捣固焦炉炼冶金焦配煤研究.pdf

第 3 7 卷 第 1期 2 0 1 4年 1月 煤炭转化 C0AL C0NVERS 1 0N V01 ． 37 No． 1 Ja n．2 O1 4 捣 固焦 炉炼 冶金焦 配煤 研究 * 陈 国超 高 筠 ’ 摘 要 利 用不 同炼 焦用煤对捣 固焦炉炼焦配煤进行研 究． 探 讨 了根 据 冶金 焦炭要求 选择合 理的 配 煤方案 ， 得到符合 灰分、 硫 分、 抗碎强度 、 耐磨 强度 、 反应性及反应后 强度要 求的焦炭 ． 研 究表 明， 可 以利 用 修正公式预测 焦炭灰分 ； 根 据原料及配合 煤硫 分的经验值 预测 焦炭硫 分 ； 根据 对 焦炭灰 分、 硫分 以及冷 、 热 态的要 求选择合理 的配合煤挥发分进行配煤 ． 用配合煤胶质层厚度预 测捣 固焦炉焦炭强度 更具 有 实际 意 义 ． 关键词 捣 鼓焦炉 ， 冶金 焦， 配煤 中图分类号TQ5 2 2 0 引 言 捣 固焦炉的优点是 通过对炼 焦用煤 的捣 固处 理 ， 煤饼 中煤粒 间距缩小 2 8 ％～3 3 ％ ， 使煤料堆 密 度提高 ． 捣固煤饼在结焦的过程 中， 胶质体在不 同性 质的煤粒表面均匀分布浸润 ， 由于煤粒间间隙缩小 ， 较少的胶质体填充煤粒间隙就可生产出符合要求的 焦炭． 通过捣固炼焦可以减少焦煤及肥煤 的用量 ， 提 高 i ／ 3焦煤及弱黏结煤的用量 ， 以达到降低生产成 本和保证焦炭质量 的 目的． 捣 固焦炉有其 自身的特 点 ， 结合我 国煤源及高炉炼铁的要求 ， 可以产 出符合 炼 铁所 需要 的冶金 焦 ． 1 实验 部 分 I ． 1 原料 所用原料为焦煤 林 西矿 、 肥煤 赵各庄 矿 、 1 ／ 3 焦煤、 瘦煤 、 弱黏结煤以及焦肥煤 混煤 等． [ 1 ] 其 中焦肥煤、 1 ／ 3焦煤 、 弱黏结煤 、 瘦 煤经洗选后人 厂 进行炼焦． 实验选用 1 O种煤种进行配煤捣固炼焦 ． 配煤方案中的各单种煤化验指标见表 1 ． 1 ． 2实验 设 备及 方法 实验设备 碳化室 高度为 4 ． 3 m 的侧装捣 固焦 炉 ． [ 2 实验 方法 将 原 料 煤 按 配 比进 行 配 煤 ， 配合 煤 经皮带输送到破 碎机 ， 破碎机将 煤破 碎到≤ 3 mm 后 经皮 带输 送 到 煤 塔 ， 煤 塔 中煤 落 入 加 煤 车 煤箱 内 进行捣 固， 捣固后形成 的煤饼 由加煤车从焦炉机侧 加入到焦 炉碳 化 室， 煤饼 在碳 化室 内升 温加 热 至 *河北省 自然科学基金资助项 目 E 2 0 1 2 2 0 9 0 3 3 ． 1 工程师 ； 2 教授 ， 河北联合大学化 工学 院， 0 6 3 0 0 9 河北唐 山 收稿 日期 2 0 1 3 ． 0 4 1 7 ； 修 回 日期 2 0 1 3 ． 0 7 ． 1 1 1 0 5 0℃逐渐成熟 ． 焦炭成熟后 ， 由推焦车将焦炭从 机侧 向焦侧推出， 焦炭落入熄焦车 ， 熄焦车将红热焦 炭送至熄焦塔进行熄焦 ， 熄焦后焦炭送至晾焦 台降 低 水分 后得 到焦 炭产 品 ． 表 1各单种煤化验指标 Ta bl e 1 Pr ox i ma t e i nde x e s a na l y s i s of e ac h c o al No t e sCo k i n g f a t c o a l a r e b l e n d e d c oa l ， p r o p e r t i e s l i e s b e t we e n c o k i n g a n d f a t c o a 1 ． 1 ． 3配煤 方案 根据 炼 铁 生 产 实 际， 对 焦 炭 要 求 为 ≤ 1 4． 