066) 摘要：炼焦工艺主要由炼焦煤的预处理、焦炉炉型、熄焦等的工艺决定。本文在原料煤不变，生产操作技术管理水平基本一致的情况下，探讨不同炼焦工艺的差别，提出捣鼓炼焦、焦炉大型化、干熄焦等工艺是现代炼焦工艺选择的趋势，可作为焦化企业发展规划建设时的参考。关键词：炼焦工艺；焦炭质量；炼焦趋势中国是一个煤炭生产大国，同时也是一个焦炭生产和出口大国。2004年末，中国年产焦炭达到1.8亿t ，居世界首位。焦炭是高炉的重要原燃料，其生产技术的先进程度、产品质量的优劣，直接影响到高炉的经济技术指标和生产操作。焦比是高炉经济技术考核的重要指标，现阶段高炉为了降低焦比，趋向大型化并广泛运用富氧喷煤技术，对焦炭质量提出了更高的要求，在突出焦炭物料骨架作用的同时，要求焦炭在高炉中更长的停留时间[1]。我国煤炭资源丰富，但炼焦煤蕴藏量不大，仅占全国煤炭的36.78%，随着逐年开采规模加大，炼焦煤正面临着资源匮乏、供应紧张的局面；我国炼焦煤地区分配不均，华北地区约占全国的2/3（其中山西省占全国的50%以上）；炼焦煤种齐全，但气煤多，储量占56.66%，并且地区分布不均[2]。在炼焦配煤不变、炼焦生产操作技术管理水平基本一致的情况下决定焦炭质量的关键因素为炼焦工艺。面对焦炭用户对质量提出的更高要求，原料煤分布不均，资源匮乏等情况，有必要分析研究不同炼焦工艺情况下资源利用、焦炭生产、焦炭质量的差别，炼焦工艺下一步的发展趋势。一、原料煤的预处理我国煤炭储量中非粘结煤达60%以上，粘结煤中气煤又占55%以上，因此采取各种预处理技术，节约优质炼焦煤，确保高炉用焦质量，在焦化生产中具有重要意义。国内外已经做了大量工作，并取得一定成效，主要措施包括控制和调整煤料粒度组成，配煤掺油、煤料干燥、预热、配型煤、捣固炼焦、添加粘结剂或瘦化剂等。煤的粘结性不仅取决于煤化度和岩相组成，同时因煤粒子的大小而异，因此必须调节各煤种的粒度，实现配合煤料最佳粒度分布，改善焦炭质量。配煤掺油，可以提高煤料堆比重，从而改善焦炭质量。煤料通过干燥或预热，可增加堆比重，提高加热速度，改善焦炭质量，多配高挥发分弱粘结煤。根据煤料性质，煤料粘结性不足可添加粘结剂，高流动度高挥发分煤料可添加瘦化剂。将配合煤捣固成煤饼，推入炭化室炼焦，堆比重可以达到1150kg/m 3左右，可以大量配用高挥发分弱粘结性煤，改善焦炭质量，充分利用炼焦煤资源。将30-40%粉煤成型和粉煤混装炼焦，可提高焦炭质量，扩大弱粘煤或不粘煤配用量。捣固炼焦与散装煤炼焦相比投资高，操作复杂，炭化室有效利用率低，结焦时间较长。从扩大和增加气煤用量来分析，他与预热、配型煤等相比，设备简单，容易操作管理，基建投资少。从全国炼焦煤种储量看，从增加煤料堆比重改善结焦性能角度看，捣固炼焦这种有效扩大弱粘性气煤的预处理方式是炼焦煤预处理方式的发展方向，但在具体选择原料煤预处理方式时须参考当地及周边煤源分布、获取情况、吨焦原料煤成本、投资及操作管理等情况。二、焦炉炉型我国目前在用的焦炉炉型比较多，焦炉的基本尺寸相差也较大。20世纪90年代以来，炭化室高6m 焦炉炉型逐步成为我国炼焦行业的基本炉型，并逐步在我国焦化行业占据主导地位。近几年，我国一些焦化企业已开始建设炭化室高7.63m 的超大容积焦炉[3]。