影响机焦炉焦炭密度与强度的因素分析

1、山东冶金 2000年第6期影响机焦炉焦炭密度与强度的因素分析杨广杭,黄宏新,赵德香(山东薛城焦化厂,山东 枣庄 277000)摘 要：机焦炉炼制高强度、高密度焦炭,受配合煤原料性质和炼焦工艺的影响。在制定配煤方案时,可以V-g1作为主要参数,综合平衡G、Y、TI(TR)等参数对强度的影响;在炼焦工艺方面,应严格控制入炉煤粒度、水分、堆比重、干馏温度、延时出焦等工艺指标,以改善焦炭物理性能。关键词：机焦炉;焦炭;配煤参数;强度;密度中图分类号：P62 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2000)06-0001-03Factor Analysis on Influencing Coke

2、 Density and Strength Produced byMechanical Coke OvenYANG Guanghang,HUANG Hongxin,ZHAO Dexiang(Xiecheng Coking Plant of Shandong,Zaozhuang 277000,China)Abstract：The properties of material coal and coking process have big influence on producing coke of high strength and high density by mechanical cok

3、e oven.During making up mixing coal plan Vgl coald do as main paranmeter to comprehensively equalize the influence of parameters of G,Y,TI(TR), etc,on strength.In the process of coking production the technical indexes consis ted of coal grain by charging,water content, stocking density,dry distillat

4、ion te mperature,delay discharge coke time,etc,must be to do strictly controll,so that the physical andchernical properties of coke can be improved.Keywords：mechanical coke oven;coke;mixing coal parameter;str ength;density焦炭产品质量优劣直接影响钢铁产品质量和成本。目前国内焦化行业在长期生产经营中形成了用土焦(改良)炉以优质焦煤为主,生产高密度、高强度焦炭;用捣固式焦炉以配煤

5、生产工艺生产较高强度焦炭;用顶装式焦炉以配煤工艺生产一般强度焦炭的生产格局。这就使国内和出口贸易中高强度、高密度优势焦炭市场形成较大空缺。与之相反,由于近年来中小焦炉纷纷上马等原因,使国内冶金焦市场处于严重饱和状态,造成许多焦化企业生产经营形势极度困难。为缓解市场供需矛盾,适时调整产品结构,开展对机焦炉炼制高密度、高强度优质焦炭的可行性研究是十分必要的。1 影响焦炭强度、密度的因素机焦炉入炉煤堆比重基本恒定,要达到提高强度、密度的目的,只能从结焦机理、炼焦工艺等方面寻找途径。从结焦机理看,在干馏过程中煤质软化熔融膨胀固化收缩成焦这一过程是必经的。在这一过程中,只要配合煤具有良好的熔融性、粘结性

6、,使固体物质空隙填满,固、液体物质充分附着,是可以提高密度和强度的。从生产工艺看,如能合理控制结焦过程,也会对气孔率等产生较大影响。因此看出,配合煤性质是影响焦炭质量的内部因素,是基础;生产工艺是影响焦炭质量的外部因素,是保证。只有合理调节内因,控制外因才可获得理想焦炭产品。2 影响焦炭质量的煤质因素2.1 配合煤煤化程度参数代表煤化程度的指标有挥发分Vdaf和镜煤平均最大反射率Rmax。二者之间存在明显线性相关关系,其关系式为:Rmax = 2.35 - 0.041Vdaf (1)挥发分容易测定,且可按加成性计算,因此只需对挥发分重点分析。 在成焦过程中,挥发分Vdaf与收缩度呈正相关系数,

7、如图1所示。图1 挥发分与收缩系数关系挥发分对焦炭质量的主要影响是:(1)挥发分过高,收缩度大,易造成焦炭平均粒度呈条状减小;抗碎强度降低;焦炭气孔壁薄,气孔率增大。(2)挥发分偏低,收缩度小,易造成炉墙压力增大,还可能造成难推焦,损坏焦炉设备。因此,在配煤中挥发分应作为重要参数调控。挥发分Vdaf一般控制25%32%较为适宜。2.2 配合煤粘结性参数表征配合煤粘结性的指标主要有膨胀度b、流动度MF和胶质层厚度Y等。 在配合煤中由于各单种煤煤化程度区间不同,其塑性温度区间也不同,这就使不同配合煤具有不同膨胀度和流动度,且配合煤的膨胀度、流动度不具有可加成性,配煤时需要实际测定。膨胀度、流动度表

8、征了煤质中活性物的含量和性质,其量值大小对焦炭密度强度存在影响。欧洲国家常用膨胀度结合挥发分预测焦炭质量。因其测定较复杂,不将其作为主要参数控制。但一般配合煤应控制膨胀度b不小于50%。胶质层厚度Y较直观地表征了配合煤中胶质体的含量。要炼制好的焦炭首先需要有足够量的胶质体来充分浸润、粘结煤中固化物质。但胶质体过量,会影响结焦过程中挥发物的溢出,而影响焦炭质量。因此在配煤时应合理控制Y值。但因Y值只反映胶质体的含量而不反映其性质,相同Y值的不同配煤会形成不同强度的焦炭,因此应将Y值作为配煤中的重要参数而不作为预测强度的主要参数。实验证明Y值对于配合煤具有可加成性。这样只要在保证适当Y值(一般为1

