李偉

（南京鋼鐵股份有限公司煉鐵事業(yè)部技術質量處，江蘇南京 210035）

伴隨優(yōu)質煉焦煤儲量的降低，煉焦工藝逐漸得到重視，焦化行業(yè)對于煉焦工藝的不斷改善也促使著煉焦企業(yè)整體市場競爭力的提升。因此，需對煤料煉焦行業(yè)的各方面影響因素進行深入研究，并在此基礎上，提升煉焦工藝水平，以滿足工業(yè)用煤的需求。

1 煉焦工藝概述

目前，依據煤化程度，我國煤炭資源包括焦煤、氣煤以及黏煤等類型，通稱煉焦煤，在傳統(tǒng)煉焦行業(yè)中應用較為廣泛。此外通過室式焦爐萃取而成的焦化煤種由于其黏結性較差，統(tǒng)稱為非焦煤。伴隨工業(yè)化煉煤技術的發(fā)展，煉焦技術也在不斷進步，不斷取得更大的突破，工藝水平較前期有較大的提升。借助焦爐設備的發(fā)展和焦化技術的進步，傳統(tǒng)煉焦技術和工藝已不斷趨于成熟，逐漸推廣應用于工業(yè)化生產中，有利于改善焦煤緊缺的現(xiàn)狀。

煉焦技術路線圖見圖1，主要包括土焦及機焦兩大方面，分別占據5%～12%和88%～95%。其中機焦包括配煤煉焦和搗固煉焦兩方面，在采用兩項技術加工后可分別得到含有不同煤組分的中間產物，經由配煤槽進行配煤作業(yè)，經搗固及作業(yè)加工為煤餅，然后進入煉焦爐分解為焦爐煤氣和煤焦油，最后經熄焦作業(yè)后生成焦炭，完成整個煉焦工藝流程。

2 影響煤料煉焦的主要因素

在對煉焦工藝技術進行系統(tǒng)化分析的基礎上，從煤料堆密度、入爐煤粉碎工藝、煤料加熱速度3個方面分析了影響煉焦用煤范圍的主要因素，以期找到改善煉焦技術的有效方法，以更好地加快工業(yè)化發(fā)展進程。

圖1 煉焦技術路線圖

2.1 煤料堆密度對煤料煉焦的影響

（1）煤料堆密度對煤料煉焦有著直接影響。煤料堆密度直接關系到煤料間隙：當煤料堆密度較小時，煤料間隙會變大，使間隙中填充的膠質體量增大、用量增多，而這會影響到煤料界面的結合效果，進而影響到煤料的焦化效果。（2）在煤料煉焦工藝中由于一系列化學及物理反應，煤料中會不斷生成反應氣，反應氣的存在又會填充煤粒間結構，并提升煤粒間的結合可靠性，增強反應產物的密實性，使得氣體逸出時阻力增加，并有效提升膨脹壓力。（3）在膠質體生成的過程中，煤粒間的密實性增強又會提升膨脹壓力，提升膠質體的化學及物理穩(wěn)定性，膠質體在后續(xù)的反應中會不斷膨脹，有助于改善煤料界面的結合效果，增強煤結構煉化的穩(wěn)定性，提升生成煤炭的粘結性及結構特性，改善煤炭的應用表現(xiàn)，如耐磨性、耐蝕性以及剛度特性[1]。

伴隨焦炭收縮特性的轉變，其結構本質發(fā)生變化，導致其具有易碎的特點，因此需合理把控反應進程及煤料堆密度，確保其發(fā)揮最佳性能。此外，深入研究煤料堆密度及水分含量間的關系發(fā)現(xiàn)，煤料堆中煤料粒度的粒徑以及含水量是影響煤料堆密度最主要的兩方面因素[2]。煤料堆的最小密度出現(xiàn)于含水量約8%左右時，因此可以利用這一特點，根據需求的煤結構找到合理的煤料堆密度，并通過有效控制含水量至合理范圍內進行堆密度控制。

2.2 入爐煤粉碎工藝對煤料煉焦的影響

入爐煤粉碎工藝也是影響煤料煉焦特性的重要因素，根據其結構及理化特性，若將煤視作有機巖石進行分析，可以發(fā)現(xiàn)在入爐前開展煤塊的粉碎工藝，不同特性的煤塊粉碎特性有差異，如鏡煤等具有較優(yōu)的抗碎特性，在入爐粉碎中較難被粉碎。在入爐煤粉碎工序中，利用此特點將煤粒送進不同粒級的堆料中，較易粉碎的成分被分配于煤料的細粒級堆料中，而難以被粉碎的成分，如絲炭（阮絲炭）、暗煤等被分配于煤料的粗粒級中，此問題會直接影響到爐煤質量分布的均勻特性，進而影響到爐煤組分中各成分的收縮性。若組分差異較大，會導致裂縫的產生，影響到爐煤界面的結合程度和密實度。為避免產生較大的裂縫，需對爐煤組分中的惰性成分進行有效控制，即采取選擇性粉碎工藝，消除焦煤的裂縫中心，提升煤料煉焦質量。