采用加宽、加高碳化室尺寸等大型化及采用焦炉加热自动控制等热工高效化技术的大型焦炉，在多年的焦炭生产实践中表明，具有许多的技术优势：（1）炭化室容积增大能提高煤的堆密度，优化和改善了煤的结焦工艺，焦炭质量明显提高。（2）炭化室容积增大提高单孔炭化室的焦炭产量，提高了劳动生产率和设备利用率。（3）生产规模与外部环境相同的情况下增大碳化室容积，可以在延长结焦时间的基础上减少焦炭出炉次数，在很大程度上降低了装煤和推焦对自然环境产生的阵发性污染，同时对降低焦炉炼焦能耗有着重要作用。现阶段焦炉大型化技术水平已成为衡量一个国家炼焦技术水平的主要标准，对提高焦炭行业整体装备水平、生产效率有着重要作用，焦炉大型化、高效化是焦炉下一步的发展趋势，超大容积焦炉将是新建焦化企业的首选建议参考炉型。三、熄焦工艺目前国内熄焦工艺大致分为四类，其一是传统的湿法熄焦工艺；二是低水分熄焦工艺，三是稳定熄焦工艺；四是干熄焦工艺。湿法熄焦的缺点非常明显，其一浪费红焦大量显热；其二焦炭质量降低，水分波动大；其三、湿熄焦蒸汽夹带焦炭残留腐蚀性介质，侵蚀周围物体，污染周围空气；其四、湿熄焦蒸汽夹带焦粉，污染环境，浪费资源。低水分熄焦和稳定熄焦是改进后的两种湿熄焦工艺，虽然在某些方面缓解了传统湿熄焦的不足，但还不能从根本上解决能源浪费，环境污染以及焦炭质量差等方面的问题。相对湿法熄焦而言，采用惰性气体将红焦降温冷却的干熄焦工艺具有很多优点：（一）是焦炭质量明显提高，距有关资料报道，干熄焦比湿熄焦焦炭M40可提高3%~5%，M10可降低0.2%~0.5%，反应性有一定程度的降低，全焦筛分区别不大；（二）充分利用红焦显热，节约能源，同湿法熄焦相比，干熄焦可回收利用红焦约83%的显热，每干熄1t 焦炭回收的热量约为1.35GJ ；（三）降低有害物质的排放，保护环境。干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对红焦冷却，可以免除对周围设备的腐蚀和对大气的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦炉出焦的粉尘也更易于控制。干熄炉炉顶装焦及炉底排、运焦产生的粉尘以及循环风机后放散的气体、干熄炉预存段放散的少量气体经地面站净化后再排入大气。干熄焦因多项优点而在焦化行业中大量推广[4]。结束语：在炼焦配煤不变、炼焦生产操作技术管理水平基本一致的情况下决定焦炭质量的关键因素为炼焦工艺。炼焦工艺主要由炼焦煤的预处理、焦炉炉型、熄焦等的工艺决定。面对炼焦煤资源匮乏、分布不均、供应紧张，高炉对焦炭提出更高质量要求的情况下，具有很多技术优势的捣固炼焦，焦炉大型化，干熄焦工艺必将得到长足发展，推动炼焦工艺的发展，对通过改善焦炉作业环境实现节能减排的可持续发展战略有着重要意义，所以捣固炼焦、焦炉大型化、干熄焦在新时期炼焦事业发展中有着重要的地位，必将成为焦化企业发展、规划、建设时的首选工艺。参考文献： [1] 姚昭章. 炼焦学.冶金工业出版社.1986.[2]邓渊.煤气规划设计手册.中国建筑工业出版社.1992.[3]潘立慧，魏松波.炼焦技术问答.北京:冶金工业出版社.2007.[4]潘立慧，魏松波.干熄焦技术.北京:冶金工业出版社.2005. 245

