第二章 配煤炼焦的原理与配煤工艺课件

周敏中国矿业大学化工学院2008年4月煤炭焦化周敏煤炭焦化第二章配煤炼焦的原理与配煤工艺第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程第二节配合煤质量与备煤炼焦工艺条件第三节配煤原理与焦炭质量的预测第四节炼焦配煤工艺第二章配煤炼焦的原理与配煤工艺第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程一、炭化室内炉料的动态变化二、炼焦过程中化学产品的生成第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程一、炭化室内炉料的动态变化

焦炉的炭化室是带锥度的窄长空间，煤料受两侧炉墙传递的热量加热，结焦过程从炭化室的两侧炉墙向炭化室中心逐渐推移，形成一个动态的过程，这种动态过程具有以下三个特点：

1）侧向供热，成层结焦；

2）结焦过程中，各层炉料的供热性能随温度的变化而变化；3）炭化室内物料产生膨胀压力。一、炭化室内炉料的动态变化焦炉的炭化室是带锥度的窄长空间，煤料受两侧1.成层结焦与温度变化

因为焦炉炭化室的侧向供热，且炉料导热系数低，因此在整个成焦过程的大部分时间内，炭化室内与炉墙垂直方向上炉料的温度梯度较大(图2-1左)。这样在结焦过程的大部分时间内，离炭化室墙面不同距离的各层炉料、所受到的温度不同而处于热解过程的不同阶段，整个炭化室内炉料的状态随时间而变化(图2-1右)。靠近炉墙附近的煤先结成焦炭，而后焦炭层逐渐向炭化室中心推移，这就是所谓的“成层结焦”。炭化室中心面上的炉料温度始终最低，因此以结焦末期炭化室中心面的温度(焦饼中心温度)作为焦饼成熟度的标志，称为炼焦最终温度。1.成层结焦与温度变化图2-1不同结焦时间下炭化室内各层炉料的温度与状态1-湿煤；2-干煤层；3-塑性层；4-半焦层；5-焦炭层；6-炉墙；7-炭化室中心1.成层结焦与温度变化图2-1不同结焦时间下炭化室内各层炉料的温度与状态1.成如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不同，传热条件各不相同，最靠近炉墙的煤料升温速度最快，约5℃／min以上，而位于炭化室中心部位的炉料升温速度最慢，约2℃／min以下，这种温度变化的差别必然导致焦炭质量的差异。1.成层结焦与温度变化如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不同图2-2炭化室内各层炉料的温度变化1-炭化室墙表面温度；2-炭化室墙附近的炉料温度；3-距炉墙50～60mm处炉料温度1.成层结焦与温度变化图2-2炭化室内各层炉料的温度变化1.成层结焦与温度变化常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹在塑性层之间，这样湿煤层内的水汽不易透过塑性层向两层外流出，致使大部水汽窜入内层湿煤中，并因内层温度低而冷凝下来，这样内层湿煤水分增加，加之煤的导热系数小，使得炭化室内中心煤料升温速度缓慢，长时间停留在水的蒸发温度以下，煤料水分愈多，结焦时间就愈长，炼焦的耗热量也就愈大。

1.成层结焦与温度变化常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹2、炭化室内膨胀压力炭化室内膨胀压力产生是因为成层结焦，两个大体上平行于两侧炉墙面的塑性层从两侧向炭化室中心移动，炭化室底面温度和顶部温度也很高，在炭化室内煤料的上层和下层同样也形成塑性层，围绕中心煤料形成的塑性层如同一个膜袋，膜袋内的煤热解产生气体由于塑性层的不透气性使得膜袋产生膨胀的趋势，塑性层又通过外侧的半焦层和焦炭层将压力施加于炭化室的炉墙，这种压力称之为膨胀压力。膨胀压力的大小在结焦过程中是随时间而变化，当两个塑性层面在炭化室中心处会合时，由于外侧焦炭和半焦层传热好、需热少，致使塑性层内的温度升高加快，气态产物迅速增加使得此时的膨胀压力值最大，通常的膨胀压力是指其最大值。2、炭化室内膨胀压力炭化室内膨胀压力产生是3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系

靠近炭化室墙面的焦炭，由于煤料的升温速度快，煤热分解产生的塑性体的流动性能好，塑性温度间隔宽，塑性体内煤热解产物之间相互作用改善，因而焦炭熔融良好，结构致密，质量优于内侧的焦炭，有关焦炭性质指标的变化参见图2-3。图2-3各层焦炭物理机械性能和反应性能3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系靠近

焦炭的块度取决于焦炭的裂纹性质，并与炭化室内的温度梯度有直接的关系。焦炭中产生裂纹的数量，取决于半焦收缩阶段内第一次收缩峰区间内半焦的收缩系数和温度梯度。如图2-4所示，挥发分高的煤料收缩系数大，塑性温度间隔窄，因而固化时半焦层较薄，半焦气孔率大，半焦层的强度低，这样，当相邻层炉料层的温度梯度不同产生收缩差时，拉应力超过半焦层的许可应力，则半焦层开裂，这种裂纹垂直于墙面，故气煤焦炭多呈细条状。对于肥煤等强粘结性煤，由于塑性温度间隔宽，半焦层厚且强度高，本层层内拉应力的破坏作用居次要地位，此时，相邻层之间因温度梯度差存在，产生的收缩导致层间发生开裂。这种焦饼中以平行于炭化室墙面的横裂纹居多。但是相比之下，强粘结煤的焦炭块度要大于气煤焦块度。3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系焦炭的块度取决于焦炭的裂纹性质，并与炭化室图2-4不同煤的半焦收缩曲线

1-第一收缩峰；2-第二收缩峰

3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系

从炭化室墙面到炭化室中心面处，温度梯度逐渐减小，因而靠墙面处的焦炭粒度相对小于中心处的焦炭粒度，这样就产生了相同的煤料在相同的炼焦条件下结焦，其焦炭质量由于上述原因，不同的块度具有不同的质量。3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系从炭化室墙面到炭化室中心面处，温度梯度逐渐二、炼焦过程中化学产品的生成

煤炭高温干馏得到的炼焦化学产品的组成与煤的性质和炼焦条件有关，煤热解生成的一次化学品还要受到焦炉内炼焦条件的影响，有关内容祥见本篇第五章内容。二、炼焦过程中化学产品的生成煤炭高温干馏得第二节配合煤质量与备煤炼焦工艺条件

由于煤在焦炉炭化室内结焦过程和煤成焦规律的要求，使得工业炼焦必须采用多种煤配合炼焦。常规炼焦方法是将多种炼焦煤按适宜的比例配合，然后再装炉炼焦，故又称为配煤炼焦。一、配煤的意义与配煤质量要求二、备煤炼焦工艺条件第二节配合煤质量与备煤炼焦工艺条件由于煤1、炼焦配煤的意义

配煤的意义在于使各种煤之间性质上取长补短，符合焦炉的生产要求，生产出满足质量要求的优质焦炭，并副产炼焦化学产品，实现煤炭资源的合理利用。

冶金焦的质量要求是：灰分低、硫分少、强度高、各向异性程度大，为满足上述要求，在常规炼焦方法条件下,用单种煤炼焦很难实现。而且由于煤种的相对储量、分布和开采能力的制约，不可能进行大规模的单种煤炼焦生产，特别是优质炼焦煤资源有限，工业上必须采用配煤炼焦，以确保焦炭质量和合理利用煤炭资源。

