影响焦化过程的因素

影响焦化过程的因素

中国是世界上首次生产焦碳生产的国家，也是世界上生产焦碳生产和供应的中心。根据焦化行业资料显示,2010年全球焦炭产量6.3亿吨,全国生产焦炭3.88亿吨,生产量已经达到世界产量的62%,我国年焦炭产能4.4~5亿吨,产能闲置近亿吨,目前,接近40%的焦化企业亏损,由于焦炭产能过剩,市场竞争激烈,提高焦炭质量是摆在焦化企业面前的紧迫任务。1影响焦焦质量的因素1.1炼焦煤岩学理论原煤质量的好坏是能否制得优质焦炭的关键,从结焦性来看,焦煤热分解时,热稳定性高,胶质体数量多,粘性大,固化温度较高,半焦收缩量和收缩速度均较小,焦煤炼出的焦炭不仅耐磨强度高、焦块大、裂纹少,而且抗碎强度也好,焦煤是最好的能炼制出高质量焦炭的煤。按煤岩学理论,结焦过程中并非煤粒互熔成均一的焦块,而是活性物和惰性物之间进行界面反应。适宜的惰性含量可以获得气孔率低的焦炭,而且焦炭与CO目前,因焦煤资源紧缺,单独使用焦煤炼焦,不能充分利用炼焦煤资源,而且容易造成推焦困难,损坏炉体。配煤时,焦煤的配入量可在较宽范围内波动,且能获得强度较高的焦炭。配入焦煤的目的是增加焦炭的强度,提高焦炭质量。1.2降低焦炭质量煤料的堆密度及均匀性增加、预热后装煤(200℃)等,经实验证明焦炭的气孔率能降低3%左右,使焦炭的比表面积减少,进而低焦炭的反应性。1.3焦化作用焦炭质量也与炼焦条件有密切关系。在装炉煤性质确定的条件下,炼焦条件是影响结焦过程的主要因素。1.3.1结焦时间装炉煤水分对结焦过程有较大影响,水分增高将使结焦时间延长,通常水分每增加1%,结焦时间延长20min,不仅影响产量,也影响炼焦速度,同时影响焦炭质量。1.3.2升温速度的影响它是指炭化室平均宽度与结焦时间的比值。炼焦速度反映炭化室内煤料结焦过程的平均升温速度,根据煤的成焦机理,提高升温速度可使塑性温度间隔变宽,流动性改善,有利于改善焦炭质量。但是在室式炼焦条件下,炼焦速度和升温速度的提高有限,所以其效果仅使焦炭的气孔结构略有改善,而对焦炭显微组分的影响则不明显。1.3.3提高焦炭质量提高炼焦最终温度,使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高。有利于降低焦炭挥发分和含氢量,使气孔壁材质致密性提高,从而提高焦炭显微强度、耐磨强度和反应后强度。但在气孔壁致密化的同时,微裂纹将扩展,因此抗碎强度则有所降低。1.3.4改变焦炭的微观性质焦饼成熟后适当延长焖炉时间,同样有利于提高结焦过程的热聚合程度,促进焦炭石墨化程度的提高,也有助于改善焦炭的微观性质。近年来,随着干熄焦技术的使用,日本提出先中温干馏(700~800℃),中温半焦在干熄焦预存室再加热,使焦炭成熟,以达到改质的效果。2原材料的选择和预处理2.1提高焦炭质量原料煤质量的好坏直接决定着焦炭质量。为稳定和提高焦炭质量,焦化企业应严把原料煤进料质量关,加强原料煤抽检力度,确认原料煤质量,针对质量波动较大或有其他问题的特殊煤种,建立特种专用煤仓;焦化企业还须加强对单种煤和配合煤岩相分析的研究。炼焦煤的性质是决定焦炭质量因素,选择适当的炼焦煤及其配比是提高焦炭质量的首要措施。