9、722mm)的基础上合理调整配煤方案则可有效控制焦炭密度和强度。2.3 配合煤结焦性参数粘结指数G表征了煤的粘结能力,同时又反映了煤的结焦性能,要炼制高强度的焦炭必须有足够的G值,而过高的G值又会造成焦炭变脆,强度降低。因此,在配煤中应将G值作为重要参数加以控制。一般控制G在6075较为适宜。 在测定G值基础上,我国焦化工作者研制了以与G值相关的gl为基本测值的“J法配煤”技术。gl值兼顾了煤的粘结性和结焦性,实验证明其对配合煤具有可加成性。“J法”技术通过大量实验找出了gl与焦炭强度的相关性,并建立关系式:M40 = ¯¯¯¯¯¯&

10、#175;¯¯¯¯¯¯¯¯¯Agl + Bgl 2 + c (2)M10 = D + E gl (3)此方法能较准确预测焦炭强度指标,但其对密度指标仍未顾及,可将其作为主要参数控制 。2.4 活性物、惰性物组分从煤岩学理论发展起来的煤岩配煤技术,更清楚、更直观地将配合煤分为活性组分TR和惰性组分TI,通过寻找最佳强度时的活、惰比,达到预测配煤的目的。这一技术对研制高密度铸造焦是一个很好启示。不仅应合理控制活、惰性组分的含量,还应控制其组分性质。(1)可以采用比重法,简便、快速、准确地测定配合煤中各种组分含

11、量,如图2所示。图2 煤岩显微组分分离流程对炼焦而言,一般可认为稳定组、镜质组为活性组分或可熔组分,丝质组和矿物组为惰性组分或不熔组分。从而可以在控制胶质体Y含量的同时,控制其含量性质,以便调节煤质粘结性和焦炭密度。这也为寻找最佳活惰比提供了依据。(2)惰性物对焦炭真比重、强度、块度等有很大影响,因此配煤时不仅应控制其含量,还应控制其性质,使惰性物具有较高的真比重、强度和附着粘结物的能力。可以通过填加延迟粉、焦粉等惰性物的方法进行调节。活性物对焦炭密度、气孔、强度等影响较大,可以通过填加沥青、重油等活物的方法调节其性质3 影响焦炭质量的工艺因素3.1 装炉煤堆比重入炉煤堆比重是影响焦炭气孔率的

12、显见因素。对顶装式焦炉应通过对装平煤过程的控制,尽量增大堆比重。一是装煤要快、要满;二是平煤要压实、平透。这样一可增加入炉煤上下部堆比重二可减少炉顶泡焦量,提高成焦率。例如66型焦炉入炉煤量从3.8t/炉增加到4.2t/炉,泡焦率可减少5%以上。3.2 入炉煤水份入炉煤水份对焦炭强度、气孔率都有影响,一是影响入炉煤堆比重。水份增大,堆比重减小;二是影响焦炉温度。水份高不仅影响炭化室焦炭成熟时间,更重要的是由于其蒸发大量吸热的过程造成相邻炭化室炉温波动,影响其焦炭的收缩和成焦。造成视密度降低和气孔率增大。入炉煤水份一般控制在7%较为适宜。3.3 装炉煤的粒度要炼制高密度焦炭,应考虑配合煤原料的不

13、同性质,对其粒度区别控制。对于填加的惰性物如延迟粉、焦粉等细度应严格控制,以利于其被活性物浸润、吸附和粘结。对于难粉碎的硬煤如瘦煤、气煤等细度应控制在3mm以下。而对于粘结性、流动性好的原料如肥煤、沥青等细度控制可相对宽松,以利于其流动性、粘结性的发挥。采用选择性破碎技术对于改善焦炭致密性有着重要作用。3.4 干馏温度管理干馏温度直接影响焦炭的成焦过程。炉温高低、波动直接影响焦炭块度、气孔率。特别在半焦收缩阶段,如果炉温向下波动对焦炭缩聚和最终热分解产生影响,会直接影响焦炭气孔率。因此对于干馏过程,一是要确定合适的标准温度,满足成焦需要;二是加热温度应均匀平稳,使煤质成焦过程均匀,稳定。对此做

14、了统计试验如图3所示。图3 干馏温度对气孔率影响统计由图3看出:(1)炉温平稳时,气孔率变化平稳;(2)炉温平稳升高时,气孔率向好的方向转化,但此时块度受到轻微影响;(3)炉温突然向下波动时,对焦炭的气孔率影响较大,因为焦炭的缩聚和最终热分解受到影响。3.5 延时出焦炼制高密度焦炭,当焦饼经干馏成熟后应让焦炭在炉内再停留一段时间,使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高,即可降低焦炭挥发分,又可提高焦炭气孔壁的致密性。我国炼焦业常采用此方法。用延时出焦方法生产的焦炭可以提高假比重,降低气孔率,提高焦炭的热态物理性能。4 结论机焦炉炼制高强度、高密度焦炭,一方面取决于配合煤原料的性质,另一方面取决于炼焦工艺管理。配合煤方面,在多重煤质参数中,V、G 、Y、g1、TI(TR)等五项参数是重要影响因素。其中影响气孔率的因素主要为V、Y、G、TR等 ,