2.3 煤料加熱速度對煤料煉焦的影響

在煤料煉焦過程中，需對煤料進行加熱。在此過程中，煤料內部會發(fā)生一系列化學反應，在煤料軟化過程中會產生膠質體，而煤料加熱速度會直接影響到膠質體產生的數(shù)量和質量，這又會直接影響到煤料的膨脹性和流動特性，因此煤料加熱速度也會影響到焦煤的流動性。膠質體等液態(tài)產物的量也會直接影響到焦煤的黏結程度。煤料的加熱速度不斷加快，則液態(tài)產物的占比將不斷增大，但加熱速度達到一定程度后，膠質體占比將趨于穩(wěn)定，此時煤料將處于相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。因此在實際生產中，需視具體需求，通過控制煤料加熱速度對煤料的黏結特性進行有效控制。

3 煉焦工藝及用煤技術發(fā)展進步的實踐

伴隨煉煤焦化技術的不斷成熟，煉焦用煤工藝不斷取得新的突破，后續(xù)煉焦工藝及用煤技術的發(fā)展將步上新的臺階，需進行多方面的技術嘗試及工藝路線的開拓。（1）需不斷開拓新型煤礦資源，綜合利用多煤種，提升煤種利用效率，以便可持續(xù)化利用現(xiàn)有煤礦資源，并開拓新的煤礦資源。（2）加強對區(qū)域性煤礦資源的管理。由于煉煤質量及成分存在差異，各區(qū)域煉焦煤的質量也不盡相同，因此需結合各地域用煤特點對煤煉化工藝水平開展針對性監(jiān)管和控制，做好對煉焦煤工藝流程及產成品質量的監(jiān)督和檢查，確保焦炭質量的穩(wěn)定性。（3）基于外部資源的支持，對于現(xiàn)有的煉焦和備煤工藝技術進行完善和升級，并不斷完善工藝水平，通過采取煤調濕、配型煤、搗固煉焦等措施不斷提升焦炭質量。

具體的工程實踐可從干熄焦工藝、煤調濕技術和脫硫脫氫制酸工藝3方面入手，不斷推動煉焦工藝及用煤技術的發(fā)展進步，提升工業(yè)化水平。煤焦化應用于具體工程實踐中發(fā)揮作用的環(huán)節(jié)，綜合了煤焦化裝置、廢水處理裝置、熱電聯(lián)產裝置、煤焦油加工裝置、炭黑生產裝置以及各中間產物生成裝置等，構成整套工藝。因此，后續(xù)煉焦工藝及用煤技術也需不斷集成各類其他相似系統(tǒng)，形成綜合性工藝體系，通過各系統(tǒng)間的配合實現(xiàn)更多的功能。

3.1 干熄焦工藝

干熄焦工藝是實現(xiàn)冷卻焦炭的一類新型工藝技術。其利用的冷卻介質為溫度較低的惰性氣體，紅焦進入干熄爐后,惰性氣體與干熄爐內焦煤直接進行熱量交換，進而使得焦煤溫度降低。在干熄焦技術發(fā)展的過程中，工藝不斷完善，應用逐步趨于成熟，在實際應用中產生的熱量回收、濕熄焦污染等問題已得到顯著改善，具備實際應用條件，將對焦炭的質量產生極大的改善作用。

3.2 煤調濕技術

煤調濕技術是一類蒸汽管回轉干燥技術，是將煙氣攜濕降氧與間接傳熱技術相結合，并將其用作熱源和載氣。這一技術提高了我國煉焦工藝技術水平，并在節(jié)能環(huán)保領域有著重要的推動作用，實際應用中將有助于提升經濟效益，并收獲較好的社會回報[3]。

3.3 脫硫脫氫制酸工藝

脫硫脫氫制酸工藝是煉煤焦化工藝技術中的重要方面。通過對煤氣脫硫脫氫，可進一步提升煤氣的純度，降低其應用過程中對環(huán)境的污染程度，對于可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的保護意義重大。目前，常用的煤氣脫硫脫氫工藝包括了AS法脫硫脫氫技術、HPF氨法脫硫等，在實際應用中雖然取得了一定的成效，但仍存在著脫硫效率低、廢液處理難、設備腐蝕等問題，影響到實際應用效果。因此，需在現(xiàn)有技術體系的基礎上，不斷開拓創(chuàng)新，探索技術的改進方向，不斷改善現(xiàn)有工藝技術，提升煉煤焦化的工藝水平。

4 結語

煉焦技術是保障我國鋼鐵業(yè)持續(xù)長久發(fā)展的重要技術，焦炭是高爐冶煉不能替代的原燃料。我國的煉焦煤資源越來越匱乏，對我國未來煉焦產業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有著不利影響，也對我國鋼鐵業(yè)的整體發(fā)展形成一定阻礙。伴隨優(yōu)質煉焦煤儲量的降低，煉焦工藝逐漸得到重視，焦化行業(yè)對于煉焦工藝的不斷改善促使著煉焦企業(yè)整體市場競爭力的提升。除了繼續(xù)優(yōu)化傳統(tǒng)工藝之外，還應當積極尋求可代替常規(guī)工藝的非焦煤煉焦新技術，擴大煉焦用煤資源，為我國鋼鐵業(yè)的持續(xù)發(fā)展保駕護航。