在我国，炼焦厂除了以生产焦炭为主要目的以外，大多数炼焦厂同时还是城市煤气的气源厂，对于此类炼焦厂，应尽可能多配用高挥发气煤，这样既可增加了煤气产量，又充分利用了占我国炼焦煤种比例最大的气煤资源。1、炼焦配煤的意义配煤的意义在于使各种煤之2、配煤的一般原则为了生产质量合格的焦炭，首先要是要确保配煤的质量，并综合考虑炼焦工业的长远发展，炼焦配煤应遵循如下一般原则。1）配煤质量应与煤料的预处理工艺及炼焦条件相适应，使焦炭的质量达到规定的指标，满足用户的质量要求，同时控制配煤的成本，提高经济效益。2）符合本区域内煤炭资源的组成，有利于扩大炼焦煤源，同时缩短平均运距。

3）在保证焦炭质量的前提下，尽量多配用高挥发分煤，以利于增产化学产品和煤气。4）煤源的数量可靠、质量稳定。2、配煤的一般原则为了生产质量合格的焦炭，首先要3、炼焦配煤的质量要求

配煤的质量要求主要包括配煤的灰分、硫分、煤化程度和粘结性指标等，其中煤化程度和粘结性指标被称为炼焦的配煤参数，配煤质量要求是由焦炭质量的要求和炼焦条件所共同确定的。3、炼焦配煤的质量要求配煤的质量要求主要包（1）配合煤的灰分和硫分

成焦过程中，煤料中的矿物质以灰分形式全部转入焦炭，而煤料中的硫分部分残留在焦炭中，另一部分转化为气态硫化物进入煤气，极少量进入液体产物。煤中的灰分与焦炭中的灰分关系如下：A煤=KA焦(2-1)式中A煤、A焦

——分别为煤中和焦炭中的灰分(干基)，％；

K——成焦率，％；

煤中的硫分与焦炭中的硫分关系见公式（1-3）。利用式(2-1)和式(1-3)，可以根据焦炭灰分、硫分的要求，计算出配合煤的灰分和硫分。例如我国规定，一级冶金焦的灰分不大于12％，按成焦率75％计算，配合煤料的灰分应不大于9％（干基）。配合煤料的灰分和硫分可按煤种配合比例加权平均进行计算。（1）配合煤的灰分和硫分成焦过程中，煤料中（2）配合煤的煤化度指标煤化度指标是用来控制焦炭强度和块度的重要配煤参数。表征煤化度的指标可用挥发分Vdaf和镜质组分平均最大反射率

。挥发分指标的测定方法简便，应用普遍，而镜质组分的平均最大反射率则能更准确地反映煤的性质，在一定范围的煤化度区域内两者之间具有较好的相关性，据我国鞍山热能所对中国148种煤作的回归分析，得如下回归方程：

_

Rmax=2.35–0.41Vdaf

(相关系数

=-0.947)(2-2)（2）配合煤的煤化度指标煤化度指标是用来控制焦炭配合煤的挥发分指标可以直接测定，也可以按加和性来进行计算，但二者之间有一定的差异。配合煤的平均最大反射率同样可以直接测定或按加和性进行计算。需要指出的是，配合后煤料的煤化度指标的数值所反映的煤的性质与煤化度指标数值相同的单种煤的性质是不一样的。例如将气煤与瘦煤适当配合后，其煤化度指标可能与焦煤或肥煤的煤化度指标相同，但是配合煤料的性质与后者的性质是不同的，这可以从反射率分布曲线上明显地看出。正因为这种原因，炼焦厂在运输和储存洗精煤时，应防止不同煤种混杂，造成挥发分煤化度指标失灵。（2）配合煤的煤化度指标配合煤的挥发分指标可以直接测定，也可以按加和性来对于常规配煤炼焦，合适的煤化度指标要求是：

Rmax=1.2％～1.3％，相当于Vdaf=26％～28％，煤化度过低，焦炭的平均粒度小，抗碎强度低，而且焦炭的气孔率高，各向异性程度低，焦炭质量不好。煤化度过高时，虽然焦炭的各向异性程度可以提高，但是，由于煤料的粘结性变差，成焦过程中熔融不好，焦炭的耐磨强度降低，另外还可能导致焦炉推焦困难。

针对我国炼焦煤资源的特点，同时为了尽量提高化学产品产率，我国煤科院北京煤化所提出煤化度的合适范围为Vdaf=28％～32％。（2）配合煤的煤化度指标对于常规配煤炼焦，合适的煤化度指标要求是：（2）（3）配合煤的粘结性指标煤具有粘结性是煤结焦的前提条件，煤粘结性评价指标较多，有粘结指数G、最大胶质层厚度Y、最大流动

MF以及总膨胀度bt，这些指标都从不同的角度表征了煤在热解过程中生成的塑性体的性质。

我国过去一直采用最大胶质层厚度Y作为粘结性指标，其合适的范围是：Y＝17～22mm。1975年以后，煤化所提了粘结指数G指标，推荐采用该指标指导配煤，其合适范围是：G＝58～72。配合煤料的Y值或G值可直接测定，也可按加和性进行计算。（3）配合煤的粘结性指标煤具有粘结性是煤结焦的各国常用的配煤参数及其适宜范围见表2-1。

表2-1常用配煤参数及其适用范围

表各国常用的配煤参数及其适宜范围见表2-1。

表2-在实际应用中，可以用配煤参数为坐标，根据煤的煤化度指标和粘结性指标，将各种炼焦用煤描绘在图上，如图2-5所示。图中由配煤参数适宜范围所确定的区域称为配煤目标区，配煤就是将各种煤配合后使其配煤参数落入配煤目标区，同时还要满足对灰分、硫分等指标的要求，这样可以生产出质量合格的焦炭。但要指出的是，配煤图中配煤目标区的确定是经验性的，对于不同的配合煤同样是在目标区内，但焦炭的质量却可能有较大的差异，也就是说，如果想要确切地控制焦炭的质量，用配煤图还是不够的。（3）配合煤的粘结性指标在实际应用中，可以用配煤参数为坐标，根据煤的煤化图

2-5挥发分—最大流动度配煤图（3）配合煤的粘结性指标（3）配合煤的粘结性指标（4）配合煤的膨胀压力煤在炭化室内膨胀压力是由多种因素所决定，膨胀压力的大小没有可靠的理论计算的方法，配合煤料中煤组分之间存在相互作用，因此配合煤的膨胀压力不具有加和性，只能用试验的方法加以测定。可以采用试验焦炉测定膨胀压力大小。对于新建炼焦厂，在进行炼焦煤种的选择时，可在实际生产焦炉上对配煤方案做单孔试验，以便得到更加可靠的试验数据。

炼焦生产中，对于煤料的膨胀压力有以下两点规律：第一是在常规炼焦配煤范围内，煤料煤化度增加，则膨胀压力增大；第二是对同一种煤料，增加堆密度，其膨胀压力相应增加。实际生产中，应根据这两条规律，掌握膨胀压力变化的趋势。（4）配合煤的膨胀压力煤在炭化室内膨胀压力是由多二、备煤炼焦工艺条件备煤炼焦工艺条件是指煤料粉碎的细度、装炉煤的水分和堆密度、炼焦速度、炼焦温度和焖炉时间等，这些炼焦条件对焦炭的质量有较大的影响。二、备煤炼焦工艺条件备煤炼焦工艺条件是指煤料粉碎1、煤料细度炼焦配煤的细度是指煤料粉碎后小于3mm的煤料重量占总重量的百分比。常规炼焦条件下要求细度在80％左右。捣固炼焦细度要求更高，一般大于85％。

