配型煤与煤调湿技术(改版1)

1、配型煤与煤调湿技术配型煤与煤调湿技术 1.炼焦煤供不应求，促使人们考虑煤处理措施炼焦煤供不应求，促使人们考虑煤处理措施1.1 中国的强粘结性炼焦煤并不丰富中国的强粘结性炼焦煤并不丰富 目前中国煤炭探明储量已超过10000亿t，其中烟煤约占总储量的3/4左右，其中气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等炼焦用煤占烟煤储量的50%左右。在炼焦煤中，以气煤和1/3焦煤的比例最大，约占炼焦煤资源的一半，焦煤仅占20%，瘦煤占15%，肥煤和气肥煤的储量在炼焦煤资源中的比例最少，约占10%。1.2 炼焦能力的超常发展，使炼焦煤供应紧上加紧炼焦能力的超常发展，使炼焦煤供应紧上加紧 至2004年7月底，全国已建成

2、的大中小机焦生产企业共1304家，拥有焦炉2710余座，生产能力2.3997亿吨（其中小机焦约7000万吨）；同时，现在仍有245家焦化企业正在建设，在建的焦炉共394座，生产能力达1.1815亿吨；即两年后，中国的机焦生产能力将达到3.5812亿吨，按目前的焦炭消耗水平，可能生产5亿钢，但预测即使到2020年，我国也不可能生产5亿吨钢。 3.58亿吨焦炭的年生产能力，意味着每年需要入炉的炼焦精煤4.83亿吨，而要生产这么多的炼焦精煤，需要9.37亿吨的炼焦原煤，这实在是一个令人惊讶的数字。 由于国内炼焦精煤供应紧张，2002年中国进口炼焦精煤26万t，平均价格为53.93美元/t ；2003

3、年炼焦精煤的进口量猛增至260万吨，平均价格为53.06美元/t；2004年仅统计到10月底，我国就进口炼焦精煤520.83万t，平均价格提高至65.33美元/t。预计2004年，我国进口炼焦精煤将突破600万t。1.3 国际市场炼焦煤价格节节上扬，大钢厂纷国际市场炼焦煤价格节节上扬，大钢厂纷纷投资炼焦煤矿纷投资炼焦煤矿 2003年，全球炼焦精煤总产量6.2亿吨，占全球煤炭总产量51亿吨的12%。我国是全球最大的炼焦精煤生产国，2003年的产量是2.5亿吨。2003年全球炼焦精煤的总出口量2.0亿吨。2004年随着中国对国际炼焦精煤的需求的剧增、欧盟钢铁企业对进口炼焦精煤依赖程度的不断提高、印

4、度对强粘结性炼焦精煤需求的进一步扩大，使国际市场炼焦精煤的供应日益紧张，价格节节上扬。1.3 国际市场炼焦煤价格节节上扬，大钢厂纷国际市场炼焦煤价格节节上扬，大钢厂纷纷投资炼焦煤矿纷投资炼焦煤矿 最近，BHP Billiton三菱联盟公司（BMA）以将近130美元/吨的价格同一家巴西钢铁公司签订了一笔炼焦精煤的合同，合同价格远远高于之前分析师预测的20052006年100美元/吨，比BHP Billiton公司2003年的基准价格59美元/吨翻了一番，也远高于历史最高价71美元/吨。 浦项、新日铁、JFE各收购USA AMCI公司在澳洲炼焦煤矿5%股份，以各得120万吨/年10年的炼焦煤。 A

