1、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
2、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 称单种煤指标备注Vdaf %Ad %Stad %X mmY mmGP%MCI张村23.7811.40.4825.217900.01752.80焦煤升祥焦27.1810.071.043312740.04644.03焦煤(混)神火18.4311.220.3414.19580.02113.54焦/瘦（混） 河津17.3710.010.3821.38500.02372.25焦/
3、瘦（混） 九矿22.1812.461.23301169 焦煤山焦37.29.362.322821.7980.0193气肥 银海34.59.860.38458480.10525.161/2 中粘义棠18.56102.3414.712790.012.2焦/（1/3）海洋 35.968.160.4839.812730.11095.251/3升祥32.788.560.5234.611.2680.07387.041/3（混）2、几组生产数据2.1配合煤煤岩分析：气煤20.0%1/3焦31.4%焦煤46.7%瘦煤1.9%配合煤指标焦炭指标Vdaf%GXmmYmm3mm%1mm%Vdaf%M40%M10%C
4、RI%CSR%25.867729.81489.873.41.0283.85.330.261.325.857789.472.11.0484.1526.467789.974.11.1584.35.432.260.126.367489.871.91.1884.35.326.168089.973.61.0581.95.32.2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%配合煤指标焦炭指标Vdaf%GXmmYmm3mm%1mm%Vdaf%M40%M10%CRI%CSR%27.728133.816.589.272.41.3285.24.632.358.227.78768
5、973.31.21856.427.488288.771.21.2485.95.732.157.627.668089.973.31.285.35.927.427988.371.71.2284.96.82.3配合煤煤岩分析：1/2中粘+气煤18.0%1/3焦+肥煤29.2%焦煤52.8%配合煤指标焦炭指标Vdaf%GXmmYmm3mm%1mm%Vdaf%M40%M10%CRI%CSR%28.7180 89.274.71.2085.05.328.418330.817.587.671.41.1685.25.331.960.227.988388.671.61.2382.95.929.963.427.38
6、8487.772.51.1585.64.827.468288.3711.2384.84.6二、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
7、关系式为:Rmax= 2.35 - 0.041Vdaf 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%CRI%CS
8、R%Vdaf%M40%M25%M10%CRI%CSR%25.1083.16.627.1584.34.433.258.325.0685.75.732.557.927.1894.03.625.2284.75.928.1493.73.826.5282.44.933.956.628.4494.04.1 32.957.827.0783.95.132.358.327.6683.96.432.656.626.8485.15.0 26.5384.05.126.5085.75.427.2684.46.332.658.226.1886.76.0 26.6283.34.925.2885.25.632.859.626
9、.3684.35.331.159.825.8683.85.330.261.326.7886.74.4 26.4684.35.432.230.127.5685.05.326.3684.35.328.5485.25.331.960.226.2683.15.728.7182.95.929.963.41.2 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,黏结本身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
10、强弱及焦块的外形测量煤的黏结性。 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不同,其塑性温度区间也不同,这就使不同配合煤具有不同膨胀度和流动度,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。但一般配合煤应控制奥亚膨胀度指标bt50%。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
11、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值的不同配煤会形成不同强度的焦炭,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1518mm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 %GX mmY mm3mm %1mm %10.126.360.798232.916.589.772.710.1826.780.818288.1729.9826.810.88233.816.588.572.69.8627.5
12、60.8808870.89.928.540.88427.817.588.3729.9228.710.7780 89.274.710.1228.410.748330.817.587.671.410.0627.980.768388.671.610.0827.380.758487.772.5表3 对应焦炭质量Ad %Vdaf %Stad %M40 %M10 %CRI %CSR %13.051.400.7184.15.7 13.181.290.7384.35.331.159.812.82 1.170.7386.74.4 12.781.450.7284.55.912.551.200.7385.05.31
13、3.091.160.6685.25.331.960.213.191.230.6982.95.929.963.413.111.150.7185.64.813.181.230.6984.84.61.3 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7585。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1.051.10t/m3。2.2 入炉煤水份入炉煤水
14、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。水份高不仅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波动,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13.014.5%。2.3 装炉煤的粒度要炼制合格焦炭,应考虑配合煤原料的不同性质,对其粒度区别控制。以利于其被活性物浸润、吸附和粘结。我公司采用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：882%，1m
15、m ：682%。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：882%，1mm： 702%。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产生影响,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。5
