1、炼焦煤配煤技术概述黑龙江精煤能源集团质检部2012年9月29日,目录,一、炼焦煤源分布 二、炼焦煤相关知识1、配煤炼焦的定义2、配煤炼焦的意义3、配煤炼焦的原理4、配煤炼焦的优点 三、炼焦配煤方案的制定及设计相关指标 四、炼焦煤配煤方法 五、焦化工艺流程1、备煤工艺2、炼焦工艺3、化产工艺 六、各主流焦化厂（钢厂）的配煤结构 七、各主流焦化厂（钢厂）的年预计用煤量,一、炼焦煤资源分布,中国煤炭资源北多南少，西多东少，煤炭资源的分布与消费区分布极不协调。从煤炭资源的分布区域看，华北地区最多，占全国保有储量的49.25%，其次为西北地区占全国的 30.39%，依次为西南地区占8.64%，华东地区5
2、.7%，中南地区占3.06%， 东北地区占2.97%。按省、市、自治区计算，山西、内蒙、陕西、新疆、贵州和宁夏 6 省区最多，这 6 省的保有储量约占全国的81.6%。从各大行政区内部看， 煤炭资源分布也不平衡， 如华东地区的煤炭资源储量的87%集中在安徽、山东，而工业主要在以上海为中心的长江三角洲地区；中南地区煤炭资源的72%集中在河南，而工业主要在武汉和珠江三角洲地区；西南煤炭资源的67%集中在贵州，而工业主要在四川；东北地区相对好一些，但也有52%的煤炭资源集中在北部,虽然我国煤炭资源比较丰富，但炼焦煤资源相对较少，主焦煤资源不足，强粘结性煤稀缺，而且分布不均匀。我国主要炼焦煤类 占20
3、.43%，包括气煤(占9.76%) ，肥煤 (占5.03%) ，焦煤(占2.94%) ，瘦煤(占2.70%) 。四种主要的炼焦煤中，作为重要炼焦煤的主焦煤、瘦煤和肥煤的一半储量集中在山西省，而拥有大型钢铁企业的华东、中 南、东北地区，炼焦煤很少。在东北地区，钢铁工业在辽宁，炼焦煤大多在黑龙江；西南地区，钢铁工业在四川，而炼焦煤主要集中在贵州。,二、炼焦煤相关知识,1、配煤的定义配煤作为炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约
4、优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源等方面都有重要的意义。,2、配煤意义中国炼焦煤的产量较多，约占全国原煤总产量的40%以上，煤种也比较齐全，但中国煤炭的储量中，炼焦用煤只占27%，在炼焦煤资源中高挥发分、粘结性中等的1/3焦煤和气煤约占45%，中等挥发分、粘结性较好的烟煤如焦煤、肥煤约占21%，和15%,低挥发分的瘦煤及贫瘦煤也只占20%左右。由此资源特点可以看出，在炼焦用煤中，黏结性好的焦煤、肥煤资源比例较少、必须采用配煤的方法和多用气煤1/3焦煤的技术，扩大炼焦煤的资源。在炼焦技术上、大多数炼焦用的单独焦煤都不能练出符合高炉对焦炭强度和质量要求的焦炭，而粘结性较好的主焦煤即使能单独练出强度合格的焦
5、炭，但是由于在炼焦过程中药产生较强的膨胀压力，而影响焦炉的寿命或造成难推焦等问题，而肥煤虽有较强的粘结性，单单独炼焦时、练成的焦炭易形成部分的蜂窝焦而影响焦炭的强度，因此,在炼焦的生产上都不能用单种煤炼焦，而是将几种类别的炼焦配合使用，发挥各类煤在炼焦时的特点、扬长避短、优势互补、从而以经济合理的配煤方案练出质量符合的焦炭。中国炼焦用煤的焦煤、肥煤虽然粘结性结焦性较好，但是这两类煤质中国一般都属于较难洗选的煤、洗精煤的灰分高、硫高、使用其用量受到一定的限制，而中国所产的气煤和弱粘煤在炼焦中虽然粘结性较差，但它们已选，灰低、硫低，其资源又丰富，储存量大，产量高、煤价相对较低，因而在炼焦煤中，在一
6、定的比例的焦煤和肥煤基础上配入适量的气煤和弱粘煤，因其挥发分高、收缩度大，便于推焦，而煤气焦化产品回收也多。所以、配煤主要是改善了焦炭的质量、优化生降低成本。,3、配煤炼焦的原理配煤的结焦性取决于各配入煤种的性质及其配入的比例，不同牌号的煤各有其特点，他们在配煤中所起作用不同，如果配煤方案合理，就能充分发挥各种煤的特点、提高焦炭的质量。例如：气煤和1/3焦煤的结焦性比焦煤和肥煤差，但是其膨胀压力小、收缩大、挥发分高、在单独炼焦时、因收缩使焦炭的纵裂纹增多，降低焦炭的块度，但在配煤中，他又起到减少膨胀压力、增加收缩、使推焦顺利及增加化学产品的煤气的作用。又如瘦煤粘结性较差，单独炼焦时焦炭的耐磨性