5、uglo American和三井公司拟投入6亿美元将澳洲昆士兰州中部某煤矿从700万吨/年扩大至1200万吨/年。1.3 国际市场炼焦煤价格节节上扬，大钢厂纷国际市场炼焦煤价格节节上扬，大钢厂纷纷投资炼焦煤矿纷投资炼焦煤矿 2 配型煤炼焦技术配型煤炼焦技术 配型煤炼焦，就是将炼焦原料煤中的一部分压块成型，再与其它的装炉煤混合，入炉炼焦。 2.1 配型煤炼焦发展历史配型煤炼焦发展历史 配型煤炼焦最早的工业生产装置起始于西德 ,五十年代前苏联亦研究过这项技术，七十年代，日本加速了这方面的研究，1971年日本八幡钢铁厂建成第一套部分煤料压块装置。1976年，日本利用这项技术制取的焦炭占日本总焦炭产量

6、的44%。但90年代以后，日本大力发展煤调湿，很少再建设配型煤装置。至2000年10月，在日本现有的15家焦化厂的47组焦炉中，尚有6组焦炉采用配型煤炼焦技术。 2.2 配型煤炼焦效果配型煤炼焦效果n 焦炭质量的提高 在配煤比相同的条件下，配型煤炼焦与常规粉煤炼焦相比，其所生产的焦炭，抗碎强度M40提高0.5 1个百分点，耐磨强度M10降低2 4个百分点，D15015提高2 5个百分点，焦炭反应性CRI降低5 8个百分点，反应后强度CSR提高5 12个百分点。n 在不降低焦炭质量的情况下，可在炼焦配煤中多配用10 15%低灰低硫的弱粘结性煤，以降低焦炭的灰分、硫分和焦炭成本。 2.2 配型煤炼

7、焦效果配型煤炼焦效果n 对焦炭和化产品产量的影响 装炉煤料的散密度随型煤配比的增加而提高，但随型煤配比的增加，结焦时间也相应延长。所以，配型煤炼焦对增产焦炭的效果不明显。由于型煤添加了粘结剂，炼焦过程产生的焦油和煤气的产率比常规粉煤炼焦有不同程度的改变，当软沥青的添加量为6.5%、型煤配比为30%时，则按每吨干煤折算的焦油产量可增加7 8kg，每吨干煤的煤气产量约减少4 5m3 。2.3 配型煤炼焦基本原理配型煤炼焦基本原理n配入型煤提高了装炉煤的密度，装炉煤的散密度约增加10%，这样能降低炭化过程中半焦阶段的收缩，从而减少焦块裂纹。n型煤块中配有一定的煤沥青作粘结剂，从而改善了煤料的粘结性能

8、，对提高焦炭质量有利。2.3 配型煤炼焦基本原理配型煤炼焦基本原理n型煤块的视密度为1.11.2t/m3，而一般粉煤装炉仅0.700.75t/m3。型煤中煤粒互相接触远比粉煤紧密，在软化熔融阶段，煤料中的粘结组分和惰性组分的胶结作用可以得到改善，从而显著地提高了煤料的结焦性能。n高密度的型煤与粉煤配合炼焦时，在软化熔融阶段，型块本身产生的膨胀压力对周围软化煤粒施加的压紧作用大大超过了一般常规粉煤炼焦，促进了煤料颗粒间的胶结，使焦炭结构更加坚实。 2.4 配型煤炼焦的实例如下表：配型煤炼焦的实例如下表：公 司厂 名炼焦能力t/d型煤能力t/d型煤配比%新日铁八番3、4炉 1、2炉27002900

9、240043新日铁君津4、5炉 3、4炉71005900290024004141日本钢管京滨250080032福山7400300041住友金属和歌山3700170046鹿岛11100470042神户加谷川7300300041合计4630020900452.5 配型煤炼焦工艺流程配型煤炼焦工艺流程 2.6 配型煤炼焦在中国的应用配型煤炼焦在中国的应用 目前在我国采用配型煤炼焦工艺的生产厂家仅宝钢一家。 宝钢一、二期工程共用一套成型煤装置，其工艺流程为新日铁流程。该流程由于成型煤原料与入炉粉煤相同，煤处理系统较为简单，不需另建配煤粉碎系统，因而，老厂的煤处理车间改建较为容易。但采用这种流程，型煤在

