配合煤炼焦技术的质量分析

配合煤炼焦技术的质量分析

0炼焦工艺条件选择2014年，全国单位gdp能耗减少了4.80%，但山西省、内蒙古、河南、陕西、新疆等省、自治区单位gdp能耗分别下降4.18%、3.94%、4.06%、3.58%和0.42%。他们的情况乐观。为了选择适合我国国情、节约生产成本、保护生态环境的炼焦技术,必须从焦炉性能、焦炭质量、环保效果等方面综合考虑。由于大型化焦炉的煤源选择困难,生产规模需严格控制,加之管理困难,因而干熄焦装置存在整体能耗高、系统操作难度大，配套建设成本高,个别设备可靠性需要提高以及干熄焦后续的环保问题,煤调湿技术煤源选择困难、安全管理难度大、不成熟的调湿技术还会造成高耗能和扬尘等1固碳和焦洗技术捣固炼焦是指将配合煤在入炉前用捣固机捣实成体积略小于炭化室的煤饼后推入炭化室内炼焦。捣固炼焦使装炉煤密度由0.70t/m1.1煤质指标区间采用配煤专家系统软件和因子分析法配煤后的配合煤煤质见表1,配煤灰分和催化指数见表2。由表1可知,配合煤的灰分介于9.46%～12.43%之间、挥发分介于27.02%～30.25%、硫分介于0.40%～0.87%、黏结指数介于53～87;由表2可知,催化指数介于3.31%～7.35%,煤质指标区间较大,代表性较强。我国宝山钢铁公司将每个灰成分根据其对焦炭的反应性催化作用的大小取加权系数,将各灰成分的催化作用量化,并将矿物的催化指数MCI定义为1.2焦碳测定的质量分析按照4种配煤方案分别炼焦,所得焦炭的质量指标数据见表3。1.2.1焦炭总气孔率和显气孔率配合煤堆积密度增加后,炼焦煤料间的膨胀压力增加,气孔数量变少、孔径变小,使得焦炭总气孔率和显气孔率降低,如图1所示。但配合煤堆积密度不可以持续增加,因持续增加会使炼焦过程中的膨胀压力过大、挥发性物质析出困难,从而使得少部分气孔孔径增大,也使焦炭的微裂纹扩张,导致焦炭气孔率又变大。1.2.2改善耐磨性强度与抗碎强度配合煤堆积密度增加后,填满煤粒间的空隙只需较少的黏结组分,界面结合就已牢固,可改善耐磨强度与抗碎强度,如图2所示。但配合煤堆积密度不可以持续增加,因其会使热解气体析出困难,胶质体的膨胀压力增加,焦炭的机械强度虽有所提高,但减小了收缩应力对焦炭的松弛作用,增加了焦炭层间的剪切应力进而扩张焦炭的横裂纹,劣化冷态强度。1.2.3固碳和精炼对热性质的影响配合煤堆积密度增加后,降低了焦炭对CO由图3可见,堆积密度只要不超过1.0t/m2预热改质温度利用煤预热炼焦可以提高炼焦煤源的堆密度,改善焦炭质量;可提高焦炉生产能力约20%～25%;比传统湿煤炼焦能耗降低4%;去除了平煤时带出的烟尘,减少了空气污染。以弱黏结性、软化温度较低的大同煤为例,预热改质温度从150C开始,最高预热改质温度为250℃。中间每隔50℃安排1个预热改质温度点,即预热改质温度定为150℃、200℃、250℃该3个点2.1糖酸膨胀序数法预热改质前后煤质的变化见表4由表4可知,对大同煤预热处理后,其干燥剂水分含量减少了3.02个百分点,有利于减少含氧官能团,从而改善煤的结焦性。自由膨胀序数在150℃～200℃时达到最大值,说明在加热至200℃时,其黏结性得到改善。反射率的持续增加则说明预热时重组了煤分子结构,使结焦性和黏结性得以改善。2.2改质后焦炭质量指标焦炭筛分组成及冷态强度见表5。