0 0 ％ ， S t , d ≤0． 8 0 ％ ， M2 5 ≥ 8 8． 0 ％ ， M1 0 ≤ 8 ． 5 ％ ， C RI ≤ 3 5 ％ ， C S R≥ 5 0 ％ ， Vd a f ≤ 1 ． 9 ％ ， M≤ 8 ． 0 ％ ． 可以看出冶金焦的指标要求除灰分外均为二级冶金 焦 标准 [ 3 ] ， 只 是将 焦炭 灰分 的要 求降低 ． 根 据 焦炭 的 要求以及捣固焦炉本身的特点， 选择不同种配煤方 案进行实验 ， 其 中选 焦煤所 占配 煤质量 为 1 O ％～ 7 O 煤炭转化 2 0 1 4正 2 5 ％； 肥煤所占配煤质量为 0 ～1 5 ％； 1 ／ 3焦煤所 占 配煤质量为 2 5 ％～5 5 ％； 类似焦肥煤 的混煤所 占配 煤 质 量为 1 0 ％～ 3 O ％ ； 瘦煤 所 占配煤 质 量 为 5 ％ ～ 1 0 ％ ； 弱黏 结煤 所 占配煤 质量 为 1 0 ％～2 5 ％ ． 2 结果 与讨论 2 ． 1 配 合煤 及焦炭 灰 分配煤 分 析 配合 煤灰 分_ 4 ] 可 由各 单种 煤 的灰分 按 加 和性 计 算 ， 配合煤 的灰分理论值与实际值偏差较小， 可以由 理论计算得出． 焦炭灰分理论方法为配合煤灰分除 配合煤转化成焦炭 的质量 ， 可 由干基挥发分进行预 测 ， 实践 预测公 式 为 AmA ／ 1 一 煤 b 式 中 A焦 为 焦 炭 的 灰 分 ， ％ ； A g为 配 合 煤 的 灰 分， ％； V 煤为配合煤的干基挥发分 ， ％； b为焦炭挥 发分 ， ％ ．因 本 实 验 焦 炉 焦 炭 挥 发 分 在 0 ． 9 7 ％ 与 1 ． O 2 ％之间 ， 计算得 出挥发分为 1 ． 0 0 ％， 因此 ， 预测 焦 炭灰 分时 将挥 发 分 b 取值 1 ． O 0 ％ 误 差 较 小 ， 理 论 值与 实际 值较 接近 ． 焦 炭理 论 值 与 实 际值 见 图 1 ， 实际值与理论计算值偏差不超过 0 ． 2 0 ％ ， 此种预测 方 法在 生产 实践 中得 到 了应用 ． s c he mes 图 1 焦炭灰分理论值 与实际值 Fi g ． 1 Co nt e n t c o r r e c t e d v a l u e a nd a c t u a l v a l u e of c ok e a s h 2 ． 2挥 发分 配煤 分析 配合煤干基挥发分及可燃基挥发分可按各单种 煤 的挥 发分按 加 和性 进 行 计 算 ． 从 配 煤 炼 焦 得 到 的 产 品 可 以 分 析 出 ， 配 合 煤 可 燃 基 挥 发 分 高 于 3 0 ． 5 0 ％ ， 焦炭 出现裂 纹较 多 ， 成 焦 焦炭块 度 小 ， 焦炭 反应 性 和反 应后 强 度 受 到 影 响 ． 相 应 配 入 挥 发 分低 的瘦煤及焦煤会降低配合煤挥发分 ， 焦炭热强度得 以保证， 但配煤成本升高． 根据捣固焦炉特点及炼铁 指标要求 ， 可燃基挥发分控制在 2 8 ． o 0 ％～3 0 ． 5 0 ％ 可产出质量较好 的二级焦． 当然选 择配合煤 的挥发 分 还要 考虑 灰分 、 硫分 以及 焦炭 强度 的要 求 ． 2 ． 3配合 煤和 焦炭硫 分 配煤分 析 配 合煤 中硫 分 可按各 单种 煤 的硫分 按 加 和性 计算 ， 配合煤硫分理论值与实际值偏差较小 ， 可以作 为配合煤的硫分预测 的理论依据． 配合煤中的硫分 一 部分转化到焦炭中， 此外在结焦的过程中， 配合煤 总质 量在减 少 ， 因此 焦炭 中硫 分含 量不 好 预测 ． _ 6 ] 对 实验用煤的配合煤硫分理论值与得到的焦炭实际硫 分值进行统计对 比见 图 2 ． 由图 2可 以看 出， 当配合 煤 硫分 大 于 0 ． 