10、炭化室内易产生偏析会引起焦炭质量的波动，为减小偏析，在煤塔内，型煤与粉煤需分别储存；在放料时，需按比例同时放料，确保装煤车内型块与粉料配合好。n抗压强度要达到80100kg/球，为此需设复杂的成型系统并将型煤进行冷却，宝钢仅型煤冷却装置设备重量就达1725t，不仅投资及动力消耗大，而且设备故障率也高。n型煤的单独输送及储存使其破碎率特别大，煤塔下10mm以下的碎型煤达55%，降低了配型煤的效果。 配型煤炼焦在中国的应用配型煤炼焦在中国的应用 该流程的缺点是： 宝钢三期仍采用配型煤炼焦工艺.我院工程技术人员在对一期型煤进行剖析、试验研究和创新，于1997年12月设计建成了三期的配型煤炼焦工艺。

11、同一期相比，三期型煤系统有了如下较大的改进：n采用了“二合一”的卧式混捏机代替了一期的卧式混煤机和立式混捏机；n采用同步输送系统，型煤与粉煤同步输送到煤塔，代替型煤的单独输送，取消了一期的成品槽、粉料返回系统和型煤冷却装置，不仅工艺简单、设备少，而且占地小，投资省；n采用防止型煤偏析技术，解决了型煤的偏析问题；n宝钢三期型煤系统全部由国内设计，除成型机、卧式混捏机等关键设备从日本引进外，其余设备全由国内解决。自投产以来运行稳定可靠，动力消耗及维修费用大幅降低。3 煤调湿（煤调湿（Coal Moisture Control简称简称CMC） “煤调湿”是“装炉煤水份控制工艺”的简称，是将炼焦煤料在

12、装炉前去除一部分水份，保持装炉煤水份稳定在6%左右，然后装炉炼焦。 CMC不同于煤预热和煤干燥：煤预热是将入炉煤在装炉前用气体热载体或固体热载体快速加热到热分解开始前温度（150250），此时煤的水份为零，然后再装炉炼焦；而煤干燥没有严格的水份控制措施，干燥后的水份随来煤水份的变化而改变。CMC有严格的水份控制措施，能确保入炉煤水份恒定。 3.1 煤调湿的种类煤调湿的种类 煤调湿设备 1）多管回转式干燥机 a)导热油 b)蒸汽 2) 流化床式干燥机 a)高炉煤气燃烧废气 b)焦炉烟道气 3.2煤调湿应用实例如下表：煤调湿应用实例如下表： 年 份厂 名 生产能力 t/h 干燥机尺寸 mm m2

13、（直径长度，面积） 1982 新日铁 284 380024000，3950 1992 川崎制铁 440420035500，3502 1992 川崎制铁 440420035500，3502 1995 中国重庆 140360022000，1620 1997 韩国浦项 480 420035500，3502 发展最快的是日本，截止2000年10月，在日本现有的15家焦化厂的47组焦炉中，共有28组焦炉采用CMC技术。3.3 多管回转式煤调湿多管回转式煤调湿3.3.1导热油为热媒的多管回转式煤调湿导热油为热媒的多管回转式煤调湿 最早的CMC是采用导热油干燥煤。利用导热油回收焦炉烟道气的余热和焦炉上升管的

14、显热，然后，在多管回转式干燥机中，导热油对煤料进行间接加热，从而使煤料干燥。1983年9月，第一套导热油煤调湿装置在日本大分厂建成投产。“日本新能源产业技术开发机构”（简称NEDO），于1993年1996年在我国重庆钢铁（集团）公司实施的“煤炭调湿设备示范事业”就是这种导热油调湿技术。 3.3 .2 蒸汽为热媒的多管回转式媒调湿蒸汽为热媒的多管回转式媒调湿 利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内的其它低压蒸汽作为热源，在多管回转式干燥机中，蒸汽对煤料间接加热干燥。这种CMC最早于上世纪90年代初在日本君津厂和福山厂投产。目前，在日本运行的CMC绝大多数为此种型式。 日本JFE西日本制铁所（福山地

