馮金龍

（山西西山煤氣化有限責(zé)任公司 焦化二廠，山西 太原030205）

隨著我國煉焦煤市場的持續(xù)擴(kuò)大，我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展對(duì)煤炭需求量的擴(kuò)大為煉焦行業(yè)的發(fā)展帶來了更大的壓力。目前，包括我國的煤炭儲(chǔ)量較為豐富的山西省在內(nèi)的煤炭產(chǎn)地的煤炭儲(chǔ)量的逐漸減少也導(dǎo)致了焦煤價(jià)格的不斷上漲和煉焦行業(yè)競爭日益激烈的現(xiàn)狀。因此要想使得煉焦行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展，就必須通過煉焦工藝的提高來擴(kuò)大煉焦煤源的范圍和對(duì)儲(chǔ)量豐富煤源的充分利用來提高降低煉焦煤源的成本和促進(jìn)煉焦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。本文主要圍繞擴(kuò)大煉焦煤源范圍的相關(guān)問題展開討論。

1 影響煉焦用煤范圍的主要因素

1.1 煤料堆密度對(duì)煤料煉焦的影響

煤料堆密度對(duì)煤料之間的間隙具有很大的影響，煤料的堆密度較大時(shí)，煤料間的間隙就較小，那么采用同樣劑量的膠質(zhì)體不僅可以填充更多的煤粒間隙，而且也會(huì)極大地增強(qiáng)煤料界面的結(jié)合效果。不僅如此，在煤料煉焦中析出的氣體不但有利于加強(qiáng)煤粒間的緊密性，增強(qiáng)了膨脹壓力和氣體逸出時(shí)的阻力，而且在很大程度上有助于膠質(zhì)體穩(wěn)定性的增強(qiáng)和數(shù)量的加大〔1〕。因此，堆密度的提高不但有助于煤炭黏結(jié)性和結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，而且在某種程度上有利于焦炭耐磨性能的提高，但焦炭收縮度的變化會(huì)導(dǎo)致焦炭抗碎性能的下降。從煤料堆密度與水分的關(guān)系研究可以看出，影響煤料堆密度的因素主要有粒度和水分這兩大因素，當(dāng)水分占煤料大約7%～10%之間時(shí)，煤料的堆密度值為最小，如果處于這一范圍之外，那么堆密度值就會(huì)增加。

1.2 入爐煤粉碎工藝對(duì)煤料煉焦的影響

如果把煤作為有機(jī)巖石來考慮，在煤料的粉碎之中，亮煤、絲炭（阮絲炭）、暗煤、鏡煤和硬絲炭等的抗碎性相對(duì)比較大，那么在同樣的惰性條件下，那些抗碎性能較大的惰性組分就存在于煤料的粗粒級(jí)中，而那些抗碎性能相對(duì)較小的黏結(jié)組分就存在于煤料的細(xì)粒級(jí)中。在輸入的時(shí)候，由于惰性組分和粘結(jié)性組分容易發(fā)生偏析的現(xiàn)象，就造成了爐煤質(zhì)量的不均，而且粗粒中的一些惰性物質(zhì)會(huì)由于與其它巖相成分收縮性不一樣，容易產(chǎn)生很多裂縫。因此，為了通過對(duì)惰性的成分進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆鬯閬硐姑旱牧鸭y中心，煉焦人員可以在煤料粉碎過程中采用選擇性粉碎工藝。

1.3 煤料加熱速度對(duì)煤料煉焦的影響

煤料在軟化過程中產(chǎn)生的膠質(zhì)體的數(shù)量和質(zhì)量會(huì)因?yàn)槊毫霞訜崴俣茸兓艿接绊懀敲赐环N焦煤的膨脹性和流動(dòng)性也就會(huì)由于加熱速度變化而改變。如果給煤料加熱的速度一直加大，那么膠質(zhì)體產(chǎn)生液態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)量也會(huì)一直加大，當(dāng)加熱速度增加到一定程度的時(shí)候，產(chǎn)物的產(chǎn)量速度會(huì)隨之減慢而且逐漸處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。所以，煤料加熱速度對(duì)煤料粘結(jié)性性能的提高具有重要作用。

2 發(fā)展煉焦煤源工藝的技術(shù)和應(yīng)用

2.1 添加黏結(jié)劑的技術(shù)

配煤質(zhì)量是決定焦炭質(zhì)量的關(guān)鍵因素，配煤質(zhì)量的檢驗(yàn)至關(guān)重要。通過在配合煤中添加粘結(jié)劑來增強(qiáng)煤料的粘結(jié)性能，從而擴(kuò)大煉焦用煤的范圍是一項(xiàng)非常行之有效的技術(shù)，目前已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。隨著石油產(chǎn)業(yè)的不斷興起和快速發(fā)展，大量的石油劑產(chǎn)品不僅為粘結(jié)劑的應(yīng)用提供了較大的資源空間，目前傳統(tǒng)的煤系粘結(jié)劑開始逐漸被石油系列的粘結(jié)劑所替代。與傳統(tǒng)的煤系粘結(jié)劑相比較，石油系列的粘結(jié)劑在結(jié)構(gòu)組成與外觀方面都存在很大的不同。在具體的應(yīng)用中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)：如果型煤配比大于40%就會(huì)造成膨脹壓力過大而導(dǎo)致推焦困難甚至損壞爐墻，因此在具體的粘結(jié)技術(shù)應(yīng)用中型煤配比大多數(shù)都不超過30%。例如，與我國常規(guī)煉焦工藝相比，我國鞍鋼某化工廠采用日本住友開發(fā)的將單獨(dú)的非煉焦煤和一部分配合煤用粘結(jié)劑壓制的比例為30%的成型煤中配型煤的焦炭M10降低了約0.6%～1.7%之間，焦炭 M40的量提高了約1.6%～1.9%；粒度在80～25mm之間的焦塊比例明顯增加，而且粒度分布相對(duì)過去更加均勻〔2〕。圖1為日本住友配煤的流程路線。

