配合煤煉焦技術(shù)的質(zhì)量分析

配合煤煉焦技術(shù)的質(zhì)量分析

0煉焦工藝條件選擇2014年，全國(guó)單位gdp能耗減少了4.80%，但山西省、內(nèi)蒙古、河南、陜西、新疆等省、自治區(qū)單位gdp能耗分別下降4.18%、3.94%、4.06%、3.58%和0.42%。他們的情況樂(lè)觀。為了選擇適合我國(guó)國(guó)情、節(jié)約生產(chǎn)成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的煉焦技術(shù),必須從焦?fàn)t性能、焦炭質(zhì)量、環(huán)保效果等方面綜合考慮。由于大型化焦?fàn)t的煤源選擇困難,生產(chǎn)規(guī)模需嚴(yán)格控制,加之管理困難,因而干熄焦裝置存在整體能耗高、系統(tǒng)操作難度大，配套建設(shè)成本高,個(gè)別設(shè)備可靠性需要提高以及干熄焦后續(xù)的環(huán)保問(wèn)題,煤調(diào)濕技術(shù)煤源選擇困難、安全管理難度大、不成熟的調(diào)濕技術(shù)還會(huì)造成高耗能和揚(yáng)塵等1固碳和焦洗技術(shù)搗固煉焦是指將配合煤在入爐前用搗固機(jī)搗實(shí)成體積略小于炭化室的煤餅后推入炭化室內(nèi)煉焦。搗固煉焦使裝爐煤密度由0.70t/m1.1煤質(zhì)指標(biāo)區(qū)間采用配煤專(zhuān)家系統(tǒng)軟件和因子分析法配煤后的配合煤煤質(zhì)見(jiàn)表1,配煤灰分和催化指數(shù)見(jiàn)表2。由表1可知,配合煤的灰分介于9.46%～12.43%之間、揮發(fā)分介于27.02%～30.25%、硫分介于0.40%～0.87%、黏結(jié)指數(shù)介于53～87;由表2可知,催化指數(shù)介于3.31%～7.35%,煤質(zhì)指標(biāo)區(qū)間較大,代表性較強(qiáng)。我國(guó)寶山鋼鐵公司將每個(gè)灰成分根據(jù)其對(duì)焦炭的反應(yīng)性催化作用的大小取加權(quán)系數(shù),將各灰成分的催化作用量化,并將礦物的催化指數(shù)MCI定義為1.2焦碳測(cè)定的質(zhì)量分析按照4種配煤方案分別煉焦,所得焦炭的質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。1.2.1焦炭總氣孔率和顯氣孔率配合煤堆積密度增加后,煉焦煤料間的膨脹壓力增加,氣孔數(shù)量變少、孔徑變小,使得焦炭總氣孔率和顯氣孔率降低,如圖1所示。但配合煤堆積密度不可以持續(xù)增加,因持續(xù)增加會(huì)使煉焦過(guò)程中的膨脹壓力過(guò)大、揮發(fā)性物質(zhì)析出困難,從而使得少部分氣孔孔徑增大,也使焦炭的微裂紋擴(kuò)張,導(dǎo)致焦炭氣孔率又變大。1.2.2改善耐磨性強(qiáng)度與抗碎強(qiáng)度配合煤堆積密度增加后,填滿煤粒間的空隙只需較少的黏結(jié)組分,界面結(jié)合就已牢固,可改善耐磨強(qiáng)度與抗碎強(qiáng)度,如圖2所示。但配合煤堆積密度不可以持續(xù)增加,因其會(huì)使熱解氣體析出困難,膠質(zhì)體的膨脹壓力增加,焦炭的機(jī)械強(qiáng)度雖有所提高,但減小了收縮應(yīng)力對(duì)焦炭的松弛作用,增加了焦炭層間的剪切應(yīng)力進(jìn)而擴(kuò)張焦炭的橫裂紋,劣化冷態(tài)強(qiáng)度。1.2.3固碳和精煉對(duì)熱性質(zhì)的影響配合煤堆積密度增加后,降低了焦炭對(duì)CO由圖3可見(jiàn),堆積密度只要不超過(guò)1.0t/m2預(yù)熱改質(zhì)溫度利用煤預(yù)熱煉焦可以提高煉焦煤源的堆密度,改善焦炭質(zhì)量;可提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力約20%～25%;比傳統(tǒng)濕煤煉焦能耗降低4%;去除了平煤時(shí)帶出的煙塵,減少了空氣污染。以弱黏結(jié)性、軟化溫度較低的大同煤為例,預(yù)熱改質(zhì)溫度從150C開(kāi)始,最高預(yù)熱改質(zhì)溫度為250℃。中間每隔50℃安排1個(gè)預(yù)熱改質(zhì)溫度點(diǎn),即預(yù)熱改質(zhì)溫度定為150℃、200℃、250℃該3個(gè)點(diǎn)2.1糖酸膨脹序數(shù)法預(yù)熱改質(zhì)前后煤質(zhì)的變化見(jiàn)表4由表4可知,對(duì)大同煤預(yù)熱處理后,其干燥劑水分含量減少了3.02個(gè)百分點(diǎn),有利于減少含氧官能團(tuán),從而改善煤的結(jié)焦性。自由膨脹序數(shù)在150℃～200℃時(shí)達(dá)到最大值,說(shuō)明在加熱至200℃時(shí),其黏結(jié)性得到改善。反射率的持續(xù)增加則說(shuō)明預(yù)熱時(shí)重組了煤分子結(jié)構(gòu),使結(jié)焦性和黏結(jié)性得以改善。2.2改質(zhì)后焦炭質(zhì)量指標(biāo)焦炭篩分組成及冷態(tài)強(qiáng)度見(jiàn)表5。由表5可知,大于80mm的大同煤大塊焦在預(yù)熱到150℃和預(yù)熱到200℃比未預(yù)熱的增加了,小于25mm和25mm～40mm的小塊焦在持續(xù)預(yù)熱過(guò)程中的變化均不大。由上可見(jiàn),將弱黏煤預(yù)熱改質(zhì)后可以改善其黏結(jié)性能和結(jié)焦性能。焦炭冷態(tài)強(qiáng)度M25最高可提高2.5個(gè)百分點(diǎn),M10可降低1.8個(gè)百分點(diǎn)。