7、差，但是其收缩裂纹少，在配煤中配入瘦煤、可以提高焦炭的块度。焦煤的结焦性最好，但部分焦煤灰分较高，若配入一些低灰、低硫气煤，就可以克服这一缺点。因此、从配煤的角度上老看，各种煤结焦的特点发生转化，只要处理合理的合适，就可以发挥各种单种煤的有点，并克服其缺点。生产出满足大、中、小型高炉所需要的焦炭。,配煤的原理却不外乎胶质层重叠原理、互换性原理、共炭化原理这三种。（1) 胶质层重叠原理 要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。其中典型的方法是“J法”配煤技术。“J法”配煤技
8、术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。,（2） 互换性配煤原理 焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参
9、数作为煤岩学配煤参数。根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。,（3） 共炭化原理 煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油塑料类橡胶类沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。国外Collin在400下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱粘结煤共焦化能提高其结焦性；乌克兰的研究
10、工作则是利用配煤同塑脂废料共焦化，由于芳香结构的有机物对配煤的结焦性具有良好的影响，所得焦炭强度得以提高，并获得贵重的化学产品。国内中国科学院山西煤炭化学研究所李保庆等利用10g固定床反应器研究废塑料与煤共焦化特性。试验结果表明，当废塑料添加量不超过5%时，煤气产率增加，焦油收率提高，焦油中脂肪烃和甲基化芳香化合物明显增加，而半焦性质基本不受影响。,研究认为，废塑料与煤共焦化技术可行。该所曾对几种沥青与重庆焦化渣用Corbett法进行了组成分析，研究表明，减压渣油和丙烷脱沥青饱和烃含量较高，沥青质很少，作为改质剂性能较差。热裂化渣油和乙烯焦油含有相当高的芳烃与沥青，QI少，因此作为改质剂性能较
11、好。煤焦油沥青具有较高的芳香性能，因此溶剂性能较好，但QI含量高，对焦油过程中间相发展不利。,4、炼焦配煤的优点 节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤源。 充分利用各种煤的结焦特性取长补短，改善冶金焦 炭质量。 合理利用煤炭资源，在保证焦炭质量的前提下，增 加炼焦化学产品的产率和炼焦煤气的发生量。 充分利用本地资源，因地制宜发展焦化企业。这些要求是互相联系的，要因时、因地、因条件而定，寻找切实可行的炼焦配煤方案。,三、炼焦配煤方案的制定及设计相关指标,1、炼焦配煤方案的制定 为了保证焦炭的质量，有利于生产的操作，在确定配煤方案时，应考虑以下几项原则；1、 保证练出的焦炭的质量符合要求。2、在焦炉内不产生
12、较大的膨胀压力，以免损坏炉体和造成推焦困难；3、充分利用本地资源，可起到运输合理和降低产品成本之功效；4、在保证焦炭强度的情况下，尽可能增加化学产品的产率（即配煤挥发分尽量高一些）5、在保证焦炭质量的前提下，尽量节约使用焦煤等优质炼焦煤、尽可能的多配入气煤、1/3焦煤和黏结性较差的煤，以做到合理利用中国的煤炭资源。这些要求是互相联系的，要因时、因地、因条件而定，寻找切实可行的配煤炼焦方案。,在确定配煤比例时，应根据本地区的具体条件，尽量做到就近用煤、尽量减少北煤南运、西煤冬运及对流、重复运输、尽可能缩短运输距离，以利于降低装炉煤的成本。同时，在保证焦炭质量的前提下，尽量节约使用焦煤、肥煤，多配
