淺析焦炭強度的影響因素

淺析焦炭強度的影響要素之蔡仲巾千創(chuàng)作杜為民汝州天瑞煤焦化有限企業(yè)2014年10月20日淺析焦炭強度的影響要素杜為民(汝州天瑞煤焦化有限企業(yè)467535)大綱：焦炭質(zhì)量受配合煤原料性質(zhì)和煉焦工藝的影響。在制定配煤方案時,能夠V-G作為主要參數(shù),綜合均衡V、G、Y、X等參數(shù)的影響，同時應(yīng)嚴格控制入爐煤粒度、水分、堆比重、干餾溫度等工藝指標,以改良焦炭物理性能。要點詞：焦炭配煤參數(shù)汝州天瑞煤焦化有限企業(yè)年產(chǎn)焦炭100萬噸，中冶焦耐設(shè)計大型搗固式焦爐，2011年12月動工，2013年8月投產(chǎn)。煉焦用煤因為受多種要素影響，煤種不固定，儲煤量不堅固。煤種有平頂山張村主焦煤、瘦焦煤、瘦煤等；三門峽中硫主焦；山西高硫氣肥煤、瘦焦煤等；陜西黃陵1/2中粘煤、1/3焦煤等。依據(jù)企業(yè)實質(zhì)狀況基本以張村主焦煤為主再輔以其余煤種進行配煤。通過一年來的生產(chǎn)實踐，就配合煤V、G、Y、X等參數(shù)對焦炭質(zhì)量的影響做一分析供大家賞析。一、生產(chǎn)狀況1、煤質(zhì)特色單種煤指標名稱VdafAd%StadXYG備注%%mmmmP%MCI張村1790焦煤升祥焦331274焦煤(混)配合煤指標焦炭指標Vdaf＜＜VdafM10GXmmYmm3mm1mmM40%CRI%CSR%%%%%%81焦/瘦神火958（混）氣煤20.0%1/3焦31.4%焦煤46.7%瘦煤1.9%焦/瘦河津850（混）九礦301169焦煤山焦2898氣肥銀海458481/2中粘義棠101279焦/（1/3）1/3大海1273升祥681/3（混）2、幾組生產(chǎn)數(shù)據(jù)2.1配合煤煤巖分析：配合煤指標焦炭指標VdafYm＜3mm＜VdafM40CSR1mmGXmm%%M10%CRI%%m%%%77147757774802.2配合煤煤巖分析：1/2中粘+氣煤29.7%1/3焦+肥煤20.0%焦煤50.3%7689858280792.3配合煤煤巖分析：1/2中粘+氣煤18.0%1/3焦+肥煤29.2%焦煤52.8%配合煤指標焦炭指標Vdaf＜＜VdafM40M10CSRXmmYmm3mm1mmG%%%CRI%%%%%808383848271二、分析要達到提升焦炭質(zhì)量,能夠從結(jié)焦機理等方面找尋門路。從結(jié)焦機理看,在干餾過程中煤質(zhì)融化→熔融→膨脹→固化→縮短→成焦這一過程是必經(jīng)的。在這一過程中,只需配合煤擁有優(yōu)秀的熔融性、黏結(jié)性,使固體物質(zhì)縫隙填滿,固、液體物質(zhì)充分附著,是能夠提升焦炭強度的。所以從生產(chǎn)試驗結(jié)果能夠看出,配合煤性質(zhì)是影響焦炭質(zhì)量的主要要素,是基礎(chǔ)。只有合理調(diào)理配合煤質(zhì)量才可得到需要的焦炭質(zhì)量。1、影響焦炭質(zhì)量的煤質(zhì)要素1.1配合煤煤化程度參數(shù)代表煤化程度的指標有揮發(fā)分Vdaf和鏡煤均勻最大反射率Rmax。兩者之間存在顯然線性有關(guān)關(guān)系,其關(guān)系式為:揮發(fā)分簡單測定,且可按加成性計算，所以只需對揮發(fā)分要點分析。在成焦過程中,揮發(fā)分Vdaf與縮短度α呈正有關(guān)系數(shù),如圖1所示。圖1揮發(fā)分與縮短系數(shù)關(guān)系揮發(fā)分對焦炭質(zhì)量的主要影響是:揮發(fā)分過高,縮短度大,易造成焦炭均勻粒度呈條狀減小;抗碎強度降低;焦炭氣孔壁薄,氣孔率增大。揮發(fā)分偏低,縮短度小,易造成爐墻壓力增大,還可能造成難推焦,破壞焦爐設(shè)施。所以,在配煤中揮發(fā)分應(yīng)作為重要參數(shù)調(diào)控。配合煤揮發(fā)分Vdaf一般控制25%～28.5%較為適合。見表1表1部分派合煤Vdaf與焦炭強度生產(chǎn)數(shù)據(jù)比較。VdafM40M10CRICSRM40M25M10CRICSR%%%%%Vdaf%%%%%%4.15.06.04.41.2配合煤黏結(jié)性參數(shù)黏結(jié)性是煤在間隔空氣條件下加熱時,形成擁有可塑性的膠質(zhì)體,黏結(jié)自己或外加惰性物質(zhì)的能力。