焦化過程中對焦炭的預(yù)處理技術(shù)

焦化過程中對焦炭的預(yù)處理技術(shù)

焦化工業(yè)是重要的焦化工業(yè)組成部分。它的主要任務(wù)是為鋼鐵公司提供燃料，包括焦油和煤氣。在焦化工業(yè)生產(chǎn)過程中獲得的各種化學品也可以用作化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、合成纖維等原料。此外,還為城市煤氣化提供煤氣1聚焦炭的形成過程煙煤的結(jié)焦機理是煤中有機質(zhì)的熱分解和熱縮聚,焦炭是由煤經(jīng)過高溫干餾最終經(jīng)過一定的結(jié)焦時間而形成的。因此,影響焦炭質(zhì)量的內(nèi)因是煤料的性質(zhì),外因是備煤和煉焦的工藝條件1.1配合煤的煉焦特性焦炭是由煉焦用煤經(jīng)過高溫干餾,發(fā)生一系列的物理化學變化最終而形成的。因此,作為原料的煉焦用煤的質(zhì)量的好壞將直接影響焦炭的質(zhì)量。目前,由于優(yōu)質(zhì)煉焦用煤資源短缺,普遍采用配煤煉焦工藝,此法還可以充分利用各單種煤的結(jié)焦特性改善焦炭質(zhì)量,例如配合煤中增加肥煤配比,可以改善裝爐煤的粘結(jié)性;配合煤中配入焦煤,可以改善裝爐煤的結(jié)焦性;配合煤中配入合適比例的瘦煤,可以提高焦炭的塊度;配合煤中配入適量的氣煤,可以提高化學產(chǎn)品的產(chǎn)率等等。1.2裝爐煤堆比重根據(jù)粘結(jié)機理,裝爐煤堆比重越大,焦炭質(zhì)量越好,特別是對弱粘結(jié)煤尤為明顯。由于堆比重的增加,可以使煤粒與煤粒之間的距離縮短,即使液態(tài)產(chǎn)物較少,也能在干餾過程中充滿變形煤粒間隙,提高膨脹壓力,改善粘結(jié)性,從而改善焦炭質(zhì)量。影響裝爐煤堆比重的因素包括:裝爐煤水分、裝爐煤細度以及煤料的預(yù)處理。煉焦煤入爐前的預(yù)處理包括煤接受、儲存、倒運、粉碎、配合和混勻等工作,為了擴大弱粘結(jié)性煤的用量,目前來說常采用配型煤煉焦、搗固煉焦、煤預(yù)熱技術(shù)、煤調(diào)濕與煤干燥等預(yù)處理工藝。1.3提高焦炭質(zhì)量的方法煉焦生產(chǎn)的過程中,煉焦的工藝條件也影響著焦炭的質(zhì)量。例如,煉焦速度、煉焦溫度、燜爐時間以及焦爐操作水平等。煙煤的結(jié)焦過程,如加快升溫速度,膠質(zhì)體中的一部分液態(tài)組分由于來不及熱解和收縮,從而導致其固化溫度升高,達到增大膠質(zhì)體軟化區(qū)間,直接改善膠質(zhì)體的性質(zhì),從而改善焦炭質(zhì)量。生產(chǎn)實踐表明,提高焦餅中心溫度,可以使焦炭粒度均勻,大塊焦減少,這也是有利于高爐生產(chǎn)需要的。在一定的配煤之狼和結(jié)焦時間的條件下,確定合理的加熱制度和改善焦餅加熱的均勻性也是保證焦炭質(zhì)量的重要因素。2提高裝爐煤的素質(zhì)、水綜合上述影響焦炭質(zhì)量的主要因素,目前來說,改善焦炭質(zhì)量的途徑主要有提高配合煤質(zhì)量、增加裝爐煤的堆比重、煤料均勻化及合理粉碎、摻入添加劑、提高煉焦速度、提高煉焦溫度與延長燜爐時間、提高焦爐操作和管理水平。在裝爐煤性質(zhì)確定的條件下,對于室式煉焦,備煤與煉焦條件就是影響結(jié)焦過程的主要因素,同時也是影響焦炭質(zhì)量的主要因素。3從提高焦炭質(zhì)量的角度談我國的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中,大多數(shù)的煉焦生產(chǎn)單位采用的煉焦方式以常規(guī)的頂裝焦爐為主,逐漸的趨于大型化,當然也有一些焦化廠采用搗固焦爐。