炼焦煤的各种类别以及分类

变质程度较低，挥发分较高的烟煤。单独炼焦时，焦炭多细长、易碎，并有较多的纵裂纹。气煤是煤化度最高的一种烟煤，不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短，耐烧。烟煤的一类。对煤化度较低的烟煤和称谓。能结焦，可用作炼焦原料。但因粘结性弱，热分解时产生大量煤气和煤焦油，焦炭收缩度大，裂纹较多，必须配入焦煤、肥煤等，以提高焦炭质量。气煤由两部分组成：第一类是干燥无灰基挥发分Vdaf>37%，黏结指数G>35，胶质层最大厚度y≤25mm的煤。这类煤的特点是，挥发分特别高、黏结性强弱不等。第二类是Vdaf>28%～37%，G>50～65的煤。其特点是：挥发分高、黏结性中等。气煤是炼焦配合煤中的组分之一，还可以作为动力用煤、气化用煤和化工用煤等。也可用作气化和低温干馏等工业的原料。气煤也可以用作机车，发电，工业锅炉，制造水泥的回转窑的燃料和制造城市煤气。中国产地主要有东北抚顺、北票、鹤岗，安徽淮南，江西萍乡等。其特征与一些气煤和弱粘煤类似肥煤变质程度中等的烟煤。单独炼焦时，能生成熔融性良好的焦炭，但有较多的横裂纹，焦根部分有蜂焦。对煤化度中等、黏结性极强的烟煤的称谓。是炼焦用煤的一种。肥煤的干燥无灰基挥发分Vdaf>10%～37%，胶质层最大厚度y>25毫米。肥煤挥发物一般较高。胶质层较厚。粘结性强，加热时产生大量胶质体，单独炼焦时生成的焦炭，熔融性好，耐磨性大，故为炼焦煤。用肥煤炼出的焦炭横裂纹多，气孔率高，焦根部蜂焦多，易碎，炼焦时必需配入气煤、瘦煤等以提高焦炭质量。肥煤的粘结力很强，能与粘结力较弱的煤搭配后炼出优质煤称肥煤为配焦煤之母。肥煤是炼焦配合煤中的重要组分，配入肥煤可使焦炭熔融良好，从而提高焦炭的耐磨强度，并为配加黏结性差的煤或瘦化剂创造条件。因该肥煤品种稀少，只占全国探明煤炭资源的5%而山西探明肥煤的储量约占全国的50%，我国产地主要有东北本溪，河北开平、滦县、井陉等。主要分部在山西霍县矿区、三交矿区和古交矿区。肥煤是指国家煤炭分类标准中，对煤化变质中等，粘结性极强的烟煤的称谓，炼焦煤的一种，炼焦配煤的重要组成部分，结焦性最强，熔融性好，结焦膨胀度大，耐磨

配煤炼焦基础知识

配煤炼焦基础知识第一章煤的基础知识一、煤的形成大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物，构成了成煤的物质基础。在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没，或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下，堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”(不靠空气而靠夺取植物遗体里的养份而生成的微生物)的作用，脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去)，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增高。与此同时，植物残骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物残骸未被分解的族组成部份(如根、茎、叶、树皮等)，又含有腐植酸，而且碳含量比植物残骸高、水份比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中，往往出现植物生此交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板，顶板越厚，泥炭受压力和地热的作用就越大。由于地热和压力的作用，使得泥炭中大分子缩合和构化程度提高，C/H原子比增大氢和氧含量减少，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。第一章煤的基础知识二、煤的分类 ? 1、腐植煤 ?根据成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广；残植煤是由高等植物中稳定组份(树皮、孢子、角质、树脂)富集而形成的；腐泥煤是由低等植物和少量浮游生物形成的（藻类、菌类、地衣等），分布范围小，煤层厚度不大。由于腐植煤分布范围广，且煤层厚度厚，是我国煤炭开采的主要对象，