6 6 8 ％ 时 ， 随 入 炉 煤硫 分 的升 高 ， 焦 炭 硫 分 与配合 煤 硫 分 差 值 增 大 ； 当硫 分 低 于 0 ． 6 6 8 ％ 时 ， 焦炭 硫 分 与 配合 煤 硫 分差 值 偏 差 较小 ． 因此 ， 在 对焦 炭硫分 的预测 时要 以配合 煤 硫分 的高 低进 行 综 合分 析 ， 根 据 实际 的经验 趋势 进行 预测 ， 按 其他 理 论 公式 推测 捣 固焦 炉 所 产 焦 炭硫 分 结 果 并 不 理 想 ． 此 外 ， 预测 焦炭 硫分 时煤 源 及 配 煤 煤种 成分 的稳 定 起 到关键性 的作用． Sc he mes 图 2配合 煤及焦炭硫分 Fi g． 2 M i x ed c oa l a nd co ke s ul f u r c ont e nt 2 ． 4 黏 结指 数和胶 质 层厚 度配 煤分 析 本实 验 由于受 进 煤 煤 源 黏 结 指 数 G 的 影 响 ， 配合 煤 的 G 值偏 高 ， 在实 际生 产 中对 配合 煤 的 黏结 性 和结焦 性指 导 意 义 有 限 ． 胶 质 层 厚度 对 中 等黏 结 性煤 的区分 能力 较 强 ， 且 配 合 煤 各 单 种 煤胶 质层 厚 度具 有 加和性 ． 选 8种 配 煤 方 案 的胶 质 层 厚 度统 计 见 表 2 ． 表 2配合 煤胶 质层厚度 Ta bl e 2 Pl a s t i c l ay e r t hi ckn e s s of mi x ed c oa l S c h e me s Y t h e o r y ／ m m y a c t u a 1 ／ m m D e v i a t i o n ／ ％ S c h e m e s y t h e o r y ／ m m Y a c t u a 1 ／ m m D e v i a t i o n ／ ％ 1 1 5． 0 8 1 5 ． O 3 O． 3 O 5 1 5． 2 5 1 5 ． 2 8 0． 2 O 2 1 3． 8 8 1 4． 2 4 2． 5 6 6 1 5． 2 5 1 5 ． 0 4 1． 4 O 3 1 3． 7 8 1 3． 9 8 ～ 1． 4 7 7 1 4． 5 8 1 4 ． 8 2 1． 6 5 4 1 7． 6 5 1 7． 9 5 ～ 1． 6 7 8 1 4． 8 O 1 4 ． 8 5 0． 3 4 实践证 明 ， 用 胶质层 厚度来 预测配 合煤 的结焦性 比较 切合实 际 ． 顶装焦 炉 以最 大胶质层 厚度一 般要求 1 7 mm2 2 I T I I T I ， 而捣 固焦炉的优势是最 大胶质层 厚度 在1 3 mm1 8 i n t n就可 以生产 出满足要求的焦炭 ． 第 1 期 陈国超等捣固焦炉炼冶金焦配煤研究 7 1 2 ． 5捣 固焦炉 配煤 方案 的选 择 配煤 方 案 的原 则 是 以焦 煤 、 肥 煤 为 基 础 煤 ， 尽 量配 入 i ／ 3焦煤及 弱 黏结 煤 ， 适 当减少 焦煤 、 肥 煤及 瘦煤的配入量 ． 我 国煤源的特点是焦煤灰分较高， 部 分煤源肥煤、 瘦煤和 i ／ 3焦煤灰分也较高． _ 8 ] 按国家 标准焦炭要求进行 配煤炼 焦灰分偏 高， 增加了配煤 的难 度 ， 配煤 受 到 限制 ． 将 焦 炭 灰 分 的指 标 要 求 放 宽， 可 以进一步优化 配煤方案 ， 产 出较理想 的焦炭 ． 肥煤的硫分较高 ， 有 的硫 分高达 1 ． 8 0 ％， 有 的产地 1 ／ 3焦煤硫分较低 ， 弱 黏结煤 通过洗选可 以将灰分 和硫分降低 ． 因此 ， 配合煤 的硫分可以通过煤种 的搭 配 ， 人为的加 以调配可 以将成本较低 的高硫肥煤配 入 5 ％～ 1 O ％ ． 