就目前我國的煤炭貯量以及分布而言,煉焦用煤資源占煤炭資源貯量的37%,但一半以上是高揮發(fā)份煤、粘結(jié)性弱煤,其中優(yōu)質(zhì)煉焦煤不足30%,所以僅想要從提高配合煤的成分和性質(zhì)上來改善焦炭質(zhì)量不會是長久之計。因此,要想提高焦炭質(zhì)量,我認為比較可行的方式是從煉焦煤料的預(yù)處理和改進煉焦的工藝條件上來研究,節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤,多配入弱粘結(jié)用煤。其中在改進煉焦的工藝條件方面,比如提高煉焦溫度、延長燜爐時間、確定合理的加熱制度和改善焦餅加熱的均勻性等是我們在生產(chǎn)的過程中一直在進行的工作,也不斷的在提高這方面的能力。在改進煉焦工藝條件,優(yōu)化加熱制度上只能在現(xiàn)有的配煤狀況下,提高焦炭質(zhì)量,而在擴大弱粘結(jié)用煤上,煤的預(yù)處理技術(shù)就顯得效果更加明顯。目前,常見的煤料的預(yù)處理技術(shù)主要有以下幾種。3.1粉碎粒度的影響煉焦煤的粉碎工藝必須適應(yīng)煉焦煤的粉碎特性,使粒度達到或接近最佳粒度分布,由于煤的最佳粒度分布因煤種、巖相組成而不同,因此在實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)不同煤種采用相應(yīng)的粉碎工藝。配煤煉焦中,常用的煉焦煤主要有四種,包括氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤,當然也有采用氣肥煤和1/3焦煤等。如果按照常規(guī)的先配后粉工藝把四種常用的煉焦煤同時進行粉碎,得到的粒度組成是不均勻的,或者按照先粉后配工藝單獨粉碎四個煤種,雖然粒度控制比較好,但是投資大,操作復(fù)雜,不經(jīng)濟。按照變質(zhì)程度來說,氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤是依次加深的,同時不同變質(zhì)程度的煤的硬度是不同的。較低變質(zhì)程度的氣煤和較高變質(zhì)程度的瘦煤的硬度較大,因此粉碎粒度較大,而中等變質(zhì)程度的肥煤、焦煤的硬度較小,因此粉碎粒度較小。更重要的是,根據(jù)粘結(jié)機理,結(jié)焦性較差的煤氣煤、瘦煤希望其粒度小些,可以改善焦炭質(zhì)量。而結(jié)焦性較好的煤肥煤、焦煤如果過度粉碎反而會破壞其粘結(jié)性,所以希望其粒度大些較好。這恰恰又與我們實際得到的是相反的。所以采用選擇性粉碎工藝,可以分別按照我們的需要進行合理的粉碎。因此,選擇性粉碎工藝是目前比較經(jīng)濟有效的預(yù)處理方式,大多數(shù)采用氣煤、瘦煤同時粉碎,肥煤、焦煤同時粉碎,這樣既根據(jù)單種煤的硬度不同可得到合適的粒度組成,又可以節(jié)省粉碎機的數(shù)量、節(jié)省投入成本。并且只需要在原有的生產(chǎn)工藝上增加一套單獨的粉碎系統(tǒng),只需要再增加幾臺粉碎設(shè)備即可完成,比較簡單方便。3.2煉焦過程提高焦炭質(zhì)量的特點以弱粘結(jié)煤或不粘結(jié)煤為原料加入一定量的有機粘結(jié)劑混捏,成型后制成型煤,按一定比例和粉煤混裝煉焦叫配型煤煉焦。因此配入一定量的型煤會提高整個裝爐煤的堆密度,改善焦炭質(zhì)量。