细度不够，配合煤混合不均匀，焦炭内部结构不均一，导致强度降低。细度过高，不仅粉碎设备动力消耗增大，设备的处理能力降低，更重要是细度过高时，装炉煤的堆密度下降，使焦炭质量受影响。因此炼焦生产中对煤料细度必须加以控制。研究表明，细度不但影响焦炭质量，既便是在同样的细度条件下，调节煤料中不同组分的粒级组成，对焦炭质量的改善同样具有意义。一般要求煤中活性组分粗粉碎，非活性成分宜细粉碎。但是含活性组分多，粘结性好的煤容易粉碎，粘结性差的煤却难粉碎，若煤料混合后集中粉碎则加剧了这一矛盾，为此在备煤生产工艺中提出了选择性粉碎的工艺以解决这一矛盾。1、煤料细度炼焦配煤的细度是指煤料粉碎后小于3m2、装炉煤堆密度和水分提高装炉煤的堆密度，有利于提高焦炭的质量，同时还可以提高焦炉的生产能力。采用煤捣固、煤干燥预热、配型煤等炼焦方法，都在不同程度上实现了提高堆密度，增加焦炭强度的目的。在常规炼焦条件下，装炉煤的堆密度主要受煤料水分、细度以及加煤方法的影响，从图2-6中可以看出，增加堆密度的有效途径是减少煤料的水分，但是若采用一般的装炉方法，在加煤时冒烟冒火严重，必须采用专门的装炉工艺。

2、装炉煤堆密度和水分提高装炉煤的堆密度，有利于图2-6煤料堆密度与粒度组成、水分的关系2、装炉煤堆密度和水分2、装炉煤堆密度和水分3、炼焦速度不同宽度炭化室的焦炉，因其燃烧室的加热条件以及传热条件大致相同，宽炭化室内煤料的总体升温速度必然低于窄炭化室内的煤料升温速度，这种差别可用炭化室内平均宽度与其对应的结焦时间的比值来进行衡量，该比值称为炼焦速度。例如国内目前焦炉炭化室的平均宽度为450mm、407mm、350mm，对应的结焦时间分别为17h、15h、12h，则炼焦速度分别为：26.5mm/h、27.1mm/h和29.2mm/h。

炼焦速度对焦炭质量的影响，实际上是炭化室内中心面处与靠近炉墙处升温速度的不同而造成的，焦炉炭化室宽度一旦确定，生产中只能用选择煤种的方法来适应焦炉的炼焦速度，实际生产中对炼焦速度几乎无法改变。因此在建设炼焦厂时，确定焦炉炭化室的宽度是非常重要的，国内新建的大、中型焦炉，其宽度大多采用450mm。3、炼焦速度不同宽度炭化室的焦炉，因其燃烧室的加4、炼焦温度与焖炉时间焦炉生产中焖炉是指煤料到达炼焦温度后，延长焦炭在炭化室内的停留时间，使焦炭继续受高温作用。提高炼焦最终温度或延长焖炉时间，可以提高煤的干馏程度，使焦炭的结构更加致密，碳结构中氢含量减少、石墨化程度增加、各向异性程度加大，焦炭的耐磨强度和反应后强度均得到相应提高，但抗碎强度稍有下降(参见表2-2)。4、炼焦温度与焖炉时间焦炉生产中焖炉是指煤料到达表2-2焦炭质量与焦饼中心温度的关系（鞍钢）从表2-2中还可以看出，通过提高焦饼中心温度，使80～110mm大块粒级减少，而25～80粒级增加，对于冶金焦而言，这种变化是有利的。表2-2焦炭质量与焦饼中心温度的关系（鞍钢）从第三节配煤原理与焦炭质量的预测配煤原理是对焦炭质量与煤的性质相关联并加以解释的理论。成功的配煤理论可以正确指导配煤工作，并且还可以建立预测焦炭质量的方法。

一、煤岩配煤的基本原理二、焦炭质量的预测方法第三节配煤原理与焦炭质量的预测配煤原理是对焦炭1、煤岩实体的分类按煤岩学观点，煤是非均一的物质，可划分为工艺性质、光学性质和物理性质不同的各种实体。按各种实体的热解性质的不同，可划分成活性物和惰性物两大类。在结焦过程中，活性物形成焦炭内部的粘结物，如同混凝土中的水泥；惰性物形成焦炭内部的骨架材料，犹如混凝土中的沙石。煤岩实体的分类方法见表2-3。1、煤岩实体的分类按煤岩学观点，煤是非均一的物质表2-3煤岩实体的分类

表2-3中煤型代号由类别英文名的字首与表示反射率大小的数字组合而成，例如V3表示油浸反射率为0.30～O.39的镜煤组。表2-3煤岩实体的分类表2-2、煤岩配煤的基本原理

煤岩配煤的基本原理是建立在以下对煤及其成焦过程的认识之上的。①煤是不均一的物质，每种煤都是天然的煤岩配煤，但绝大多数煤都不合乎单独炼焦的要求，为便于应用，将煤的有机物质按其在加热过程中能熔融并产生活性键的成分视作有粘结性的活性成分；加热不能熔融的，不产生活性键的视为没有粘结性的惰性成分。这种划分完全是根据实验得出的结果进行划分的。主要产煤国家的煤岩工作者，都对本国的煤进行了这种试验，而且主要结论几乎一致，即在炼焦煤阶段里，镜质组和壳质组是活性成分，丝质组是惰性成分，半镜质组介于二者之间。2、煤岩配煤的基本原理煤岩配煤的基本原理是②各种煤的活性成分的性质是不均一的，可用反射率的分布图解来表示。活性成分的质量差异很大，不但不同变质程度煤差别大，即使是同种煤，所含活性成分的质量随反射率不同也有差别。

③惰性成分也是配煤中不可缺少的成分，缺少或过剩均对配煤炼焦不利，导致焦炭质量下降。要得到所要求焦炭质量的配煤方案，实际上是不同活性成分与适量惰性成分的组合。决定煤性质的重要指标是反射率和惰性成分含量这两个指标。2、煤岩配煤的基本原理②各种煤的活性成分的性质是不均一的，可用反射率的④成焦过程中，煤粒间并不是互熔而成均一的焦炭，而是通过煤粒间的界面反应，键合而连结起来，也有物理结合的过程。炼焦煤隔绝空气炭化所得的焦炭，制成光片后在显微镜下观察，无论其表面是否经过处理，都可以观察到颗粒的界线。这说明炭化过程中的塑性区间，煤粒间并没有互相熔融成均匀物质，而是煤的颗粒内外同时平行地发生裂解和缩聚反应，煤颗粒产生的分解产物沿着煤粒的接触表面相互扩散，进一步缩聚而成焦块。因此，散装煤的粘结，只是颗粒间接触表面的结合。2、煤岩配煤的基本原理④成焦过程中，煤粒间并不是互熔而成均一的焦炭二、焦炭质量的预测方法

