配合煤煉焦技術(shù)的質(zhì)量分析

配合煤煉焦技術(shù)的質(zhì)量分析

0煉焦工藝條件選擇2014年，全國單位gdp能耗減少了4.80%，但山西省、內(nèi)蒙古、河南、陜西、新疆等省、自治區(qū)單位gdp能耗分別下降4.18%、3.94%、4.06%、3.58%和0.42%。他們的情況樂觀。為了選擇適合我國國情、節(jié)約生產(chǎn)成本、保護生態(tài)環(huán)境的煉焦技術(shù),必須從焦爐性能、焦炭質(zhì)量、環(huán)保效果等方面綜合考慮。由于大型化焦爐的煤源選擇困難,生產(chǎn)規(guī)模需嚴格控制,加之管理困難,因而干熄焦裝置存在整體能耗高、系統(tǒng)操作難度大，配套建設(shè)成本高,個別設(shè)備可靠性需要提高以及干熄焦后續(xù)的環(huán)保問題,煤調(diào)濕技術(shù)煤源選擇困難、安全管理難度大、不成熟的調(diào)濕技術(shù)還會造成高耗能和揚塵等1固碳和焦洗技術(shù)搗固煉焦是指將配合煤在入爐前用搗固機搗實成體積略小于炭化室的煤餅后推入炭化室內(nèi)煉焦。搗固煉焦使裝爐煤密度由0.70t/m1.1煤質(zhì)指標區(qū)間采用配煤專家系統(tǒng)軟件和因子分析法配煤后的配合煤煤質(zhì)見表1,配煤灰分和催化指數(shù)見表2。由表1可知,配合煤的灰分介于9.46%～12.43%之間、揮發(fā)分介于27.02%～30.25%、硫分介于0.40%～0.87%、黏結(jié)指數(shù)介于53～87;由表2可知,催化指數(shù)介于3.31%～7.35%,煤質(zhì)指標區(qū)間較大,代表性較強。我國寶山鋼鐵公司將每個灰成分根據(jù)其對焦炭的反應(yīng)性催化作用的大小取加權(quán)系數(shù),將各灰成分的催化作用量化,并將礦物的催化指數(shù)MCI定義為1.2焦碳測定的質(zhì)量分析按照4種配煤方案分別煉焦,所得焦炭的質(zhì)量指標數(shù)據(jù)見表3。1.2.1焦炭總氣孔率和顯氣孔率配合煤堆積密度增加后,煉焦煤料間的膨脹壓力增加,氣孔數(shù)量變少、孔徑變小,使得焦炭總氣孔率和顯氣孔率降低,如圖1所示。但配合煤堆積密度不可以持續(xù)增加,因持續(xù)增加會使煉焦過程中的膨脹壓力過大、揮發(fā)性物質(zhì)析出困難,從而使得少部分氣孔孔徑增大,也使焦炭的微裂紋擴張,導(dǎo)致焦炭氣孔率又變大。1.2.2改善耐磨性強度與抗碎強度配合煤堆積密度增加后,填滿煤粒間的空隙只需較少的黏結(jié)組分,界面結(jié)合就已牢固,可改善耐磨強度與抗碎強度,如圖2所示。但配合煤堆積密度不可以持續(xù)增加,因其會使熱解氣體析出困難,膠質(zhì)體的膨脹壓力增加,焦炭的機械強度雖有所提高,但減小了收縮應(yīng)力對焦炭的松弛作用,增加了焦炭層間的剪切應(yīng)力進而擴張焦炭的橫裂紋,劣化冷態(tài)強度。1.2.3固碳和精煉對熱性質(zhì)的影響配合煤堆積密度增加后,降低了焦炭對CO由圖3可見,堆積密度只要不超過1.0t/m2預(yù)熱改質(zhì)溫度利用煤預(yù)熱煉焦可以提高煉焦煤源的堆密度,改善焦炭質(zhì)量;可提高焦爐生產(chǎn)能力約20%～25%;比傳統(tǒng)濕煤煉焦能耗降低4%;去除了平煤時帶出的煙塵,減少了空氣污染。以弱黏結(jié)性、軟化溫度較低的大同煤為例,預(yù)熱改質(zhì)溫度從150C開始,最高預(yù)熱改質(zhì)溫度為250℃。中間每隔50℃安排1個預(yù)熱改質(zhì)溫度點,即預(yù)熱改質(zhì)溫度定為150℃、200℃、250℃該3個點2.1糖酸膨脹序數(shù)法預(yù)熱改質(zhì)前后煤質(zhì)的變化見表4由表4可知,對大同煤預(yù)熱處理后,其干燥劑水分含量減少了3.02個百分點,有利于減少含氧官能團,從而改善煤的結(jié)焦性。自由膨脹序數(shù)在150℃～200℃時達到最大值,說明在加熱至200℃時,其黏結(jié)性得到改善。反射率的持續(xù)增加則說明預(yù)熱時重組了煤分子結(jié)構(gòu),使結(jié)焦性和黏結(jié)性得以改善。2.2改質(zhì)后焦炭質(zhì)量指標焦炭篩分組成及冷態(tài)強度見表5。由表5可知,大于80mm的大同煤大塊焦在預(yù)熱到150℃和預(yù)熱到200℃比未預(yù)熱的增加了,小于25mm和25mm～40mm的小塊焦在持續(xù)預(yù)熱過程中的變化均不大。