中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究_张立岗

第20卷第4期洁净煤技术 Vol.20No.42014年 7月 Clean Coal Technology July 2014 煤炭转化中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究张立岗 1，2 （1．陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南714100；2．陕西陕焦化工有限公司，陕西渭南711712）摘要：为扩大炼焦煤资源，降低配煤成本，采用鄂尔多斯盆地南部渭北煤田西部矿区10号煤层的中高硫瘦煤为试验煤样，分析了煤样基本性质，说明其具有高硫、低灰的特点，黏结指数和胶质层厚度较一般瘦煤高，活惰比接近2，黏结性和结焦性较好。通过中高硫瘦煤单独成焦试验、煤岩学模拟配煤、工业焦炉炼焦试验，验证中高硫瘦煤配煤炼焦的可行性，确定中高硫瘦煤配煤炼焦优化方案。结果表明：中高硫瘦煤配煤炼焦可行，应尽量控制中高硫瘦煤配入量在10%以下，多配入强黏结性煤，以提高焦炭的热态强度。中高硫瘦煤配煤炼焦工业应用表明：配入中高硫瘦煤3% 7%可生产出质量合格的焦炭，扩大了炼焦用煤范围，降低了配煤成本。关键词：中高硫瘦煤；基本性质；工业焦炉试验；配煤；炼焦；焦炭中图分类号：TD849；TQ520.5 文献标志码：A 文章编号：1006－6772（2014）04－0047－04 Experiment and application of middle and high sulfur lean coal blending coking technology ZHANG Ligang 1， 2 （1．Shaanxi Shaanhua Coal Chemical Group Co．，Ltd．，Weinan 714100，China ；2．Shaanxi Coke Chemical Co．，Ltd．，Weinan 711712，China ） Abstract ：In order to expand the coking coal resources and reduce the cost of coal blending ，taking the middle and high sulfur lean coal as the test sample ，which is taken from No.10coal seam of western areas of Weibei coalfield in the southern of Erdos Basin．The middle and high sulfur lean coal contains low ash ，its bond index and thickness of plastic layer is higher than that of generally lean coal ，the inert and alive of petrography is close to 2，and the coking property is well．Through the coking test of middle and high sulfur lean coal ，simulated coal blending of coal petrography ，industrial coke oven coking test ，verify the feasibility and determine the optimizations of middle and high sulfur lean coal blending coking．The results show that middle and high sulfur lean coal can be used in coal blending for coking ，the blend-ing content of middle and high sulfur lean coal should be controlled below 10%， and high content of strong caking index blending coal can enhance the thermal state index of coke．According to coal blending coking in industrial application of middle and high sulfur lean coal ，show that using middle and high sulfur lean coal coking can produce quality qualified coke blending ratio of 3% 7%，expand coking coal resources and reduce the cost of blending coal using middle and high sulfur lean coal coking． Key words ：middle and high sulfur lean coal ；basic properties ；industrial coke oven test ；coal blending ；coking ；coke 收稿日期：2014－04－02；责任编辑：白娅娜 DOI ：10．13226/j．issn．1006－6772．2014．04．015 基金项目：陕西煤业化工集团科技计划资助项目（2014SMHKJ －B －J －23）作者简介：张立岗（1964—），男，陕西富平人，高级工程师，从事煤化工技术开发应用和管理工作。E －mail ：stc315@126．com 引用格式：张立岗．中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究［ J ］．洁净煤技术，2014，20（4）：47－50，72．ZHANG Ligang．Experiment and application of middle and high sulfur lean coal blending coking technology ［J ］．Clean Coal Technology ，2014，20（4）：47－50，72． 0引言中国是钢铁生产大国，焦炭是钢铁工业的“基本食粮”。随着中国焦炭产量的逐年增长，对炼焦煤资源的需求不断加大，炼焦煤供应紧张，扩大炼焦用煤资源已是当务之急。因此，研究新的配煤技术，扩大炼焦用煤，优化、节约炼焦煤，提高煤炭资源利用效率尤为重要。中国中高硫煤总量大，约占全国煤炭总量的9.33%，是重要的煤炭资源，主要用于硫煤液化、高硫煤制甲醇、生产煤制橡胶填料等［1］。炼焦方面，高硫煤因硫分较高，被称为劣质资源，价格低廉［2］。通过配入一定量的高硫煤，控制焦炭硫