И.H.阿莫索夫等在1957年提出了煤岩配煤方法，用以指导配煤，预测焦炭质量。美国人夏皮洛等又在此基础上作了改进。60年代中期，日本的木村英雄等人在该基础上进一步加以发展，并于1974年在新日铁公司应用。此方法是按煤岩实体进行分类，首先对参加配煤的每种煤都进行反射率测定，以此标志煤的变质程度，并作出反射率的分布图。二、焦炭质量的预测方法И.H.阿莫索夫等在195由煤岩配煤的原理可知，不同组型的活性成分其粘结性能不相同，在结焦过程中，每个镜煤组型与惰性物相结合时，都存在一个活性物含量与惰性物含量的最佳比R佳i，在该条件下得到的焦炭强度为最优，但对于不同的镜煤组型，在最佳惰性物配比下焦炭的最优强度是不相同的。通过试验可测出各种可熔融镜煤组型的最佳惰性物与活性物的比例，如图2-7。图2-7各种可熔融镜质组的最优比二、焦炭质量的预测方法由煤岩配煤的原理可知，不同组型的活性成分其粘结焦炭的强度是由配煤中各活性组分的含量及其对应的强度所决定的，活性组分在不同惰性物含量下的焦炭强度可用人为规范的试验测出，这样可以用下式计算配煤混合料的焦炭强度指数SI。式中xi----活性组分Vi的含量，％；

ai----对应Vi组分含一定惰性成分时焦炭的强度指数（图2-8中的（SI）i值）；SI----配煤的焦炭强度指数。(2-3)二、焦炭质量的预测方法焦炭的强度是由配煤中各活性组分的含量及其对二、焦炭质量的预测方法图2-8各种镜煤组型在不同惰性物含量时的强度指数二、焦炭质量的预测方法

为了反映惰性物对焦炭强度的贡献，引进组分平衡指数CBI，用来评价配合煤料中惰性物实际含量与最佳含量的关系。

式中G实惰---煤料中惰性物的实际含量（实测），％；

G佳惰---煤料中最佳惰性物的含量（G佳惰=∑xi/R佳i），％；

R佳i---Vi组分的活性物与惰性物的最佳比值。（2-4）

二、焦炭质量的预测方法（2-4）二、焦炭质量的预测方法这样根据配煤的强度指数SI和组分平衡指数CBI，利用已通过试验得到的工业炼焦炉中焦炭强度与SI和CBI的关系曲线，即可预测配煤的焦炭强度。图2-9给出了日本学者宫津隆等试验得到的SI-CBI-关系图。图2-9焦炭的强度与煤料CBI及SI的关系图例二、焦炭质量的预测方法这样根据配煤的强度指数SI和组分平衡指数CBI，在工业炼焦炉中，对于一个新的配煤方案，未知焦炭强度，可以先测定其显微组分含量，查图计算出CBI和SI数值，再由CBI和SI数值从焦炭强度的预测图中，查得对应炼焦条件下所得焦炭强度的预测值，这就是利用煤岩配煤原理进行焦炭强度预测的方法。由于焦炭质量不仅取决于煤料的性质，而且与备煤炼焦条件密切相关，所以当备煤炼焦条件不同时，焦炭的实际强度也不相同，采用煤岩配煤方法预测焦炭质量时，不同的煤焦厂应针对不同的炼焦条件进行试验，绘制对应的预测图，不能任意套用其它条件下得到的预测图。二、焦炭质量的预测方法在工业炼焦炉中，对于一个新的配煤方案，未知焦炭强第四节炼焦配煤工艺炼焦厂配煤过程又称之为备煤，备煤工序主要包括来煤接受、贮存、倒运、配合混匀、粉碎等生产环节，在炼焦厂属于煤的准备部分。由于炼焦厂的昼夜用煤量很大，涉及的煤种多，设施占地面积大，要求的机械化和自动化作业程度高，而且备煤对焦炭的质量影响大。

一、煤的接受和贮存二、煤的配合、粉碎和输送第四节炼焦配煤工艺炼焦厂配煤过程又称之为备煤，1、来煤接受焦化厂在接受来煤时，应注意如下几条原则。①来煤按使用煤种分别接受，并卸往指定的堆放位置。防止不同煤种在接受和卸煤过程中互混。每批来煤必须按规程取样分析，对质量不合要求的来煤应作待殊处理。②生产上，为改善和稳定原料煤的质量，来煤尽可能送往贮煤场，也可以直接进配煤槽。贮煤场设计容量通常按来煤的70％计算，直接进槽量为30％。③各种煤的卸煤场地必须清洁，更换场地时应彻底清扫1、来煤接受焦化厂在接受来煤时，应注意如下几条原焦化厂常用的卸煤设备有两大类，一类是适合于铁路运输的卸车机，另一类是适合于水运的卸船机。卸车机常用的有翻车机、螺旋卸车机、链斗卸车机和抓斗类起重机。卸船机一般采用带大抓斗的起重机，卸煤能力一般比较大。翻车机具有效率高、生产能力大、运行可靠、操作人员少和劳动强度低等特点，适用于大型焦化厂采用，但对车帮撞击力较大，容易损坏车皮。螺旋卸车机构造简单，重量轻，检修容易，对车皮的适应性强，基本无损坏，是中小型焦化厂的主要卸煤设备。但是地下工程量较大，劳动条件较差，配备人员也较多。链斗卸车机的结构简单，制造检修容易，土建工程量小，广泛用于中、小型焦化厂。焦化厂常用的卸煤设备有两大类，一类是适合于2、倒运卸至煤场的煤料为了堆放、混匀和取用作业，煤场对煤料进行倒运操作。倒运机械分抓斗类和堆取类二种。现代大型焦化厂主要采用堆取类机械，采用各种类型的大型堆料机、斗轮取料机和联合堆取料机。2、倒运卸至煤场的煤料为了堆放、混匀和取用3、贮煤为了管理好贮煤厂，确保配煤的准确性和焦炭的质量。贮煤厂和贮煤应遵循以下要求：①煤场的容量足够大，一般大中焦化厂应提供10～15天的贮煤量，小型焦化厂则天数更多些。贮煤场的长度应能提供各种煤分别堆、取、贮的必要条件。②煤场地坪应适当处理，防止煤、土混杂。煤场应有良好的排水条件③要确保不同煤种单独存放。而对于同一种煤料，为了消除和减少不同矿井或矿层来煤所造成的煤质差别，在贮煤场存放过程中应尽量混匀，常采用“平铺直取”的作业方法。④贮煤场的煤堆应保持一定的高度，煤堆过低，占地面积大，增加倒运距离，下雨时煤的水分增大。煤堆高度与使用的煤场机械有关，一般为9～15m。⑤煤的存放时间不宜过长。为了防止煤的氧化变质，对各种煤应规定允许的堆放时间，并按计划取用。煤质恶化对炼焦不利，变质煤不能炼焦。根据鞍钢和武钢的生产实践，各种煤允许的贮存时间见表2-4。3、贮煤为了管理好贮煤厂，确保配煤的准确性和焦炭表2-4炼焦用煤允许的贮存时间