配合煤的性质与煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应,保证炼出的焦炭符合规定质量指标,满足用户的要求;焦炉生产中,炭化中期不要产生过大的膨胀压力,在炭化末期要有足够的收缩度,以避免推焦困难和损坏炉体;充分利用本地区的煤炭资源;在可能的条件下,适当多配一些高挥发分的煤,以增加化学产品的产率;在保证焦炭质量的前提下,多配气煤等弱黏结性煤,尽量少用优质炼焦煤,做到合理利用煤炭资源;当配合煤达不到相应要求时,可添加黏结剂或瘦化剂进行调整。北焦、太原煤炭气化等单位在部分炉组上采用适当多配低灰、低硫、强粘结性煤的方法炼制优质焦炭(灰分<10.5%),创造了可观的经济效益。高炉冶炼技术的提高,焦炭质量——灰、硫、冷强度和热强度稳定要求也进一步提高。传统的经验配煤由于不能很好地实现从定性到定量的转化,尤其是对热强度的控制难以奏效,采用煤岩学配煤是解决这一问题的有效方法,运用煤岩学指导炼焦的理论研究,焦炭强度预测的理论研究以及焦炭的宏观和微观性质、冷态和热态强度以及新的成焦理论的研究等。2.2炭化室米捣固焦项目将炼焦煤在炉外捣固,使其堆积密度提高到950~1150kg/m近年来,我国捣固炼焦技术得到了长足发展,炭化室高5.5米捣固焦炉已推广应用,黑龙江省七台河宝泰隆98万吨捣固焦项目,已于2010年5月投产,现已经初见成效。捣固焦炉可以大量配用价格较低的气煤、1/3焦煤、瘦煤,明显降低了炼焦配煤成本,合理利用了煤炭资源,为企业带来了良好的经济效益和社会效益。3改质剂和粘结剂的用量配型煤工艺是将一部分煤料在入炉前配入黏结剂压成型块,然后与散状煤料配合装炉。由于煤料堆积密度的提高和粘结剂对煤料的改质作用,可显著改善焦炭质量。焦炭质量在一定范围内随型煤配入量的增加而提高,如果保持焦炭机械强度不变,则可增加10%~15%的弱粘结性煤的用量。如宝钢所在的华东地区,弱粘结性气煤几乎占78%,为在炼焦用煤中多配入弱粘结性气煤,宝钢从日本引进了配型煤技术,取得了较好的经济效益。4提高焦炭质量煤调湿工艺是20世纪80年代的技术。煤调湿是“装炉煤水分控制工艺”的简称,是通过加热来降低并稳定、控制装炉炉煤水分,减少装炉煤水分波动,经煤调湿后,配煤水分控制在6%左右。煤调湿技术能降低炼焦耗能、稳定焦炉操作、减少炼焦污水、延长焦炉寿命,具有显著的节能、环保,有助于提高焦炭质量(包括冷态强度和热态强度)、焦炉生产能力可提高7.7%,装炉煤散密度提高4%~7%,转鼓指数D150提高0.8%~1.5%。利用煤调湿技术可以提高焦炉生产能力、降低炼焦耗热量、提高焦炭质量、减少环境污染、稳定焦炉操作等效果。目前,日本煤调湿多采用干熄焦所产蒸汽直接加热的工艺设备或用烟道气直接流化干燥的流化床干燥器。我国也有多家单位在开发该项技术和相关设备并已取得明显进展,相关单位应加强合作、加大对该技术的开发力度,争取该技术早日应用于生产。5粉碎方法的选择选择粉碎。根据炼焦煤中煤种和岩相组成在硬度上的差异,按不同粉碎度的要求,将粉碎和筛分(或风力分离)结合,使煤料粒度更加均匀。由于煤粒分离方法上的差异,选择粉碎又可分为机械选择粉碎和风力选择粉碎。风力选择粉碎不仅在生产能力、投资、能耗、运行等方面显著优于机械选择粉碎外,还可以分离出大颗粒煤及把密度大的惰性组分和灰分高的煤分离出来,使之粉碎的更细,使装炉煤的粒度分布和细度合理,提高了煤料堆密度,从而提高了焦炉产量,改善了焦炭质量。6添加活性添加物对炼焦煤的粘结性以及反应机理这是在装炉煤中配入适量的粘结剂和抗裂剂等非煤添加物,以改善其结焦性的一种炼焦煤准备技术措施。根据添加物活性的物理、化学特性及反应机理,研究添加各种活性添加物对改善炼焦煤粘结能