另外,配型煤煉焦時,型煤結(jié)構(gòu)緊密,其煤粒與煤粒距離近,其導熱性比粉煤好,因此在煉焦過程中升溫速度較快,能較早的出現(xiàn)膠質(zhì)體,延長膠質(zhì)體的軟化溫度區(qū)間,改善粘結(jié)性,從而也能達到提高焦炭質(zhì)量的效果。但是當型煤的配比量大到一定程度時,型煤的設(shè)備投入和生產(chǎn)成本增加,另外型煤配比超過40%時裝爐煤堆比重開始出現(xiàn)下降,同時也會引起對爐墻膨脹壓力的急劇增加,影響焦爐壽命,所以一般情況下,型煤配入量以不超過30%為宜。3.3焦爐煙道廢氣煤調(diào)濕煤調(diào)濕技術(shù)的基本原理是利用外加熱能將煉焦煤料在煉焦爐外進行干燥、脫水以降低入爐煤水分,使水分調(diào)整、穩(wěn)定在6%左右,從而縮短結(jié)焦時間,提高加熱速度,控制煉焦耗熱量、改善焦爐操作、保護爐體、提高焦炭質(zhì)量或擴大弱粘結(jié)性煤用量的煉焦技術(shù),同時煤調(diào)濕也是煉焦生產(chǎn)中節(jié)能降耗的一個重要手段。采用煤調(diào)濕可以利用焦爐的煙道廢氣、上升管粗煤氣等余熱作為干燥熱源,這樣不但能回收廢氣的熱量,而且能對環(huán)境保護起到一定的作用。目前我國在實際生產(chǎn)中采用的煤調(diào)濕技術(shù)大多是采用低壓蒸汽為熱源或者以焦爐煙道廢氣為熱源。例如寶鋼2套煤調(diào)濕裝置,生產(chǎn)能力330t/h,其是采用低壓蒸汽為熱源,一套正常運轉(zhuǎn),另外一套由于與焦爐匹配不好而停運;攀鋼有1套380t/h的煤調(diào)濕裝置,只投產(chǎn)幾個月,就一直處于停產(chǎn)狀態(tài);邯鋼焦化采用焦爐煙道廢氣為熱源的煤調(diào)濕裝置在投產(chǎn)后一直在完善。因此,煤調(diào)濕在工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用需要解決由于裝爐煤水分的降低而造成的一系列問題,包括在裝煤時會加劇裝爐的冒煙冒火、炭化室及上升管結(jié)石墨現(xiàn)象和煤氣冷卻凈化系統(tǒng)易堵等問題,只有這些技術(shù)問題得到徹底解決,才能保證煤調(diào)濕技術(shù)在我國的大規(guī)模推廣。3.4煤的預(yù)熱堆密度煤預(yù)熱技術(shù)是將裝爐煤在焦爐外預(yù)先加熱至150～250℃后,再裝爐煉焦。煤預(yù)熱的基本原理是根據(jù)煙煤的成焦機理,在煤干餾過程中,從常溫到300℃,煤的本質(zhì)沒有發(fā)生變化,固有性質(zhì)并沒有發(fā)生明顯變化,只是被干燥和預(yù)熱了,沒有發(fā)生化學變化。但是,當生產(chǎn)過程中將預(yù)熱煤再送入到焦爐內(nèi)進行煉焦時,導熱性明顯改善,炭化室內(nèi)的結(jié)焦過程發(fā)生了顯著變化(如軟化、熔融、熱解、固化、收縮等),同時預(yù)熱煤的堆密度比濕煤增加10%～13%,且分布較均勻,裝爐煤的升溫速度加快從而達到改善焦炭質(zhì)量,但是若預(yù)熱溫度過高,會造成裝煤過程大量荒煤氣析出以及部分煤粒變粘,最終導致堆密度又出現(xiàn)下降。目前為解決熱煤裝爐的密封、防止煤粒氧化、發(fā)生爆炸、灰塵逸出導致焦油渣含量增加的實際問題,一般煤的預(yù)熱均采用流態(tài)化裝置進行,采用專門的裝爐技術(shù),比如英國奧托-西姆卡夫公司提出的裝煤車裝爐、美國阿賴德化工公司開發(fā)的管道裝爐法、德國煤礦聯(lián)營公司和迪弟爾公司開發(fā)的埋刮板裝爐法。煤預(yù)熱技術(shù)能提高焦炭質(zhì)量、