对煤场的管理还应重视环境保护，应采取可行的措施防止煤尘飞扬。煤场污水由于水质混浊不应直接排放，应设置处理设施，使排放水中固体悬浮物含量达到排放标准要求。

表2-4炼焦用煤允许的贮存时间对煤场的管理还应二、煤的配合、粉碎和输送炼焦厂备煤的粉碎加工环节分为先配合后粉碎和先粉碎后配合两种方式，配合和粉碎工艺有多种流程和设备，两者组合形成各种具体流程。

二、煤的配合、粉碎和输送炼焦厂备煤的粉碎加1、先配后粉流程将炼焦煤料的单种煤，先按配煤比例的要求配合，然后再进行粉碎，该工艺的流程如框图2-10所示。该工艺流程简单、设备少、操作方便，粉碎过程兼作混匀操作，在焦化厂得到广泛采用。缺点是不能按煤质特征调节不同煤的细度要求。图2-10配合粉碎工艺流程示意图1、先配后粉流程将炼焦煤料的单种煤，先按配煤比例2、分组粉碎(先粉后配)流程该工艺是将单种煤先粉碎，然后按比例配合均匀，其流程如图2-11。该流程可按单种煤的性质和粉碎细度要求分别控制不同的粉碎程度，有助于提高焦炭质量。为简化工艺，当炼焦煤中只有1～2种煤的硬度或岩相组成相差较大时，可采用部分煤预粉碎，然后再按煤的配比与其它煤配合，再集中粉碎。这样可使分组粉碎的流程简化，流程中同样可以不设专门的混匀设备。图2-11分组粉碎工艺流程示意图

2、分组粉碎(先粉后配)流程该工艺是将单种3、选择粉碎流程该工艺是根据炼焦煤料中煤种和岩相组成硬度的差异，按不同粉碎细度要求，将粉碎和筛分相结合，即消除大颗粒又防止过细粉碎，达到煤料均匀。例如图2-12为前苏联下塔台尔钢铁公司采用的带风力分离的选择粉碎工艺。图2-12带风力分离的选择粉碎工艺流程示意图3、选择粉碎流程该工艺是根据炼焦煤料中煤种和岩相焦化厂采用的煤粉碎设备一般为锤式或反击式粉碎机，输送设备以胶带输送机为主，配煤设备主要是配煤槽及其下部的定量给料机构，配煤槽的个数应尽可能比炼焦采用的煤种多2～3个。配煤槽的容量与生产规模有关，在大多数情况下应能保证焦炉一昼夜对该煤种的需要量。表2-5列出参考的配煤槽个数和容量。为了有利于煤料顺利下落，配煤槽的下料斗目前广泛采用双曲线形状，内衬光滑耐磨的材料。表2-5配煤槽个数和容量3、选择粉碎流程焦化厂采用的煤粉碎设备一般为锤式或反击式粉碎机，配煤槽下部的定量给料装置有二种，一种配煤盘，另一种是电磁振动给料机。采用配煤盘配煤，调节简单，设备运行也较为可靠。其缺点是耗电量大，传动部件多，设备笨重，另外，刮煤板要经常清理，不然挂上杂物后，影响配煤的准确性。电磁振动给料机具有结构简单、维修方便、布置紧凑、投资少、耗电量小及产量容易调节等优点。但是安装、调整要求较严格。生产中配煤比例的检测一般规定配煤比误差，挥发分相差不超过±0.7％，灰分不超过±0.3％。3、选择粉碎流程配煤槽下部的定量给料装置有二种，一种配煤盘，另一

周敏中国矿业大学化工学院2008年4月煤炭焦化周敏煤炭焦化第二章配煤炼焦的原理与配煤工艺第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程第二节配合煤质量与备煤炼焦工艺条件第三节配煤原理与焦炭质量的预测第四节炼焦配煤工艺第二章配煤炼焦的原理与配煤工艺第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程一、炭化室内炉料的动态变化二、炼焦过程中化学产品的生成第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程一、炭化室内炉料的动态变化

焦炉的炭化室是带锥度的窄长空间，煤料受两侧炉墙传递的热量加热，结焦过程从炭化室的两侧炉墙向炭化室中心逐渐推移，形成一个动态的过程，这种动态过程具有以下三个特点：

1）侧向供热，成层结焦；

2）结焦过程中，各层炉料的供热性能随温度的变化而变化；3）炭化室内物料产生膨胀压力。一、炭化室内炉料的动态变化焦炉的炭化室是带锥度的窄长空间，煤料受两侧1.成层结焦与温度变化

因为焦炉炭化室的侧向供热，且炉料导热系数低，因此在整个成焦过程的大部分时间内，炭化室内与炉墙垂直方向上炉料的温度梯度较大(图2-1左)。这样在结焦过程的大部分时间内，离炭化室墙面不同距离的各层炉料、所受到的温度不同而处于热解过程的不同阶段，整个炭化室内炉料的状态随时间而变化(图2-1右)。靠近炉墙附近的煤先结成焦炭，而后焦炭层逐渐向炭化室中心推移，这就是所谓的“成层结焦”。炭化室中心面上的炉料温度始终最低，因此以结焦末期炭化室中心面的温度(焦饼中心温度)作为焦饼成熟度的标志，称为炼焦最终温度。1.成层结焦与温度变化图2-1不同结焦时间下炭化室内各层炉料的温度与状态1-湿煤；2-干煤层；3-塑性层；4-半焦层；5-焦炭层；6-炉墙；7-炭化室中心1.成层结焦与温度变化图2-1不同结焦时间下炭化室内各层炉料的温度与状态1.成如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不同，传热条件各不相同，最靠近炉墙的煤料升温速度最快，约5℃／min以上，而位于炭化室中心部位的炉料升温速度最慢，约2℃／min以下，这种温度变化的差别必然导致焦炭质量的差异。1.成层结焦与温度变化如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不同图2-2炭化室内各层炉料的温度变化1-炭化室墙表面温度；2-炭化室墙附近的炉料温度；3-距炉墙50～60mm处炉料温度1.成层结焦与温度变化图2-2炭化室内各层炉料的温度变化1.成层结焦与温度变化常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹在塑性层之间，这样湿煤层内的水汽不易透过塑性层向两层外流出，致使大部水汽窜入内层湿煤中，并因内层温度低而冷凝下来，这样内层湿煤水分增加，加之煤的导热系数小，使得炭化室内中心煤料升温速度缓慢，长时间停留在水的蒸发温度以下，煤料水分愈多，结焦时间就愈长，炼焦的耗热量也就愈大。

1.成层结焦与温度变化常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹2、炭化室内膨胀压力炭化室内膨胀压力产生是因为成层结焦，两个大体上平行于两侧炉墙面的塑性层从两侧向炭化室中心移动，炭化室底面温度和顶部温度也很高，在炭化室内煤料的上层和下层同样也形成塑性层，围绕中心煤料形成的塑性层如同一个膜袋，膜袋内的煤热解产生气体由于塑性层的不透气性使得膜袋产生膨胀的趋势，塑性层又通过外侧的半焦层和焦炭层将压力施加于炭化室的炉墙，这种压力称之为膨胀压力。膨胀压力的大小在结焦过程中是随时间而变化，当两个塑性层面在炭化室中心处会合时，由于外侧焦炭和半焦层传热好、需热少，致使塑性层内的温度升高加快，气态产物迅速增加使得此时的膨胀压力值最大，通常的膨胀压力是指其最大值。2、炭化室内膨胀压力炭化室内膨胀压力产生是3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系