由于 1 ／ 3焦 煤 和 弱 黏 结 煤 挥 发 分 较 高 ， 配人过多会导致配合煤的挥发分升高 ， 弱黏结煤 的挥发分最高， 弱黏结煤配入量高会直接影响焦炭 的冷 、 热 态强 度 ， 而 且 影 响 焦 炭 的 块度 ． 弱 黏 结 煤 的 配人量宜控制在 1 5 ％～2 5 ％， 由于我 国 1 ／ 3焦煤煤 源充足 ， 应尽量提高配人量， 结合其他煤种配人量可 高达 5 5 ％ ． 瘦 煤 的 最 大 作 用 是 可 以提 高 焦 炭 的块 度 ， 由于 捣 固焦炉 胶 质层 厚度 薄 ， 瘦 煤 的配 入量 偏 高 则 影 响 焦 炭 的 质 量 ， 一 般 瘦 煤 的 配 入 量 占 5 ％ ～ 1 0 ％为 宜 ． 由于 受 市场 的影 响 ， 洗 煤 厂 的存 在 ， 对 煤 种进行搭配 ， 经常出现四不像的煤种 ， 像本文的焦肥 煤 ， 其杂质较 多． 用配合煤 的 Y值对焦炭 的黏结性 和 结焦性 进 行预 测 比较有 意义 ． 3 结 论 1 捣 固焦 炉 焦炭 的灰 分 预 测 可用 公 式 A焦一 s 1 ／ 1 一 6 进行 预 测 ， 根 据 实 际 焦 炉 的不 同算 出校 正值 b， 焦 炭灰 分预 测更 准确 ． 2 捣固焦炉配合煤 的硫分可 以按各单种煤的 硫分进行加和计算 ， 焦炭硫分的预测根据配合煤的 硫 分值 以及 挥发 分 的 值 进行 分 析 ， 结 合 生 产 实 际 得 出经验 趋势 进行 预测 ． 3 配 合煤 挥 发 分 可 由各 单 种 煤 的挥 发 分 加 和 计算出， 挥发分的选取可依据配合煤 的灰分、 硫分以 及焦炭的冷 、 热态强度的要求进行综合分析 ， 捣固焦 炉 可燃 基挥 发分 在 2 8 ． O 0 ％～ 3 O ． 5 ％ 可 产 出较 好 的 二 级冶 金焦 ． 捣 固焦 炉 用 最 大胶 质 层 厚 度 预 测 焦 炭 强 度更 具有 实 际意义 ． 参 考 文 献 [ 1 ]申明新 ． 河北省炼焦煤资源分布与利用E J ] ． 洁净煤技术 ， 2 0 0 6 ， 1 2 3 1 1 - 1 3 ． E 2 ]刘武镛 ， 孙红艳．4 ． 3 m顶装焦炉改捣固炼焦的实践与讨论[ J ] ． 燃料与化工 ， 2 0 1 2 ， 4 3 4 3 0 ． 3 1 ． [ 3 ]冯进 ， 张伟林 ．配煤捣 固炼焦试 验分 析[ J ] ． 新疆钢铁 ， 2 0 0 4 4 1 7 ． [ 4 3 王海 英 ， 无广元 ， 王树忠等 ．大力发 展配煤炼 焦合 理利用焦炭资源[ J ] ． 产业与科技论坛 ， 2 0 1 2 ， 1 1 9 1 8 [ 5 ] 关树 艳．简议 配煤炼焦 r J ] ． 天津冶金 ， 2 0 0 6 3 4 0 ． [ 6 ]郝洪洲．配煤参数与焦 炭质量 r J ] ． 煤化工 ， 2 0 0 1 4 2 1 ． [ 7 ]苏宜春．炼焦工 艺学 [ M] ．北京 冶金工业 出版社 ，2 0 0 4 8 4 ． [ 8 ]郑庆荣 ， 刘鸿福 ， 薛光武．多种 中变 质煤配煤 炼焦的生产 实验研究 [ J ] ． 煤炭转化 ， 2 0 1 3 ， 3 6 3 3 5 3 8 ． STUDY ON COKI NG COAL BLENDI NG TECHNOLOGY OF STAM P． CHARGI NG COKE 0VEN Ch e n Gu o c ha o an d Ga o Yan C o l l e g e o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g， He b e i U n i t e d U n i v e r s i t y， 0 6 3 0 0 9 T a n g s h a n，He b e i ABSTRACT The c o ki ng c oa l b l e ndi ng t e c hno l og y o f s t a m p c ha r g i ng c oke ov e n wa s s t udi ed us i n g di f f e r e nt s pe c i e s of c ok i ng c oa 1 ．