浅析焦炭强度的影响因素

杜为民

汝州天瑞煤焦化有限公司 2014年10月20日 浅析焦炭强度的影响因素

杜为民(汝州天瑞煤焦化有限公司 467535)

摘 要：焦炭质量受配合煤原料性质和炼焦工艺的影响。在制定配煤方案时,可以V-G作为主要参数,综合平衡V、G、Y、X等参数的影响，同时应严格控制入炉煤粒度、水分、堆比重、干馏温度等工艺指标,以改善焦炭物理性能。 关键词：焦炭配煤参数

汝州天瑞煤焦化有限公司年产焦炭100万吨，中冶焦耐设计大型捣固式焦炉，2011年12月开工，2013年8月投产。炼焦用煤由于受多种因素影响，煤种不固定，储煤量不稳定。煤种有平顶山张村主焦煤、瘦焦煤、瘦煤等；三门峡中硫主焦；山西高硫气肥煤、瘦焦煤等；陕西黄陵1/2中粘煤、1/3焦煤等。根据公司实际情况基本以张村主焦煤为主再辅以其它煤种进行配煤。通过一年来的生产实践，就配合煤V、G、Y、X等参数对焦炭质量的影响做一分析供大家赏析。 一、生产状况 1、煤质特点

名 称 Vdaf % Ad % Stad % 单种煤指标 X Y mm mm G P% MCI 备注 张村 升祥焦 33 17 12 90 74 焦煤 焦煤(混) 配合煤指标 Vdaf % 焦炭指标 ＜＜Vdaf M10G Xmm Ymm 3mm 1mm M40% CRI% CSR% % % % % 81 神火 9 58 焦/瘦 （混） 气煤 河津 九矿 山焦 银海 义棠 海洋 升祥 20.0% 1/3焦 31.4% 焦煤 46.7% 瘦煤 50 69 98 48 79 73 68 1.9% 10 30 28 45 8 11 焦/瘦 （混） 焦煤 气肥 8 12 12 1/2 中粘 焦/（1/3） 1/3 1/3（混） 2、几组生产数据 2.1配合煤煤岩分析：

配合煤指标 Vdaf % G 77 77 77 74 80 YmXmm m ＜3mm % ＜1mm % Vdaf % M40% 焦炭指标 M10% CRI% CSR% 14 5 2.2配合煤煤岩分析：

1/2中粘+气煤 29.7% 1/3焦+肥煤 20.0% 焦煤 50.3% 76 82 80 79 89 85 2.3配合煤煤岩分析：

1/2中粘+气煤 Vdaf % 18.0% 1/3焦+肥煤 29.2% 焦煤 配合煤指标 焦炭指标 ＜＜Vdaf M40M10Xmm Ymm 3mm 1mm CRI% % % % % % 71 52.8% CSR% G 80 83 83 84 82 二、分析

要达到提高焦炭质量,可以从结焦机理等方面寻找途径。从结焦机理看,在干馏过程中煤质软化→熔融→膨胀→固化→收缩→成焦这一过程是必经的。在这一过程中,只要配合煤具有良好的熔融性、黏结性,使固体物质空隙填满,固、液体物质充分附着,是可以提高焦炭强度的。因此从生产试验结果可以看出,配合煤性质是影响焦炭质量的主要因素,是基础。只有合理调节配合煤质量才可得到需要的焦炭质量。

1、影响焦炭质量的煤质因素 1.1 配合煤煤化程度参数

代表煤化程度的指标有挥发分Vdaf和镜煤平均最大反射率Rmax。二者之间存在明显线性相关关系,其关系式为:

挥发分容易测定,且可按加成性计算，因此只需对挥发分重点

分析。

在成焦过程中,挥发分Vdaf与收缩度α呈正相关系数,如图1所示。

图1 挥发分与收缩系数关系

挥发分对焦炭质量的主要影响是:

(1)挥发分过高,收缩度大,易造成焦炭平均粒度呈条状减小;抗碎强度降低;焦炭气孔壁薄,气孔率增大。

(2)挥发分偏低,收缩度小,易造成炉墙压力增大,还可能造成难推焦,损坏焦炉设备。

因此,在配煤中挥发分应作为重要参数调控。配合煤挥发分Vdaf一般控制25%～28.5%较为适宜。见表1 表1 部分配合煤Vdaf与焦炭强度生产数据对比。

Vdaf% M40% M10% 5.0 6.0 CRI% CSRM40M25 M10 CRIVdaf% % % % % % 4.1 4.4 CSR % 1.2 配合煤黏结性参数