靠近炭化室墙面的焦炭，由于煤料的升温速度快，煤热分解产生的塑性体的流动性能好，塑性温度间隔宽，塑性体内煤热解产物之间相互作用改善，因而焦炭熔融良好，结构致密，质量优于内侧的焦炭，有关焦炭性质指标的变化参见图2-3。图2-3各层焦炭物理机械性能和反应性能3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系靠近

焦炭的块度取决于焦炭的裂纹性质，并与炭化室内的温度梯度有直接的关系。焦炭中产生裂纹的数量，取决于半焦收缩阶段内第一次收缩峰区间内半焦的收缩系数和温度梯度。如图2-4所示，挥发分高的煤料收缩系数大，塑性温度间隔窄，因而固化时半焦层较薄，半焦气孔率大，半焦层的强度低，这样，当相邻层炉料层的温度梯度不同产生收缩差时，拉应力超过半焦层的许可应力，则半焦层开裂，这种裂纹垂直于墙面，故气煤焦炭多呈细条状。对于肥煤等强粘结性煤，由于塑性温度间隔宽，半焦层厚且强度高，本层层内拉应力的破坏作用居次要地位，此时，相邻层之间因温度梯度差存在，产生的收缩导致层间发生开裂。这种焦饼中以平行于炭化室墙面的横裂纹居多。但是相比之下，强粘结煤的焦炭块度要大于气煤焦块度。3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系焦炭的块度取决于焦炭的裂纹性质，并与炭化室图2-4不同煤的半焦收缩曲线

1-第一收缩峰；2-第二收缩峰

3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系

从炭化室墙面到炭化室中心面处，温度梯度逐渐减小，因而靠墙面处的焦炭粒度相对小于中心处的焦炭粒度，这样就产生了相同的煤料在相同的炼焦条件下结焦，其焦炭质量由于上述原因，不同的块度具有不同的质量。3、炭化室内层温度变化与焦炭的质量关系从炭化室墙面到炭化室中心面处，温度梯度逐渐二、炼焦过程中化学产品的生成

煤炭高温干馏得到的炼焦化学产品的组成与煤的性质和炼焦条件有关，煤热解生成的一次化学品还要受到焦炉内炼焦条件的影响，有关内容祥见本篇第五章内容。二、炼焦过程中化学产品的生成煤炭高温干馏得第二节配合煤质量与备煤炼焦工艺条件

由于煤在焦炉炭化室内结焦过程和煤成焦规律的要求，使得工业炼焦必须采用多种煤配合炼焦。常规炼焦方法是将多种炼焦煤按适宜的比例配合，然后再装炉炼焦，故又称为配煤炼焦。一、配煤的意义与配煤质量要求二、备煤炼焦工艺条件第二节配合煤质量与备煤炼焦工艺条件由于煤1、炼焦配煤的意义

配煤的意义在于使各种煤之间性质上取长补短，符合焦炉的生产要求，生产出满足质量要求的优质焦炭，并副产炼焦化学产品，实现煤炭资源的合理利用。

冶金焦的质量要求是：灰分低、硫分少、强度高、各向异性程度大，为满足上述要求，在常规炼焦方法条件下,用单种煤炼焦很难实现。而且由于煤种的相对储量、分布和开采能力的制约，不可能进行大规模的单种煤炼焦生产，特别是优质炼焦煤资源有限，工业上必须采用配煤炼焦，以确保焦炭质量和合理利用煤炭资源。

在我国，炼焦厂除了以生产焦炭为主要目的以外，大多数炼焦厂同时还是城市煤气的气源厂，对于此类炼焦厂，应尽可能多配用高挥发气煤，这样既可增加了煤气产量，又充分利用了占我国炼焦煤种比例最大的气煤资源。1、炼焦配煤的意义配煤的意义在于使各种煤之2、配煤的一般原则为了生产质量合格的焦炭，首先要是要确保配煤的质量，并综合考虑炼焦工业的长远发展，炼焦配煤应遵循如下一般原则。1）配煤质量应与煤料的预处理工艺及炼焦条件相适应，使焦炭的质量达到规定的指标，满足用户的质量要求，同时控制配煤的成本，提高经济效益。2）符合本区域内煤炭资源的组成，有利于扩大炼焦煤源，同时缩短平均运距。

3）在保证焦炭质量的前提下，尽量多配用高挥发分煤，以利于增产化学产品和煤气。4）煤源的数量可靠、质量稳定。2、配煤的一般原则为了生产质量合格的焦炭，首先要3、炼焦配煤的质量要求

配煤的质量要求主要包括配煤的灰分、硫分、煤化程度和粘结性指标等，其中煤化程度和粘结性指标被称为炼焦的配煤参数，配煤质量要求是由焦炭质量的要求和炼焦条件所共同确定的。3、炼焦配煤的质量要求配煤的质量要求主要包（1）配合煤的灰分和硫分

成焦过程中，煤料中的矿物质以灰分形式全部转入焦炭，而煤料中的硫分部分残留在焦炭中，另一部分转化为气态硫化物进入煤气，极少量进入液体产物。煤中的灰分与焦炭中的灰分关系如下：A煤=KA焦(2-1)式中A煤、A焦

——分别为煤中和焦炭中的灰分(干基)，％；

K——成焦率，％；

煤中的硫分与焦炭中的硫分关系见公式（1-3）。利用式(2-1)和式(1-3)，可以根据焦炭灰分、硫分的要求，计算出配合煤的灰分和硫分。例如我国规定，一级冶金焦的灰分不大于12％，按成焦率75％计算，配合煤料的灰分应不大于9％（干基）。配合煤料的灰分和硫分可按煤种配合比例加权平均进行计算。（1）配合煤的灰分和硫分成焦过程中，煤料中（2）配合煤的煤化度指标煤化度指标是用来控制焦炭强度和块度的重要配煤参数。表征煤化度的指标可用挥发分Vdaf和镜质组分平均最大反射率

。挥发分指标的测定方法简便，应用普遍，而镜质组分的平均最大反射率则能更准确地反映煤的性质，在一定范围的煤化度区域内两者之间具有较好的相关性，据我国鞍山热能所对中国148种煤作的回归分析，得如下回归方程：

_

Rmax=2.35–0.41Vdaf

(相关系数

=-0.947)(2-2)（2）配合煤的煤化度指标煤化度指标是用来控制焦炭配合煤的挥发分指标可以直接测定，也可以按加和性来进行计算，但二者之间有一定的差异。配合煤的平均最大反射率同样可以直接测定或按加和性进行计算。需要指出的是，配合后煤料的煤化度指标的数值所反映的煤的性质与煤化度指标数值相同的单种煤的性质是不一样的。例如将气煤与瘦煤适当配合后，其煤化度指标可能与焦煤或肥煤的煤化度指标相同，但是配合煤料的性质与后者的性质是不同的，这可以从反射率分布曲线上明显地看出。正因为这种原因，炼焦厂在运输和储存洗精煤时，应防止不同煤种混杂，造成挥发分煤化度指标失灵。（2）配合煤的煤化度指标配合煤的挥发分指标可以直接测定，也可以按加和性来对于常规配煤炼焦，合适的煤化度指标要求是：