15、区）蒸汽煤调湿流程如图2。其设备规格参数如表1JEF西日本制铁所（福山地区）CMC设备规格 表1 调湿前水分9.0%传热管径125 、 100、90、80A调湿后水分6.0%传热管长度25m装入时水分5.6%传热管数量216根调湿能力270Dry-T/Hr传热面积1800m2干燥机本体尺寸3.8m25mL传热系数60kcal/m2hr本体倾斜8/1000蒸气压力0.712收集灰尘机喷射型除尘机（930m3/hr） 这种蒸汽加热的多管回转式干燥机有两种结构型式：一种是蒸汽在管内、煤料在管外，这种结构可适应煤料中杂物多的状况，见图3。 3.4 硫化床式煤调湿硫化床式煤调湿3.4.1以以BFG燃烧废

16、气为热媒的硫化床式煤调湿燃烧废气为热媒的硫化床式煤调湿 硫化床式煤调湿大部分是以FBG燃烧废气为热媒。热废气与湿煤在硫化床上直接换热，湿煤被干燥。3.4.2以焦炉烟道气为热媒的硫化床式煤调湿以焦炉烟道气为热媒的硫化床式煤调湿 1996年10月日本在北海制铁（株）室兰厂投产了采用焦炉烟道气对煤料调湿的流化床CMC装置。其流程如图5。 流化床干燥机内的分布板是特殊钢材制作的筛板，干燥机的其他部分均可用普通碳钢材制作。在CMC的几个部位上设置有氧监测仪，自动报警，以保证生产安全平稳。 这种采用烟道废气的流化床CMC装置工艺流程短，设备少且结构简单，具有投资省、操作成本低，便于检修、占地面积小等优点。

17、煤料与烟道废气直接换热，效率高，但是，因有10% 30%的细煤粉被废气携带出，所以，必须设置庞大的除尘设施。3.5 多管回转式煤调湿与硫化床式煤调湿的对比多管回转式煤调湿与硫化床式煤调湿的对比项目多管回转式煤调湿硫化床式煤调湿热源CDQ背压汽或其它低压汽BFGr热废气或焦炉烟道气主要干燥设备多管回转式干燥机流化床干燥器煤料与热媒的换热形式间接直接对煤料水份的要求含水较高也可生产10%CMC本身的除尘设施较小较大n采用CMC技术后，煤料含水量每降低1%，炼焦耗热量就降低62.0MJ/t（干煤）。当煤料水分从11%下降至6%时，炼焦耗热量相当于节省了62.0(11-6)=310MJ/t（干煤）n由

18、于装炉煤水分的降低，使装炉煤堆密度提高，干馏时间缩短，因此，焦炉生产能力可以提高11%。改善焦炭质量，其DI150/15可提高11.5个百分点，焦炭反应后强度CSR提高13个百分点；在保证焦炭质量不变的情况下，可多配弱粘结煤8%10%。n煤料水分的降低可减少1/3的剩余氨水量，相应减少剩余氨水蒸氨用蒸汽1/3，同时也减轻了废水处理装置的生产负荷。n节能的社会效益是减少温室效应，平均每吨入炉煤可减少约35.8kg的CO2排放量。3.6 煤调湿的特点煤调湿的特点 经过多年生产实践，CMC技术的效果技术的效果是：n煤料水分稳定在6%，可保持焦炉操作的稳定，有利于延长焦炉寿命。采用采用CMC需注意的问题需注意的问题是：n煤料水分的降低，使炭化室荒煤气中的夹带物增加，造成粗焦油中的渣量增加23倍，为此，设置了三相超级离心机，保证了焦油质量。n炭化室炉墙和上升管结石墨有所增加，为此，必须设置除石墨设施，有效地清除石墨，保证正常生产。n调湿后煤料用皮带输送机送