黏结性是煤在隔绝空气条件下加热时,形成具有可塑性的胶质体,黏结自己或外加惰性物质的能力。 它是炼焦用煤的重要工艺性

质。 煤料的黏结性指标是影响焦炭强度的重要因素。黏结性的好坏取决于煤热分解过程中形成的胶质体的数量和质量。 生产上,我们可以根据胶质体的数量和性质、煤黏结惰性物料能力的强弱及焦块的外形丈量煤的黏结性。

表征配合煤黏结性的指标主要有奥亚膨胀度bt、流动度MF和胶质层厚度Y等。

在配合煤中由于各单种煤煤化程度区间分歧,其塑性温度区间也分歧,这就使分歧配合煤具有分歧膨胀度和流动度,且配合煤的膨胀度、流动度不具有可加成性,配煤时需要实际测定。膨胀度、流动度表征了煤质中活性物的含量和性质,其量值大小对焦炭强度存在影响。因其测定较复杂,不将其作为主要参数控制。但一班配合煤应控制奥亚膨胀度指标bt≥50%。膨胀度b不小于50%。 胶质层厚度Y较直观地表征了配合煤中胶质体的含量。要炼制好的焦炭首先需要有足够量的胶质体来充分浸润、粘结煤中固化物质。但胶质体过量,会影响结焦过程中挥发物的溢出,而影响焦炭质量。因此在配煤时应合理控制Y值。但因Y值只反映胶质体的含量而不反映其性质,相同Y值的分歧配煤会形成分歧强度的焦炭,因此应将Y值作为配煤中的重要参数而不作为预测强度的主要参数。生产实验证明Y值对于配合煤具有可加成性。根据我公司生产情况当Y值控制在15～18mm的范围内合理调整配煤方案则可有效控制焦炭强度。见表2

表2 配合煤指标

Ad % Vdaf% Stad% G828282808480838384 Xmm Ymm ＜3mm% ＜1mm% 72 88 72 表3 对应焦炭质量

Ad % 12.82 Vdaf% Stad% M40%M10 % CRI% CSR% 5.7 4.4 1.3 配合煤结焦性参数

粘结指数G表征了煤的粘结能力,同时又反映了煤的结焦性能,要炼制高强度的焦炭必须有足够的G值,而过高的G值又会造成焦炭变脆,强度降低。因此,在配煤中应将G值作为重要参数加以控制。根据我公司生产情况一般控制G在75～85。 2、影响焦炭质量的工艺因素

2.1 装炉煤堆比重

入炉煤堆比重是影响焦炭气孔率的显见因素。根据我公司生产情况一般控制在湿基1.05～1.10t/m3。

2.2 入炉煤水份

入炉煤水份对焦炭强度、气孔率都有影响,一是影响入炉煤堆比重。水份增大,堆比重减小;二是影响焦炉温度。水份高不但影

响炭化室焦炭成熟时间,更重要的是由于其蒸发大量吸热的过程造成相邻炭化室炉温动摇,影响其焦炭的收缩和成焦。造成视密度降低和气孔率增大。同时水分过高或过低对捣固煤饼成型也有较大影响。通过一年多的生产我公司入炉煤水份较为合适的控制范围一般在13.0～14.5%。

2.3 装炉煤的粒度

要炼制合格焦炭,应考虑配合煤原料的分歧性质,对其粒度区别控制。以利于其被活性物浸润、吸附和粘结。我公司采取选择性破碎技术预粉碎及混粉碎。对于难粉碎的煤如瘦煤、气煤、1/2中粘煤等进行预粉碎,细度控制在<3mm：88±2%，<1mm：68±2%。而对于粘结性、流动性好的原料如肥煤、主焦等细度控制可相对宽松,以利于其流动性、粘结性的发挥。我公司配合煤粉碎细度控制<3mm：88±2%，<1mm： 70±2%。见前生产数据表。 三、结论

捣固焦炉炼制焦炭的质量,一方面取决于配合煤原料的性质,另一方面取决于炼焦工艺管理。配合煤方面,在多重煤质参数中,V、G、Y等项参数是重要影响因素。几项参数均对焦炭强度发生影响,且因素间存在相互影响和制约关系。配煤时可以V-G作为主要参数,同时兼顾其它重要参数,使之达到综合平衡,则可制定出适宜的配煤方案;炼焦工艺管理方面,入炉煤粒度、水份、堆比重等工艺指标对焦炭块度和强度等都有重要影响,必须严格控制。实践证明,只要合理调节配合煤参数,严格控制炼焦过程的工艺指标,

可以有效改善焦炭物理性能,生产出优质焦炭。