Ac c or di ng t o t he r e q ui r e m e nt of m e t a l l u r g i c a l c o ke，t he r e a s on ab l e c o al bl e ndi ng s c he m e wa s i nv e s t i g a t e d．Ba s e d on t hi s， c oke whi c h i s a c c o r d e d wi t h t h e c ha r a c t e r i s t i c of c oke a s h a n d s u l f u r c o n t e n t ，t h e b r o k e n a n d a b r a s i o n S t r e n g t h，c o k e r e a c t i v i t y CRI a n d c o k e s t r e n g t h a f t e r r ea c t i on CSR wi l l b e a v a i l a bl e． The r e s u l t s s how t h at t he c oke a s h va l ue c a n be pr e di c t e d f r om m o di f i e d f or m u l a，an d t he c oke s u l f u r c ont en t c a n be pr e di c t e d f r o m t h e r a w m a t er i a l an d t he e mpi r i c al va l u e o f t he mi xe d c o a l s u l f ur c ont e nt ．The r e a s o na bl e v ol a t i l e ma t t e r o f m i x e d c oa l i S c hos e n ba s e d on r e qu i r e m e n t s o f c o ke a s h an d s ul f u r c o nt e n t，c o l d a nd ho t s t a t e．Coa l s t r e ngt h i s f o r e c a s t e d b y t hi c kne s s of c ol l oi da l m a t t e r l a ye rY o f m i x e d c oa l f or s t a mp c ha r g i ng c o ke o ve n， whi c h s ho ws t he pr a c t i c al s i g ni f i c a nc e t o t he ap pl i c a t i ons i n i nd us t r i a l Pr o du c t i o n． KEY W ORDS s t a m p - c ha r g i ng c oke o ve n，c oa l b l e ndi ng，me t a l l ur g i c a l c oke