关于炼焦煤中各项指标对炼焦影响的报告

关于炼焦煤中各项指标对炼焦影响的报告炼焦用煤主要是烟煤，无烟煤在有些地区在缺少贫煤的情况下可以作为瘦化剂使用。煤的主要指标是水分、灰分、挥发分和固定碳以及硫分和粘结性等。 1、水分煤中水分的稳定性对煤在炼焦过程产生很大的影响。（1）、水分和堆密度的关系干煤的堆密度是最大的，随着水分的增加，由于水分附着在煤粒的表面，煤粒之间产生水膜，从而阻碍了煤粒之间的相对运动，是煤粒不能紧密排列，降低了焦炭的堆密度，使得焦炭的强度降低。一般控制在9%-10%之间，并随着生产实际装改变，但不太大，也不能太小。太大，煤料堆密度降低，使得焦炭强度降低，影响焦炭质量，还使得结焦时间延长，产量降低；太小，煤粒之间粘结性差，装煤时易出现塌炉现象，增加劳动强度，还恶化操作环境。（2）、水分和结焦时间的关系煤中水分和结焦时间有着十分密切的联系。煤中水分的汽化需要吸收大量的热量，从而增大炼焦耗热量。如果水分过大，汽化吸收的热量就越大，从而延长了结焦时间，使得焦炭产量降低。总之，水分对煤的炼焦产生重大的影响：在生产中若入炉煤水分波动很大（一般水分每波动1%，炉温就得升降5℃-7℃），而结焦时间和加热制度不变时，易造成焦饼中心温度偏低以致出现局

部生焦，尤其是炉头部分，既降低了焦炭的强度和产率，还可能造成难推焦，甚至损坏炉体，降低焦炉寿命。 2、灰分煤中灰分在炼焦过程中，全部转入焦炭中。灰分十多性物质，煤中灰分越高，则煤的粘结性就越差，从而降低焦炭强度，降低固定碳的含量。灰分颗粒较大，而且膨胀系不同，在炼焦过程中，在不同界面上产生的应力不同，使得炼焦时纵横裂纹增多，降低焦炭的块度。 3、挥发分煤中挥发分反映的是附属产品的产量。挥发分越高，化产回收率就越高，同时还增加了焦炉碳化室的膨胀压力。另外，挥发分的含量决定了焦炭气孔率的大小。因此，挥发分的高低取决于焦化厂焦炉的结构的强度，又取决生产的产品的主次性。 4、硫分煤中又大约60%-70%的硫分转入焦炭中，这样在高炉炼铁时会使生铁含硫量提高，质量降低。一般硫分控制在1%左右。 5、煤的粘结性和结焦性粘结性和结焦性是炼焦用煤最重要的工艺指标，炼焦用煤只有具备好的粘结性和结焦性，才可以练出好焦炭。粘结性是指煤在高温干馏是生成胶质体而形成半焦的能力；结焦性是指煤在工业条件下生成焦炭的能力。粘结性和结焦性在现在的焦化企业主要测定指标是胶质层最大

炼焦配煤

1配煤的必要配煤作为炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序早期炼焦只用单种煤，随着焦化行业的发展，炼焦煤储量的明显不足，高炉用焦要求的提高，单种煤已不可能用来炼焦，走配煤之路已势在必行。如济源金马焦化配煤比：35%ZJM，35%JM,15%FM,15%SM,可练出供济钢用的一级冶金焦，同时加入了肥煤，增加了化产回收，成本在1000元/t，而只用主焦煤炼焦成本在1200元/t，同时降低了化产回收，配煤效益可见一斑。 2 配煤的选择及方法各单种煤的结焦性（1）褐煤褐煤的变质程度高于泥煤而低于分类方案中的其它所有煤种。在分类方案中，它的可燃基挥发分大于40%，煤中含有多量水分，加热时它不能产生胶质体，因此没有粘结性，在现代炼焦炉中不结焦，我们不将它划分在炼焦煤范围内。在某些炼焦煤非常缺乏的国家，他们是通过复杂的工艺，利用褐煤制造型块炼成型焦，这已不属配煤炼焦的范畴，故不多述。（2）长焰煤长焰煤的变质程度比褐煤高，在分类中其可燃基挥发分大于37%，胶质层厚度小于5毫米，这种煤粘结性极弱，在现代炼焦炉中不能单独结成焦炭。在某些长焰煤多的地区，可以少量配用，但配入量稍多时，常会使焦炭强度和耐磨变坏，尤其是配煤中肥煤不够多时更为明显。所以长焰煤也不列入炼焦煤范围内。 (3) 气煤气煤的变质程度较长焰煤高。在分类图中气煤是一大类，它包括可燃基挥发分在30%~37%、胶质层厚度大于9~25毫米以及可燃基挥发分大于37%、胶质层厚度大于5~25毫米两区域。前者属肥气煤，有一定的结焦性，其中二号肥气煤在现代焦炉中能单独炼焦，但质量较差，只能供中、小高

