影響焦化過程的因素

影響焦化過程的因素

中國是世界上首次生產(chǎn)焦碳生產(chǎn)的國家，也是世界上生產(chǎn)焦碳生產(chǎn)和供應(yīng)的中心。根據(jù)焦化行業(yè)資料顯示,2010年全球焦炭產(chǎn)量6.3億噸,全國生產(chǎn)焦炭3.88億噸,生產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界產(chǎn)量的62%,我國年焦炭產(chǎn)能4.4~5億噸,產(chǎn)能閑置近億噸,目前,接近40%的焦化企業(yè)虧損,由于焦炭產(chǎn)能過剩,市場競爭激烈,提高焦炭質(zhì)量是擺在焦化企業(yè)面前的緊迫任務(wù)。1影響焦焦質(zhì)量的因素1.1煉焦煤巖學(xué)理論原煤質(zhì)量的好壞是能否制得優(yōu)質(zhì)焦炭的關(guān)鍵,從結(jié)焦性來看,焦煤熱分解時(shí),熱穩(wěn)定性高,膠質(zhì)體數(shù)量多,粘性大,固化溫度較高,半焦收縮量和收縮速度均較小,焦煤煉出的焦炭不僅耐磨強(qiáng)度高、焦塊大、裂紋少,而且抗碎強(qiáng)度也好,焦煤是最好的能煉制出高質(zhì)量焦炭的煤。按煤巖學(xué)理論,結(jié)焦過程中并非煤?；ト鄢删坏慕箟K,而是活性物和惰性物之間進(jìn)行界面反應(yīng)。適宜的惰性含量可以獲得氣孔率低的焦炭,而且焦炭與CO目前,因焦煤資源緊缺,單獨(dú)使用焦煤煉焦,不能充分利用煉焦煤資源,而且容易造成推焦困難,損壞爐體。配煤時(shí),焦煤的配入量可在較寬范圍內(nèi)波動(dòng),且能獲得強(qiáng)度較高的焦炭。配入焦煤的目的是增加焦炭的強(qiáng)度,提高焦炭質(zhì)量。1.2降低焦炭質(zhì)量煤料的堆密度及均勻性增加、預(yù)熱后裝煤(200℃)等,經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明焦炭的氣孔率能降低3%左右,使焦炭的比表面積減少,進(jìn)而低焦炭的反應(yīng)性。1.3焦化作用焦炭質(zhì)量也與煉焦條件有密切關(guān)系。在裝爐煤性質(zhì)確定的條件下,煉焦條件是影響結(jié)焦過程的主要因素。1.3.1結(jié)焦時(shí)間裝爐煤水分對(duì)結(jié)焦過程有較大影響,水分增高將使結(jié)焦時(shí)間延長,通常水分每增加1%,結(jié)焦時(shí)間延長20min,不僅影響產(chǎn)量,也影響煉焦速度,同時(shí)影響焦炭質(zhì)量。1.3.2升溫速度的影響它是指炭化室平均寬度與結(jié)焦時(shí)間的比值。煉焦速度反映炭化室內(nèi)煤料結(jié)焦過程的平均升溫速度,根據(jù)煤的成焦機(jī)理,提高升溫速度可使塑性溫度間隔變寬,流動(dòng)性改善,有利于改善焦炭質(zhì)量。但是在室式煉焦條件下,煉焦速度和升溫速度的提高有限,所以其效果僅使焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)略有改善,而對(duì)焦炭顯微組分的影響則不明顯。1.3.3提高焦炭質(zhì)量提高煉焦最終溫度,使結(jié)焦后期的熱分解與熱縮聚程度提高。有利于降低焦炭揮發(fā)分和含氫量,使氣孔壁材質(zhì)致密性提高,從而提高焦炭顯微強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度。但在氣孔壁致密化的同時(shí),微裂紋將擴(kuò)展,因此抗碎強(qiáng)度則有所降低。