Rmax=1.2％～1.3％，相当于Vdaf=26％～28％，煤化度过低，焦炭的平均粒度小，抗碎强度低，而且焦炭的气孔率高，各向异性程度低，焦炭质量不好。煤化度过高时，虽然焦炭的各向异性程度可以提高，但是，由于煤料的粘结性变差，成焦过程中熔融不好，焦炭的耐磨强度降低，另外还可能导致焦炉推焦困难。

针对我国炼焦煤资源的特点，同时为了尽量提高化学产品产率，我国煤科院北京煤化所提出煤化度的合适范围为Vdaf=28％～32％。（2）配合煤的煤化度指标对于常规配煤炼焦，合适的煤化度指标要求是：（2）（3）配合煤的粘结性指标煤具有粘结性是煤结焦的前提条件，煤粘结性评价指标较多，有粘结指数G、最大胶质层厚度Y、最大流动

MF以及总膨胀度bt，这些指标都从不同的角度表征了煤在热解过程中生成的塑性体的性质。

我国过去一直采用最大胶质层厚度Y作为粘结性指标，其合适的范围是：Y＝17～22mm。1975年以后，煤化所提了粘结指数G指标，推荐采用该指标指导配煤，其合适范围是：G＝58～72。配合煤料的Y值或G值可直接测定，也可按加和性进行计算。（3）配合煤的粘结性指标煤具有粘结性是煤结焦的各国常用的配煤参数及其适宜范围见表2-1。

表2-1常用配煤参数及其适用范围

表各国常用的配煤参数及其适宜范围见表2-1。

表2-在实际应用中，可以用配煤参数为坐标，根据煤的煤化度指标和粘结性指标，将各种炼焦用煤描绘在图上，如图2-5所示。图中由配煤参数适宜范围所确定的区域称为配煤目标区，配煤就是将各种煤配合后使其配煤参数落入配煤目标区，同时还要满足对灰分、硫分等指标的要求，这样可以生产出质量合格的焦炭。但要指出的是，配煤图中配煤目标区的确定是经验性的，对于不同的配合煤同样是在目标区内，但焦炭的质量却可能有较大的差异，也就是说，如果想要确切地控制焦炭的质量，用配煤图还是不够的。（3）配合煤的粘结性指标在实际应用中，可以用配煤参数为坐标，根据煤的煤化图

2-5挥发分—最大流动度配煤图（3）配合煤的粘结性指标（3）配合煤的粘结性指标（4）配合煤的膨胀压力煤在炭化室内膨胀压力是由多种因素所决定，膨胀压力的大小没有可靠的理论计算的方法，配合煤料中煤组分之间存在相互作用，因此配合煤的膨胀压力不具有加和性，只能用试验的方法加以测定。可以采用试验焦炉测定膨胀压力大小。对于新建炼焦厂，在进行炼焦煤种的选择时，可在实际生产焦炉上对配煤方案做单孔试验，以便得到更加可靠的试验数据。

炼焦生产中，对于煤料的膨胀压力有以下两点规律：第一是在常规炼焦配煤范围内，煤料煤化度增加，则膨胀压力增大；第二是对同一种煤料，增加堆密度，其膨胀压力相应增加。实际生产中，应根据这两条规律，掌握膨胀压力变化的趋势。（4）配合煤的膨胀压力煤在炭化室内膨胀压力是由多二、备煤炼焦工艺条件备煤炼焦工艺条件是指煤料粉碎的细度、装炉煤的水分和堆密度、炼焦速度、炼焦温度和焖炉时间等，这些炼焦条件对焦炭的质量有较大的影响。二、备煤炼焦工艺条件备煤炼焦工艺条件是指煤料粉碎1、煤料细度炼焦配煤的细度是指煤料粉碎后小于3mm的煤料重量占总重量的百分比。常规炼焦条件下要求细度在80％左右。捣固炼焦细度要求更高，一般大于85％。

细度不够，配合煤混合不均匀，焦炭内部结构不均一，导致强度降低。细度过高，不仅粉碎设备动力消耗增大，设备的处理能力降低，更重要是细度过高时，装炉煤的堆密度下降，使焦炭质量受影响。因此炼焦生产中对煤料细度必须加以控制。研究表明，细度不但影响焦炭质量，既便是在同样的细度条件下，调节煤料中不同组分的粒级组成，对焦炭质量的改善同样具有意义。一般要求煤中活性组分粗粉碎，非活性成分宜细粉碎。但是含活性组分多，粘结性好的煤容易粉碎，粘结性差的煤却难粉碎，若煤料混合后集中粉碎则加剧了这一矛盾，为此在备煤生产工艺中提出了选择性粉碎的工艺以解决这一矛盾。1、煤料细度炼焦配煤的细度是指煤料粉碎后小于3m2、装炉煤堆密度和水分提高装炉煤的堆密度，有利于提高焦炭的质量，同时还可以提高焦炉的生产能力。采用煤捣固、煤干燥预热、配型煤等炼焦方法，都在不同程度上实现了提高堆密度，增加焦炭强度的目的。在常规炼焦条件下，装炉煤的堆密度主要受煤料水分、细度以及加煤方法的影响，从图2-6中可以看出，增加堆密度的有效途径是减少煤料的水分，但是若采用一般的装炉方法，在加煤时冒烟冒火严重，必须采用专门的装炉工艺。

2、装炉煤堆密度和水分提高装炉煤的堆密度，有利于图2-6煤料堆密度与粒度组成、水分的关系2、装炉煤堆密度和水分2、装炉煤堆密度和水分3、炼焦速度不同宽度炭化室的焦炉，因其燃烧室的加热条件以及传热条件大致相同，宽炭化室内煤料的总体升温速度必然低于窄炭化室内的煤料升温速度，这种差别可用炭化室内平均宽度与其对应的结焦时间的比值来进行衡量，该比值称为炼焦速度。例如国内目前焦炉炭化室的平均宽度为450mm、407mm、350mm，对应的结焦时间分别为17h、15h、12h，则炼焦速度分别为：26.5mm/h、27.1mm/h和29.2mm/h。

炼焦速度对焦炭质量的影响，实际上是炭化室内中心面处与靠近炉墙处升温速度的不同而造成的，焦炉炭化室宽度一旦确定，生产中只能用选择煤种的方法来适应焦炉的炼焦速度，实际生产中对炼焦速度几乎无法改变。因此在建设炼焦厂时，确定焦炉炭化室的宽度是非常重要的，国内新建的大、中型焦炉，其宽度大多采用450mm。3、炼焦速度不同宽度炭化室的焦炉，因其燃烧室的加4、炼焦温度与焖炉时间焦炉生产中焖炉是指煤料到达炼焦温度后，延长焦炭在炭化室内的停留时间，使焦炭继续受高温作用。提高炼焦最终温度或延长焖炉时间，可以提高煤的干馏程度，使焦炭的结构更加致密，碳结构中氢含量减少、石墨化程度增加、各向异性程度加大，焦炭的耐磨强度和反应后强度均得到相应提高，但抗碎强度稍有下降(参见表2-2)。4、炼焦温度与焖炉时间焦炉生产中焖炉是指煤料到达表2-2焦炭质量与焦饼中心温度的关系（鞍钢）从表2-2中还可以看出，通过提高焦饼中心温度，使80～110mm大块粒级减少，而25～80粒级增加，对于冶金焦而言，这种变化是有利的。表2-2焦炭质量与焦饼中心温度的关系（鞍钢）从第三节配煤原理与焦炭质量的预测配煤原理是对焦炭质量与煤的性质相关联并加以解释的理论。成功的配煤理论可以正确指导配煤工作，并且还可以建立预测焦炭质量的方法。