它是煉焦用煤的重要工藝性質(zhì)。煤料的黏結(jié)性指標是影響焦炭強度的重要要素。黏結(jié)性的好壞取決于煤熱分解過程中形成的膠質(zhì)體的數(shù)目和質(zhì)量。生產(chǎn)上,我們能夠依據(jù)膠質(zhì)體的數(shù)目和性質(zhì)、煤黏結(jié)惰性物料能力的強弱及焦塊的外形測量煤的黏結(jié)性。表征配合煤黏結(jié)性的指標主要有奧亞膨脹度bt、流動度MF和膠質(zhì)層厚度Y等。在配合煤中因為各單種煤煤化程度區(qū)間分歧,其塑性溫度區(qū)間也分歧,這就使分歧配合煤擁有分歧膨脹度和流動度,且配合煤的膨脹度、流動度不擁有可加成性,配煤時需要實質(zhì)測定。膨脹度、流動度表征了煤質(zhì)中活性物的含量和性質(zhì),其量值大小對焦炭強度存在影響。因其測定較復(fù)雜,不將其作為主要參數(shù)控制。但一班配合煤應(yīng)控制奧亞膨脹度指標bt≥50%。膨脹度b不小于50%。膠質(zhì)層厚度Y較直觀地表征了配合煤中膠質(zhì)體的含量。要煉制好的焦炭第一需要有足夠量的膠質(zhì)體來充分浸潤、粘結(jié)煤中固化物質(zhì)。但膠質(zhì)體過分,會影響結(jié)焦過程中揮發(fā)物的溢出,而影響焦炭質(zhì)量。所以在配煤時應(yīng)合理控制Y值。但因Y值只反應(yīng)膠質(zhì)體的含量而不反應(yīng)其性質(zhì),同樣Y值的分歧配煤會形成分歧強度的焦炭,所以應(yīng)將Y值作為配煤中的重要參數(shù)而不作為展望強度的主要參數(shù)。生產(chǎn)實考證明Y值關(guān)于配合煤擁有可加成性。依據(jù)我公司生產(chǎn)狀況當(dāng)Y值控制在15～18mm的范圍內(nèi)合理調(diào)整配煤方案則可有效控制焦炭強度。見表2表2配合煤指標Ad%Vdaf%Stad%GXmmYmm＜3mm%＜1mm%828272828088847280838384表3對應(yīng)焦炭質(zhì)量Ad%Vdaf%Stad%M40%M10%CRI%CSR%5.712.824.41.3配合煤結(jié)焦性參數(shù)粘結(jié)指數(shù)G表征了煤的粘結(jié)能力,同時又反應(yīng)了煤的結(jié)焦性能,要煉制高強度的焦炭必然有足夠的G值,而過高的G值又會造成焦炭變脆,強度降低。所以,在配煤中應(yīng)將G值作為重要參數(shù)加以控制。依據(jù)我企業(yè)生產(chǎn)狀況一般控制G在75～85。2、影響焦炭質(zhì)量的工藝要素2.1裝爐煤堆比重入爐煤堆比重是影響焦炭氣孔率的顯見要素。依據(jù)我企業(yè)生產(chǎn)狀況一般控制在濕基1.05～1.10t/m3。2.2入爐煤水份入爐煤水份對焦炭強度、氣孔率都有影響,一是影響入爐煤堆比重。水份增大,堆比重減小;二是影響焦爐溫度。水份高不單影響炭化室焦炭成熟時間,更重要的是因為其蒸發(fā)大批吸熱的過程造成相鄰炭化室爐溫搖動,影響其焦炭的縮短和成焦。造成視密度降低平易孔率增大。同時水分過高或過低對搗固煤餅成型也有較大影響。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)我企業(yè)入爐煤水份較為適合的控制范圍一般在13.0～14.5%。2.3裝爐煤的粒度要煉制合格焦炭,應(yīng)試慮配合煤原料的分歧性質(zhì),對其粒度差別控制。以利于其被活性物浸潤、吸附和粘結(jié)。我企業(yè)采納選擇性破裂技術(shù)預(yù)粉碎及混粉碎。關(guān)于難粉碎的煤如瘦煤、氣煤、1/2中粘煤等進行預(yù)粉碎,細度控制在<3mm：88±2%，<1mm：68±2%。而關(guān)于粘結(jié)性、流動性好的原料如肥煤、主焦等細度控制可相對寬松,以利于其流動性、粘結(jié)性的發(fā)揮。我企業(yè)配合煤粉碎細度控制<3mm：88±2%，<1mm：70±2%。見前生產(chǎn)數(shù)據(jù)表。三、結(jié)論搗固焦爐煉制焦炭的質(zhì)量,一方面取決于配合煤原料的性質(zhì),另一方面取決于煉焦工藝管理。配合煤方面,在多重煤質(zhì)參數(shù)中,V、G、Y等項參數(shù)是重要影響要素。幾項參數(shù)均對焦炭強度發(fā)生影響,且要素間存在互相影響和限制關(guān)