圖1 日本住友配煤的流程路線

2.2 煤的預(yù)熱工藝

煤的預(yù)熱是指將爐外預(yù)熱到大約200℃煉焦的煤料裝入炭化室內(nèi)進(jìn)行煉焦的過程。通常情況下，在煤料預(yù)熱之后，與濕煤堆的密度相比，裝爐的煤堆密度會(huì)得到大幅度的增加，而且裝爐煤堆的密度在分布方面也相對(duì)比較均勻，除此之外，煤料在塑性狀態(tài)下的升溫會(huì)逐漸緩慢，炭化室內(nèi)溫度場的分布也會(huì)發(fā)生相對(duì)比較大的變化，膠質(zhì)體溫度間隔區(qū)間也會(huì)明顯增大，這就非常有助于煤料的粘結(jié)性和焦炭質(zhì)量的提高。由于煤在預(yù)熱煉焦時(shí)的膨脹壓力和推焦電流值都相對(duì)比較大，那么就要在煤料中加入適量的收縮性較大的煤。目前，預(yù)熱煤煉焦主要有考泰克（Coaltak）、西姆卡（Simcar）和普列卡邦（Precarbon）這三種類型的工藝。而煤調(diào)濕技術(shù)基本用焦?fàn)t余熱進(jìn)行調(diào)濕或者用干熄焦余熱發(fā)電后的二級(jí)蒸汽進(jìn)行間接的換熱。例如，用煙道氣顯熱與濕煤直接或者間接的換熱等。例如，我國某焦化廠用年產(chǎn)量大約為0.70Mt焦炭的焦?fàn)t與煤調(diào)濕技術(shù)進(jìn)行結(jié)合使用，利用焦?fàn)t煙道的廢氣作為熱源，用風(fēng)機(jī)鼓入流化床干燥機(jī)與煤料直接接觸加熱干燥，將水分減到大約6%，用袋式除塵器將煙道廢氣中的細(xì)煤粉進(jìn)行分離，最后再與粗煤料同時(shí)裝進(jìn)煤塔。通過應(yīng)用這套設(shè)備，不僅降低了入爐煤的水分，而且極大地節(jié)約了煉焦的耗熱量。

2.3 搗固煉焦的技術(shù)

搗固煉焦技術(shù)在我國已經(jīng)得到了較為成熟的使用，可以說是一種擴(kuò)大煉焦煤源的非常有效的方法。這種技術(shù)可以直接對(duì)濕煤進(jìn)行預(yù)熱，這樣不但有助于增強(qiáng)煤料堆密度，可以對(duì)軟化之前的煤料的加熱速度進(jìn)行改變，而且可以使得焦炭的質(zhì)量得到很好的改善和提高單爐焦炭的產(chǎn)量。搗固煉焦技術(shù)主要是通過對(duì)膠質(zhì)體的數(shù)量和反應(yīng)時(shí)間等因素進(jìn)行充分利用的前提下，在煉焦的過程中進(jìn)行抗裂劑和補(bǔ)充黏結(jié)劑的添加來提高焦炭的質(zhì)量。我國攀鋼在2009年建成了2座62孔jnd55－7型5.5m復(fù)燃式的搗固煉焦?fàn)t采用搗固煉焦技術(shù)，不僅優(yōu)化了配煤的結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大了煉焦用煤的資源和極大地改善了焦炭的質(zhì)量，而且在很大程度上提高了經(jīng)濟(jì)效益。圖2為攀鋼具體的搗固煉焦工藝流程圖。

圖2 攀鋼搗固煉焦工藝流程示意

3 結(jié)語

通過對(duì)煉焦工藝的發(fā)展來促進(jìn)煉焦煤源的范圍和質(zhì)量，不僅有助于減少對(duì)一些緊缺性煉焦煤源的有效使用及我國煉焦事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，而且有助于促進(jìn)我國走上環(huán)境友好型的道路，促進(jìn)我國煤炭資源的最佳優(yōu)化配置。因此我國煉焦的相關(guān)單位一定要加強(qiáng)對(duì)擴(kuò)大煉焦用煤范圍和煉焦工藝的發(fā)展研究，從而為我國煉焦質(zhì)量的提高和長遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

〔1〕狄紅旗，解京選，劉彥強(qiáng)，等 .配型煤煉焦工藝研究概況〔J〕.廣州化工，2011，39（21）：167－168，177.

〔2〕白金鋒，徐 君 .搗固煉焦—解決優(yōu)質(zhì)煉焦煤短缺的重要發(fā)展方向〔J〕.鞍鋼技術(shù)，2011，（4）：1－5.