一、煤岩配煤的基本原理二、焦炭质量的预测方法第三节配煤原理与焦炭质量的预测配煤原理是对焦炭1、煤岩实体的分类按煤岩学观点，煤是非均一的物质，可划分为工艺性质、光学性质和物理性质不同的各种实体。按各种实体的热解性质的不同，可划分成活性物和惰性物两大类。在结焦过程中，活性物形成焦炭内部的粘结物，如同混凝土中的水泥；惰性物形成焦炭内部的骨架材料，犹如混凝土中的沙石。煤岩实体的分类方法见表2-3。1、煤岩实体的分类按煤岩学观点，煤是非均一的物质表2-3煤岩实体的分类

表2-3中煤型代号由类别英文名的字首与表示反射率大小的数字组合而成，例如V3表示油浸反射率为0.30～O.39的镜煤组。表2-3煤岩实体的分类表2-2、煤岩配煤的基本原理

煤岩配煤的基本原理是建立在以下对煤及其成焦过程的认识之上的。①煤是不均一的物质，每种煤都是天然的煤岩配煤，但绝大多数煤都不合乎单独炼焦的要求，为便于应用，将煤的有机物质按其在加热过程中能熔融并产生活性键的成分视作有粘结性的活性成分；加热不能熔融的，不产生活性键的视为没有粘结性的惰性成分。这种划分完全是根据实验得出的结果进行划分的。主要产煤国家的煤岩工作者，都对本国的煤进行了这种试验，而且主要结论几乎一致，即在炼焦煤阶段里，镜质组和壳质组是活性成分，丝质组是惰性成分，半镜质组介于二者之间。2、煤岩配煤的基本原理煤岩配煤的基本原理是②各种煤的活性成分的性质是不均一的，可用反射率的分布图解来表示。活性成分的质量差异很大，不但不同变质程度煤差别大，即使是同种煤，所含活性成分的质量随反射率不同也有差别。

③惰性成分也是配煤中不可缺少的成分，缺少或过剩均对配煤炼焦不利，导致焦炭质量下降。要得到所要求焦炭质量的配煤方案，实际上是不同活性成分与适量惰性成分的组合。决定煤性质的重要指标是反射率和惰性成分含量这两个指标。2、煤岩配煤的基本原理②各种煤的活性成分的性质是不均一的，可用反射率的④成焦过程中，煤粒间并不是互熔而成均一的焦炭，而是通过煤粒间的界面反应，键合而连结起来，也有物理结合的过程。炼焦煤隔绝空气炭化所得的焦炭，制成光片后在显微镜下观察，无论其表面是否经过处理，都可以观察到颗粒的界线。这说明炭化过程中的塑性区间，煤粒间并没有互相熔融成均匀物质，而是煤的颗粒内外同时平行地发生裂解和缩聚反应，煤颗粒产生的分解产物沿着煤粒的接触表面相互扩散，进一步缩聚而成焦块。因此，散装煤的粘结，只是颗粒间接触表面的结合。2、煤岩配煤的基本原理④成焦过程中，煤粒间并不是互熔而成均一的焦炭二、焦炭质量的预测方法

И.H.阿莫索夫等在1957年提出了煤岩配煤方法，用以指导配煤，预测焦炭质量。美国人夏皮洛等又在此基础上作了改进。60年代中期，日本的木村英雄等人在该基础上进一步加以发展，并于1974年在新日铁公司应用。此方法是按煤岩实体进行分类，首先对参加配煤的每种煤都进行反射率测定，以此标志煤的变质程度，并作出反射率的分布图。二、焦炭质量的预测方法И.H.阿莫索夫等在195由煤岩配煤的原理可知，不同组型的活性成分其粘结性能不相同，在结焦过程中，每个镜煤组型与惰性物相结合时，都存在一个活性物含量与惰性物含量的最佳比R佳i，在该条件下得到的焦炭强度为最优，但对于不同的镜煤组型，在最佳惰性物配比下焦炭的最优强度是不相同的。通过试验可测出各种可熔融镜煤组型的最佳惰性物与活性物的比例，如图2-7。图2-7各种可熔融镜质组的最优比二、焦炭质量的预测方法由煤岩配煤的原理可知，不同组型的活性成分其粘结焦炭的强度是由配煤中各活性组分的含量及其对应的强度所决定的，活性组分在不同惰性物含量下的焦炭强度可用人为规范的试验测出，这样可以用下式计算配煤混合料的焦炭强度指数SI。式中xi----活性组分Vi的含量，％；

ai----对应Vi组分含一定惰性成分时焦炭的强度指数（图2-8中的（SI）i值）；SI----配煤的焦炭强度指数。(2-3)二、焦炭质量的预测方法焦炭的强度是由配煤中各活性组分的含量及其对二、焦炭质量的预测方法图2-8各种镜煤组型在不同惰性物含量时的强度指数二、焦炭质量的预测方法

为了反映惰性物对焦炭强度的贡献，引进组分平衡指数CBI，用来评价配合煤料中惰性物实际含量与最佳含量的关系。

式中G实惰---煤料中惰性物的实际含量（实测），％；

G佳惰---煤料中最佳惰性物的含量（G佳惰=∑xi/R佳i），％；

R佳i---Vi组分的活性物与惰性物的最佳比值。（2-4）

二、焦炭质量的预测方法（2-4）二、焦炭质量的预测方法这样根据配煤的强度指数SI和组分平衡指数CBI，利用已通过试验得到的工业炼焦炉中焦炭强度与SI和CBI的关系曲线，即可预测配煤的焦炭强度。图2-9给出了日本学者宫津隆等试验得到的SI-CBI-关系图。图2-9焦炭的强度与煤料CBI及SI的关系图例二、焦炭质量的预测方法这样根据配煤的强度指数SI和组分平衡指数CBI，在工业炼焦炉中，对于一个新的配煤方案，未知焦炭强度，可以先测定其显微组分含量，查图计算出CBI和SI数值，再由CBI和SI数值从焦炭强度的预测图中，查得对应炼焦条件下所得焦炭强度的预测值，这就是利用煤岩配煤原理进行焦炭强度预测的方法。由于焦炭质量不仅取决于煤料的性质，而且与备煤炼焦条件密切相关，所以当备煤炼焦条件不同时，焦炭的实际强度也不相同，采用煤岩配煤方法预测焦炭质量时，不同的煤焦厂应针对不同的炼焦条件进行试验，绘制对应的预测图，不能任意套用其它条件下得到的预测图。二、焦炭质量的预测方法在工业炼焦炉中，对于一个新的配煤方案，未知焦炭强第四节炼焦配煤工艺炼焦厂配煤过程又称之为备煤，备煤工序主要包括来煤接受、贮存、倒运、配合混匀、粉碎等生产环节，在炼焦厂属于煤的准备部分。由于炼焦厂的昼夜用煤量很大，涉及的煤种多，设施占地面积大，要求的机械化和自动化作业程度高，而且备煤对焦炭的质量影响大。