40kg试验焦炉在配煤炼焦中的应用

40kg试验焦炉与工业焦炉对应关系研究山西焦化配煤实验中心二〇一四年十一月三日

40kg试验焦炉与工业大炉对应关系研究 1、选题背景及意义由于煤的复杂性，煤与煤之间的性质千差万别，不同煤田的煤质差别较大，即使是同一煤田中不同煤层之间的煤质，其差异性也很大；成煤阶段的不同，成煤地质条件的不同，也造就了煤与煤之间性质的千差万别，到目前为止，还没有那个化验指标能准确反映煤的炼焦结果，有时还出现反常的现象：分类牌号为焦煤的煤，在配煤中却不能做为焦煤使用，煤的镜质组反射率相同的煤种，却炼出机械强度明显差异的焦炭，奥亚膨胀度差异明显的煤种，却又能得到焦炭强度相似的结果，如何合理利用各种炼焦煤特性，全面指导炼焦配煤，进行经济配煤，实现利润最大化，就是对各种煤通过实验焦炉进行炼焦试验，建立相关数据库模型，才能更好的指导生产。试验焦炉最大限度模拟工业焦炉生产的工况条件，尽量贴近工业生产状态，使得试验结果能直接表示生产结果，或者使试验结果与生产结果建立良好的相关性。实验焦炉类似缩小的工业焦炉，它的特点是与工业焦炉的模拟性好，结焦过程与工业焦炉相似。工艺参数检测较全面，焦炭机械强度测定设备与工业生产一样，试验结果直观，重现性好、区分性好，相关性好。山焦焦化配煤实验中心自2013年11月23日成立以来，对中心40kg试验焦炉与工业焦炉之间的对应关系进行了重点研究，初

步找到了40kg试验焦炉与工业大炉之间焦炭机械强度、热性质的对应性，自2014年7月份以来应用该数学模型指导生产取得了较好的经济效益。 2、 40kg试验焦炉与工业焦炉焦炭质量的对应关系配煤实验中心自2014年2月40KG试验焦炉正式投入运行以来，对三个系统装炉煤、凉焦台焦炭进行了质量跟踪、对比实验，并利用数学工具LINEST函数对40KG试验焦炉与工业焦炉实验数据进行了线性回归分析。 2.1 40kg试验焦炉、工业焦炉焦炭的M40、M10对应性实验 2.1.1实验数据 40KG小焦炉与凉焦台焦炭质量对比实验数据序列系统 40kg试验焦炉凉焦台M40 M10 ≥80 60～80 40～60 25～ 40 ≤25 M40 M10 1 一82.60 9.5 23.20 40.03 27.28 4.71 4.78 76.20 8.2 2 一82.90 9.9 39.0 3 36.67 17.12 2.95 4.23 76.00 10.7 3 二79.90 8.6 36.18 33.0 4 21.47 4.42 4.90 73.60 8.4 4 三83.10 9. 5 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 76.78 11 5 一81.20 9 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 74.20 9.2 6 三81.90 8.6 40.33 31.8 7 19.60 3.87 4.34 75.80 9.1 7 二79.60 9.6 35.28 36.98 20.31 1.98 5.45 73.60 9.8 8 一83.70 9 37.47 34.42 20.23 3.92 3.95 76.60 9.6 9 一80.60 9.6 27.09 41.93 24.50 2.48 3.97 74.80 9.8 10 二77.90 9 44.36 29.66 16.35 3.71 5.92 72.00 9.6 11 一81.40 9 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 75.00 9.4 12 三81.80 8.5 28.85 31.83 29.67 4.20 5.45 76.40 8.6 13 一81.40 8.9 38.76 32.54 18.53 4.54 5.64 75.40 9.6 14 二79.10 10.2 33.31 34.89 20.02 4.55 7.24 73.60 10.2 15 一80.60 9.4 23.14 32.13 31.63 7.21 5.89 74.80 10 16 二81.00 10 28.58 42.46 19.88 3.59 5.48 73.20 10 17 一81.90 10.3 26.93 42.56 19.87 3.74 6.90 76.00 9.8 18 二79.20 8.5 33.10 37.90 20.76 3.26 4.98 73.60 9.4 19 一81.90 9.4 24.61 43.40 18.93 5.01 8.05 75.40 9.2