由表5可知,大于80mm的大同煤大块焦在预热到150℃和预热到200℃比未预热的增加了,小于25mm和25mm～40mm的小块焦在持续预热过程中的变化均不大。由上可见,将弱黏煤预热改质后可以改善其黏结性能和结焦性能。焦炭冷态强度M25最高可提高2.5个百分点,M10可降低1.8个百分点。随着预热温度的变化,大同煤炼焦冷态强度变化,其耐磨强度随温度升高而先降后升,其抗碎强度随温度升高而先升后降3煤的共炭化为发挥各单种煤的优点,配合使用不同变质程度的煤炼焦称为煤的共炭化。与单独炭化相比,焦炭的光学组织大变,有利于中间相的生长、融并,半焦生成阶段可以生成光学各向异性组织3.1焦炭界面结合强度配合煤所炼焦炭强度与单种煤焦炭强度的不同是由各个煤种之间相互结合所造成使用不能单独炼焦的弱黏结性煤配煤炼焦,用2煤表示弱黏结性煤,则焦炭界面结合强度计算公式为:界面结合强度计算公式各符号定义见表6。根据配合煤焦炭的结构强度和显微强度,运用公式(2)、(3)将淄博肥煤FM和蒲白瘦煤SM、大同气煤QM,神东焦煤JM和蒲白瘦煤SM、大同气煤QM分别共炭化后所得焦炭的界面结合强度,结果见表7。3.1.1不同煤种炼焦的界面效果分析肥煤和瘦煤的配合煤焦炭,其界面结合强度B究其原因,是因为肥煤和气煤的黏结性强,其在高温下能够软化熔融,热稳定性好,两种煤的胶质体相互混合共同炭化,界面结合强度较大3.1.2不同粉煤灰含量的精炼和焦化剂的界面结合强度堆密度为1.1t/m3.2光学显微组分肥煤单独共炭化技术在反光偏光显微镜下,可以观察到焦炭气孔壁由不同的结构形态和等色区尺寸组成,焦炭气孔壁的此光学特征按其结构形态和等色区尺寸分成不同的组分,称之为光学显微组分肥煤单独共炭化所得物主要是镶嵌结构、纤维结构和片状组织。随着瘦煤配比的增加,各向同性组织含量均有提高,各向异性组织含量均有降低。在堆积密度不变前提下的共炭化炼焦过程中,使用黏结性大的单煤或在配煤中增加黏结性单煤的含量,会提高焦炭的界面结合强度,同时会提高光学测试中的各向异性组织含量。4大型化焦炉的发展方向为应对现代焦化工业正面临优质炼焦煤资源紧缺、环保法规日益严格的巨大压力,炼焦技术的发展方向应该就是最大限度地提高资源利用率和最大限度地节能减排。在未来一段时期内,发展大型化焦炉、干熄焦和煤调湿技术是炼焦工艺技术的发展方向(1)大型化焦炉。炭化室加宽加高、提高单孔炭化室产焦量是大型化焦炉的发展方向之一。最经济的焦炉匹配是一套操作人员、一套焦炉机械、一个煤塔和两座焦炉能够操作的最大孔数。该种焦炉匹配可以充分发挥操作人员、焦炉机械和焦炉本体的最大潜力。(2)干熄焦技术。与传统的湿熄焦相比,干熄焦可回收80%的赤焦显热。但是我国焦化行业干熄焦率还很低,已建成的干熄焦项目存在焦炭烧损大、产出蒸汽少、捣固焦炉生产的焦炭体积密度大、循环气体冷却难度大等问题,节能效果欠佳,干熄焦产生的粉尘也需要治理。(3)煤调湿技术。煤调湿技术是焦化厂发展循环经济的重要手段此外,随着知识经济的快速发展,专利信息在企业科研、生产、经营及贸易等活动中的积极作用也日益突出,特别是在当今以科技创新为目标的世界,专利信息的开发利用在科技创新中发挥着越来越重要的作用5其他可以节约焦炉低碳排放、低能耗的焦炉采空气运用,以及配套含酚氰生产废水处理设施和