由上可見,將弱黏煤預(yù)熱改質(zhì)后可以改善其黏結(jié)性能和結(jié)焦性能。焦炭冷態(tài)強度M25最高可提高2.5個百分點,M10可降低1.8個百分點。隨著預(yù)熱溫度的變化,大同煤煉焦冷態(tài)強度變化,其耐磨強度隨溫度升高而先降后升,其抗碎強度隨溫度升高而先升后降3煤的共炭化為發(fā)揮各單種煤的優(yōu)點,配合使用不同變質(zhì)程度的煤煉焦稱為煤的共炭化。與單獨炭化相比,焦炭的光學(xué)組織大變,有利于中間相的生長、融并,半焦生成階段可以生成光學(xué)各向異性組織3.1焦炭界面結(jié)合強度配合煤所煉焦炭強度與單種煤焦炭強度的不同是由各個煤種之間相互結(jié)合所造成使用不能單獨煉焦的弱黏結(jié)性煤配煤煉焦,用2煤表示弱黏結(jié)性煤,則焦炭界面結(jié)合強度計算公式為:界面結(jié)合強度計算公式各符號定義見表6。根據(jù)配合煤焦炭的結(jié)構(gòu)強度和顯微強度,運用公式(2)、(3)將淄博肥煤FM和蒲白瘦煤SM、大同氣煤QM,神東焦煤JM和蒲白瘦煤SM、大同氣煤QM分別共炭化后所得焦炭的界面結(jié)合強度,結(jié)果見表7。3.1.1不同煤種煉焦的界面效果分析肥煤和瘦煤的配合煤焦炭,其界面結(jié)合強度B究其原因,是因為肥煤和氣煤的黏結(jié)性強,其在高溫下能夠軟化熔融,熱穩(wěn)定性好,兩種煤的膠質(zhì)體相互混合共同炭化,界面結(jié)合強度較大3.1.2不同粉煤灰含量的精煉和焦化劑的界面結(jié)合強度堆密度為1.1t/m3.2光學(xué)顯微組分肥煤單獨共炭化技術(shù)在反光偏光顯微鏡下,可以觀察到焦炭氣孔壁由不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)和等色區(qū)尺寸組成,焦炭氣孔壁的此光學(xué)特征按其結(jié)構(gòu)形態(tài)和等色區(qū)尺寸分成不同的組分,稱之為光學(xué)顯微組分肥煤單獨共炭化所得物主要是鑲嵌結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)和片狀組織。隨著瘦煤配比的增加,各向同性組織含量均有提高,各向異性組織含量均有降低。在堆積密度不變前提下的共炭化煉焦過程中,使用黏結(jié)性大的單煤或在配煤中增加黏結(jié)性單煤的含量,會提高焦炭的界面結(jié)合強度,同時會提高光學(xué)測試中的各向異性組織含量。4大型化焦爐的發(fā)展方向為應(yīng)對現(xiàn)代焦化工業(yè)正面臨優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源緊缺、環(huán)保法規(guī)日益嚴格的巨大壓力,煉焦技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)該就是最大限度地提高資源利用率和最大限度地節(jié)能減排。在未來一段時期內(nèi),發(fā)展大型化焦爐、干熄焦和煤調(diào)濕技術(shù)是煉焦工藝技術(shù)的發(fā)展方向(1)大型化焦爐。炭化室加寬加高、提高單孔炭化室產(chǎn)焦量是大型化焦爐的發(fā)展方向之一。最經(jīng)濟的焦爐匹配是一套操作人員、一套焦爐機械、一個煤塔和兩座焦爐能夠操作的最大孔數(shù)。該種焦爐匹配可以充分發(fā)揮操作人員、焦爐機械和焦爐本體的最大潛力。(2)干熄焦技術(shù)。與傳統(tǒng)的濕熄焦相比,干熄焦可回收80%的赤焦顯熱。但是我國焦化行業(yè)干熄焦率還很低,已建成的干熄焦項目存在焦炭燒損大、產(chǎn)出蒸汽少、搗固焦爐生產(chǎn)的焦炭體積密度大、循環(huán)氣體冷卻難度大等問題,節(jié)能效果欠佳,干熄焦產(chǎn)生的粉塵也需要治理。(3)煤調(diào)濕技術(shù)。煤調(diào)濕技術(shù)是焦化廠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要手段此外,隨著知識經(jīng)濟的快速發(fā)展,專利信息在企業(yè)科研、生產(chǎn)、經(jīng)營及貿(mào)易等活動中的積極作用也日益突出,特別是在當(dāng)今以科技創(chuàng)新為目標的世界,專利信息的開發(fā)利用在科技創(chuàng)新中發(fā)揮著越來越重要的作用5其他可以節(jié)約焦爐低碳排放、低能耗的焦爐采空氣運用,以及配套含酚氰生產(chǎn)廢水處理設(shè)施和