配煤

配煤炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序。配煤方法有配煤槽配煤和露天配煤厂配煤两种。配煤理论简介：当前世界各国炼焦煤资源稀缺，高炉的大型化对焦炭质量及其稳定性的要求越来越高，而炼焦煤资源中强粘结性煤却越来越少，这一矛盾在我国尤为突出。考虑到经济效益及现实情况，国内外各焦化厂都在致力于配煤方案的研究。虽然方案千变万化，而配煤的原理却不外乎胶质层重叠原理、互换性原理、共炭化原理这三种。 1 胶质层重叠原理要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。其中典型的方法是“J法”配煤技术。“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。 2 互换性配煤原理焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%～5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。 3 共炭化原理煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油﹑塑料类﹑橡胶类﹑沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。国外Collin在400℃下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱

2kg铁罐配煤炼焦试验

2kg铁罐配煤炼焦试验 1）添加高强度改质剂2kg铁罐试验各煤种配比见表1。表1试验配煤比例ω/% 编号龟兹QM 托克逊1/3JM 25JM 15JM 改质剂1-0# 6 33 16 45 - 1-1# 6 33 16 45 0.20 1-2# 6 33 16 45 0.40 1-3# 6 33 16 45 0.60 1-4# 6 33 16 45 0.80 1-5# 6 33 16 45 1.00 注：改质剂用量= 试验用煤质量×改质剂用量百分数。 2）添加Al合金粉2kg铁罐试验各煤种配比见表2。表2试验配煤比例ω/% 编号龟兹QM 托克逊1/3JM 25JM 15JM 合金2-0# 6 33 16 45 - 2-1# 6 33 16 45 0.20 2-2# 6 33 16 45 0.40 2-3# 6 33 16 45 0.60 2-4# 6 33 16 45 0.80 2-5# 6 33 16 45 1.00 注：合金用量= 试验用煤质量×合金用量百分数。 3）添加高各向异性炭粉2kg铁罐试验各煤种配比见表3。

表3试验配煤比例ω/% 编号龟兹QM 托克逊1/3JM 25JM 15JM 炭粉 3-0# 6 33 16 45 - 3-1# 6 33 16 45 0.20 3-2# 6 33 16 45 0.40 3-3# 6 33 16 45 0.60 3-4# 6 33 16 45 0.80 3-5# 6 33 16 45 1.00 注：炭粉用量= 试验用煤质量×炭粉用量百分数。 4）煤的热重分析新疆各单种煤和疆外JM的差热分析（DTA）和热重分析（TGA）。表4 煤的差热分析和热重分析煤种A d%V daf%FC ad%G R. I.X,mm Y,mm R— max% CRI%CSR% QM 7.92 40.30 54.18 85 36.0 12.4 0.79 61.1 25.6 1/3JM 10.27 34.67 58.34 59 49.0 11.0 1.04 59.0 32.1 25JM 10.77 24.10 67.31 83 31.3 12.5 0.94 34.8 58.1 15JM 10.69 18.58 72.41 68 40.1 12.0 1.45 47.1 42.2 疆外JM1 10.87 19.50 71.47 83 36.9 13.7 1.51 12.6 78.4 疆外JM2 10.63 21.06 69.76 79 18.0 69.0 注：疆外JM1为疆外古交煤；疆外JM2为疆外薛国宁煤。 5）煤的元素分析分析相同变质程度的新疆煤和内地煤C、H、O三种元素的含量，根据元素分析结果，可以进一步了解新疆煤与内地煤的差异所在。煤种煤质分析焦炭质量 A d%V daf%FC ad%G R. I.X,mm Y,mm S t,d%R— max A d%FC ad%CRI%CSR% 弘扬 15JM 10.69 18.58 72.41 68 40.1 12.0 0.57 1.45 12.30 86.3347.1 42.2 疆外 JM3 10.09 19.85 71.09 85 31.0 20.1 1.51 11.85 87.12 14.5 77.4