隨著預(yù)熱溫度的變化,大同煤煉焦冷態(tài)強(qiáng)度變化,其耐磨強(qiáng)度隨溫度升高而先降后升,其抗碎強(qiáng)度隨溫度升高而先升后降3煤的共炭化為發(fā)揮各單種煤的優(yōu)點(diǎn),配合使用不同變質(zhì)程度的煤煉焦稱(chēng)為煤的共炭化。與單獨(dú)炭化相比,焦炭的光學(xué)組織大變,有利于中間相的生長(zhǎng)、融并,半焦生成階段可以生成光學(xué)各向異性組織3.1焦炭界面結(jié)合強(qiáng)度配合煤所煉焦炭強(qiáng)度與單種煤焦炭強(qiáng)度的不同是由各個(gè)煤種之間相互結(jié)合所造成使用不能單獨(dú)煉焦的弱黏結(jié)性煤配煤煉焦,用2煤表示弱黏結(jié)性煤,則焦炭界面結(jié)合強(qiáng)度計(jì)算公式為:界面結(jié)合強(qiáng)度計(jì)算公式各符號(hào)定義見(jiàn)表6。根據(jù)配合煤焦炭的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和顯微強(qiáng)度,運(yùn)用公式(2)、(3)將淄博肥煤FM和蒲白瘦煤SM、大同氣煤QM,神東焦煤JM和蒲白瘦煤SM、大同氣煤QM分別共炭化后所得焦炭的界面結(jié)合強(qiáng)度,結(jié)果見(jiàn)表7。3.1.1不同煤種煉焦的界面效果分析肥煤和瘦煤的配合煤焦炭,其界面結(jié)合強(qiáng)度B究其原因,是因?yàn)榉拭汉蜌饷旱酿そY(jié)性強(qiáng),其在高溫下能夠軟化熔融,熱穩(wěn)定性好,兩種煤的膠質(zhì)體相互混合共同炭化,界面結(jié)合強(qiáng)度較大3.1.2不同粉煤灰含量的精煉和焦化劑的界面結(jié)合強(qiáng)度堆密度為1.1t/m3.2光學(xué)顯微組分肥煤?jiǎn)为?dú)共炭化技術(shù)在反光偏光顯微鏡下,可以觀察到焦炭氣孔壁由不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)和等色區(qū)尺寸組成,焦炭氣孔壁的此光學(xué)特征按其結(jié)構(gòu)形態(tài)和等色區(qū)尺寸分成不同的組分,稱(chēng)之為光學(xué)顯微組分肥煤?jiǎn)为?dú)共炭化所得物主要是鑲嵌結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)和片狀組織。隨著瘦煤配比的增加,各向同性組織含量均有提高,各向異性組織含量均有降低。在堆積密度不變前提下的共炭化煉焦過(guò)程中,使用黏結(jié)性大的單煤或在配煤中增加黏結(jié)性單煤的含量,會(huì)提高焦炭的界面結(jié)合強(qiáng)度,同時(shí)會(huì)提高光學(xué)測(cè)試中的各向異性組織含量。4大型化焦?fàn)t的發(fā)展方向?yàn)閼?yīng)對(duì)現(xiàn)代焦化工業(yè)正面臨優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源緊缺、環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的巨大壓力,煉焦技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)該就是最大限度地提高資源利用率和最大限度地節(jié)能減排。在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi),發(fā)展大型化焦?fàn)t、干熄焦和煤調(diào)濕技術(shù)是煉焦工藝技術(shù)的發(fā)展方向(1)大型化焦?fàn)t。炭化室加寬加高、提高單孔炭化室產(chǎn)焦量是大型化焦?fàn)t的發(fā)展方向之一。最經(jīng)濟(jì)的焦?fàn)t匹配是一套操作人員、一套焦?fàn)t機(jī)械、一個(gè)煤塔和兩座焦?fàn)t能夠操作的最大孔數(shù)。該種焦?fàn)t匹配可以充分發(fā)揮操作人員、焦?fàn)t機(jī)械和焦?fàn)t本體的最大潛力。(2)干熄焦技術(shù)。與傳統(tǒng)的濕熄焦相比,干熄焦可回收80%的赤焦顯熱。但是我國(guó)焦化行業(yè)干熄焦率還很低,已建成的干熄焦項(xiàng)目存在焦炭燒損大、產(chǎn)出蒸汽少、搗固焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭體積密度大、循環(huán)氣體冷卻難度大等問(wèn)題,節(jié)能效果欠佳,干熄焦產(chǎn)生的粉塵也需要治理。(3)煤調(diào)濕技術(shù)。煤調(diào)濕技術(shù)是焦化廠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要手段此外,隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,專(zhuān)利信息在企業(yè)科研、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)及貿(mào)易等活動(dòng)中的積極作用也日益突出,特別是在當(dāng)今以科技創(chuàng)新為目標(biāo)的世界,專(zhuān)利信息的開(kāi)發(fā)利用在科技創(chuàng)新中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用5其他可以節(jié)約焦?fàn)t低碳排放、低能耗的焦?fàn)t采空氣運(yùn)用,以及配套含酚氰生產(chǎn)廢水處理設(shè)施和