1.3.4改變焦炭的微觀性質(zhì)焦餅成熟后適當(dāng)延長燜爐時(shí)間,同樣有利于提高結(jié)焦過程的熱聚合程度,促進(jìn)焦炭石墨化程度的提高,也有助于改善焦炭的微觀性質(zhì)。近年來,隨著干熄焦技術(shù)的使用,日本提出先中溫干餾(700~800℃),中溫半焦在干熄焦預(yù)存室再加熱,使焦炭成熟,以達(dá)到改質(zhì)的效果。2原材料的選擇和預(yù)處理2.1提高焦炭質(zhì)量原料煤質(zhì)量的好壞直接決定著焦炭質(zhì)量。為穩(wěn)定和提高焦炭質(zhì)量,焦化企業(yè)應(yīng)嚴(yán)把原料煤進(jìn)料質(zhì)量關(guān),加強(qiáng)原料煤抽檢力度,確認(rèn)原料煤質(zhì)量,針對(duì)質(zhì)量波動(dòng)較大或有其他問題的特殊煤種,建立特種專用煤倉;焦化企業(yè)還須加強(qiáng)對(duì)單種煤和配合煤巖相分析的研究。煉焦煤的性質(zhì)是決定焦炭質(zhì)量因素,選擇適當(dāng)?shù)臒捊姑杭捌渑浔仁翘岣呓固抠|(zhì)量的首要措施。配合煤的性質(zhì)與煤料預(yù)處理工藝以及煉焦條件相適應(yīng),保證煉出的焦炭符合規(guī)定質(zhì)量指標(biāo),滿足用戶的要求;焦?fàn)t生產(chǎn)中,炭化中期不要產(chǎn)生過大的膨脹壓力,在炭化末期要有足夠的收縮度,以避免推焦困難和損壞爐體;充分利用本地區(qū)的煤炭資源;在可能的條件下,適當(dāng)多配一些高揮發(fā)分的煤,以增加化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率;在保證焦炭質(zhì)量的前提下,多配氣煤等弱黏結(jié)性煤,盡量少用優(yōu)質(zhì)煉焦煤,做到合理利用煤炭資源;當(dāng)配合煤達(dá)不到相應(yīng)要求時(shí),可添加黏結(jié)劑或瘦化劑進(jìn)行調(diào)整。北焦、太原煤炭氣化等單位在部分爐組上采用適當(dāng)多配低灰、低硫、強(qiáng)粘結(jié)性煤的方法煉制優(yōu)質(zhì)焦炭(灰分<10.5%),創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。高爐冶煉技術(shù)的提高,焦炭質(zhì)量——灰、硫、冷強(qiáng)度和熱強(qiáng)度穩(wěn)定要求也進(jìn)一步提高。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)配煤由于不能很好地實(shí)現(xiàn)從定性到定量的轉(zhuǎn)化,尤其是對(duì)熱強(qiáng)度的控制難以奏效,采用煤巖學(xué)配煤是解決這一問題的有效方法,運(yùn)用煤巖學(xué)指導(dǎo)煉焦的理論研究,焦炭強(qiáng)度預(yù)測的理論研究以及焦炭的宏觀和微觀性質(zhì)、冷態(tài)和熱態(tài)強(qiáng)度以及新的成焦理論的研究等。2.2炭化室米搗固焦項(xiàng)目將煉焦煤在爐外搗固,使其堆積密度提高到950~1150kg/m近年來,我國搗固煉焦技術(shù)得到了長足發(fā)展,炭化室高5.5米搗固焦?fàn)t已推廣應(yīng)用,黑龍江省七臺(tái)河寶泰隆98萬噸搗固焦項(xiàng)目,已于2010年5月投產(chǎn),現(xiàn)已經(jīng)初見成效。搗固焦?fàn)t可以大量配用價(jià)格較低的氣煤、1/3焦煤、瘦煤,明顯降低了煉焦配煤成本,合理利用了煤炭資源,為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。