煤岩学与配煤炼焦

1 引言 1.1 煤岩学简介煤岩学是把煤作为有机岩石为其研究对象,研究其性质、变化及应用的一门学科。它认为,煤本身是一种由多种性质不同的组分以不同的结构混合组成的、性质复杂多变的有机岩石,而非单一的纯净物;提出了活性组分和惰性组分的概念,并按镜质组、半镜质组、丝质组、壳质组以及矿物,对显微组分进行分类和定量统计分析。煤本身的一些物理、化学性质及经历的成煤过程,如密度、元素组成和成煤作用、地质年代等,同煤岩显微组分组成及镜质组反射率这两项指标具有非常密切的关系。应用煤岩学是:抓住煤本身并非单一纯净物这一特征,运用各种常规研究手段来研究煤中各组分及组分间交互作用对煤性质的影响;研究不同变质程度煤及其交互作用对混合煤性质的影响。 1.2 炼焦配煤技术从单种煤炼焦到多种煤配合炼焦是焦化工业的一大进步,现代焦炉几乎都采用多种煤配合炼焦。配煤技术作为一个科研领域正在不断发展,但近几十年来,配煤技术较多停留在定性的、经验的阶段。随冶金技术对焦炭质量要求的逐步提高,经验配煤由于不能从根本上解释配煤炼焦生产中出现的反常现象,不能实现从定性到定量的转化,已不能满足焦化生产要求。对此,作为近代焦化基础理论之一煤岩学,虽然发展仍不够完善和成熟,但由于其对煤的重新认识及其理论的可行性,较现行原料煤分类却更科学和先进。随着煤岩理论的深入和完善,以及配煤技术的发展,科学配煤离不开煤岩学已得到一致公认。目前,世界各国开发的配煤技术,凡是论证较充分、效果较好的,无一不以煤岩学为基础。上世纪80年代,国内的煤岩配煤技术开始得到较快发展。用煤岩学观点和方法预测焦炭质量,并指导配煤是50多年煤岩学发展的大事,也是焦化工业重大科研成果。目前,煤岩学已广泛应用于煤的研究及生产实践中。在焦化工业,煤岩学作为一种有用理论正在被广泛接受并逐渐应用于生产实践。 2 煤岩配煤的基本原理根据煤岩学理论及其对煤的深入认识,煤岩配煤的发展已形成几条公认的基本原理。 2.1 煤是不均一物质每种煤都是一种天然的配合煤,所以绝大多数煤都不合乎单独炼焦的要求。为此,煤岩工作者通过显微镜观察,即煤在加热过程中的动态变化,把加热过程中能熔融并产生活性键的成分划为有粘结性的活性组分;加热不能熔融、不产生活性键的划为无粘结性的惰性组分。镜质组和壳质组是活性组分,丝质组是惰性组分,半镜质组是两性组分。 2.2 煤中各活性组分质量的非均一性镜质组的反射率分布图证明了这一点。对于任何单种煤,由于其各活性组分经历的成煤作用集中且较接近,变质程度亦相近,在镜质组的反射率分布图上,均呈现正态分布。 2.3 惰性组分和活性组分在配煤中都不可缺少缺少或过剩都对成焦不利,会导致焦炭质量的下降。对焦炭质量有一定要求的配煤,实际