3改質(zhì)劑和粘結(jié)劑的用量配型煤工藝是將一部分煤料在入爐前配入黏結(jié)劑壓成型塊,然后與散狀煤料配合裝爐。由于煤料堆積密度的提高和粘結(jié)劑對(duì)煤料的改質(zhì)作用,可顯著改善焦炭質(zhì)量。焦炭質(zhì)量在一定范圍內(nèi)隨型煤配入量的增加而提高,如果保持焦炭機(jī)械強(qiáng)度不變,則可增加10%~15%的弱粘結(jié)性煤的用量。如寶鋼所在的華東地區(qū),弱粘結(jié)性氣煤幾乎占78%,為在煉焦用煤中多配入弱粘結(jié)性氣煤,寶鋼從日本引進(jìn)了配型煤技術(shù),取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。4提高焦炭質(zhì)量煤調(diào)濕工藝是20世紀(jì)80年代的技術(shù)。煤調(diào)濕是“裝爐煤水分控制工藝”的簡稱,是通過加熱來降低并穩(wěn)定、控制裝爐爐煤水分,減少裝爐煤水分波動(dòng),經(jīng)煤調(diào)濕后,配煤水分控制在6%左右。煤調(diào)濕技術(shù)能降低煉焦耗能、穩(wěn)定焦?fàn)t操作、減少煉焦污水、延長焦?fàn)t壽命,具有顯著的節(jié)能、環(huán)保,有助于提高焦炭質(zhì)量(包括冷態(tài)強(qiáng)度和熱態(tài)強(qiáng)度)、焦?fàn)t生產(chǎn)能力可提高7.7%,裝爐煤散密度提高4%~7%,轉(zhuǎn)鼓指數(shù)D150提高0.8%~1.5%。利用煤調(diào)濕技術(shù)可以提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力、降低煉焦耗熱量、提高焦炭質(zhì)量、減少環(huán)境污染、穩(wěn)定焦?fàn)t操作等效果。目前,日本煤調(diào)濕多采用干熄焦所產(chǎn)蒸汽直接加熱的工藝設(shè)備或用煙道氣直接流化干燥的流化床干燥器。我國也有多家單位在開發(fā)該項(xiàng)技術(shù)和相關(guān)設(shè)備并已取得明顯進(jìn)展,相關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)合作、加大對(duì)該技術(shù)的開發(fā)力度,爭取該技術(shù)早日應(yīng)用于生產(chǎn)。5粉碎方法的選擇選擇粉碎。根據(jù)煉焦煤中煤種和巖相組成在硬度上的差異,按不同粉碎度的要求,將粉碎和篩分(或風(fēng)力分離)結(jié)合,使煤料粒度更加均勻。由于煤粒分離方法上的差異,選擇粉碎又可分為機(jī)械選擇粉碎和風(fēng)力選擇粉碎。風(fēng)力選擇粉碎不僅在生產(chǎn)能力、投資、能耗、運(yùn)行等方面顯著優(yōu)于機(jī)械選擇粉碎外,還可以分離出大顆粒煤及把密度大的惰性組分和灰分高的煤分離出來,使之粉碎的更細(xì),使裝爐煤的粒度分布和細(xì)度合理,提高了煤料堆密度,從而提高了焦?fàn)t產(chǎn)量,改善了焦炭質(zhì)量。6添加活性添加物對(duì)煉焦煤的粘結(jié)性以及反應(yīng)機(jī)理這是在裝爐煤中配入適量的粘結(jié)劑和抗裂劑等非煤添加物,以改善其結(jié)焦性的一種煉焦煤準(zhǔn)備技術(shù)措施。根據(jù)添加物活性的物理、化學(xué)特性及反應(yīng)機(jī)理,研究添加各種活性添加物對(duì)改善煉焦煤粘結(jié)能