13、入弱黏结性煤，此外在确定配煤比时，还应该考虑炉体的具体情况，回收车间的生产能力、备煤工序的设备情况。确定配煤比并没有一定公式，一般应遵循上述配煤原则，因地制宜，依据单种煤的结焦性，通过配煤小实验和中试、拟定初步的配煤方案，然后进行试生产，配合后的煤各项指标应满足焦炭对配煤指标的要求。,2. 煤炭的各项技术指标,2、 配煤方案设计相关指标配煤技术涉及煤的多项指标：配合煤灰分、硫分、挥发分和煤的成焦机理、结焦特性以及煤的岩相分析资料等。常用的评价炼焦煤的技术指标有：（1）灰分：Ad% 煤种的杂质（2）挥发分：Vdaf% 挥发成分含量（3）水分：Mt% 煤的水分（4）胶质层：Ymm 结焦性及粘结指数
14、：G 粘结性（5）试验焦炉：单种煤的炼焦功效（6）煤岩分析：岩相分析,鉴定混煤。,（1）配合煤的灰分煤中灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，灰分是焦炭中的有害杂质，焦炭的灰分愈高，炼铁时焦炭及石灰石消耗量就增多，高炉的生产能力就要降低，同时灰分中的大颗粒在焦炭中形成裂纹中心，使焦炭的抗碎强度降低，也使焦炭的耐磨性变坏。所以配合煤的灰分应控制在一定范围之内。假设配合煤的结焦率为 75%，而要求焦炭的灰分等于或小于12.5% ，则配煤的灰分就不能大于 9.4%。配合煤的灰分是根据各单种煤的灰分按加权平均计算的。如果在配合煤中使用了一两种灰分较高的精煤，则其余成分必须选配较低灰分的单种煤，才能保证焦炭的灰
15、分符合要求。,(2)、配合煤的硫分硫在煤中以黄铁矿、硫酸盐及硫的有机化合物三种形态存在。有机硫与煤中的有机物成化合状态存在，因此用洗选的办法不能把它除去。如果原煤中主要含有机硫，则洗选后精煤的含硫量往往会高于原煤的含硫量，在煤中黄铁矿的存在如果不是细分散的，用一般的洗煤法可以部分除去。硫酸盐硫在我国的一些煤中一般含量很低。炼焦时煤中硫残留在焦炭内的数量是因煤中硫的形态，煤中灰分成分等不同而有差异，但一般来说，焦炭硫分约为配合煤硫分的85-90% 。随焦炭带入高炉中的硫占全部炉料中硫的大部分，为了保证生铁中的硫含量不超过标准，在高炉冶炼中就要控制炉渣碱度、渣铁比和炉温等，以使硫尽量转到炉渣中，这
16、样就需额外增加熔剂和热量，有时还会影响高炉操作的稳定。因此炼焦配合煤的硫分应控 制在规定的指标以下，以满足炼铁的要求。一般配煤炼焦中要求煤的硫的含量不超过1%，配煤中硫份取决于单种煤的硫份及配比。配合煤的硫分可以按加权平均计算。,(3)、配合煤的挥发分配合煤的挥发分可根据单种煤的挥发分近似地按加权平均计算。在配合煤中配入的高挥发分煤的数量多，则炼焦煤气和化学产品的产率将增高。但大多数的高挥发分煤的结焦性低于中等挥发分煤，故它们的配用量过多会使焦炭质量下降。为了充分利用我国储量较多的高挥发分煤的资源，应在满足焦炭质量的前提下，多配高挥发分煤，尤其是炼制供中、小高炉用焦炭的配合煤更应该如此。目前，
17、我国炼焦配煤中高挥发分煤的用量一般较高，有的焦化厂配合煤可燃基挥发分已达到 34%。一般大、中高炉用焦的配合煤的可燃基挥发分则在28%-32% 之间。,(4)配合煤的胶质层胶质层最大厚度 Y（毫米）是煤在胶质层测定仪中所测得的指标。一般它代表煤的粘结性、胶质体流动性、热稳定性及透气性等性质。配合煤必须具有适当的Y值才能在焦炉中炼出机械强度高的冶金焦炭。我国目前大、中高炉用焦的配合煤Y值大致在14-20毫米范围内。配合煤的胶质层指标可按加权平均作近似计算。配合煤的指标可按各单种煤的指标采用加权平均进行推算，也可将配合煤直接测定。至于由配煤的指标如何推断出所炼出焦炭的指标，这个问题还没有从理论上得
18、到满意的解答，因此在通过分析计算确定一些配合煤方案之后，还必须通过半工业试验（如公斤焦炉试验）和工业性炼焦试验，根据各方案的焦炭质量和各种指标，从这些方案中选出最终推荐的一两个方案。,(5)配合煤的全水分配合煤的全水份一般要求为7%-10%之间，并尽量稳定，对炼焦生产来说，水分高将延长结焦时间、降低产量、增加耗热量。煤的水分随季节和气温的变化而有波动。配和煤的水分每增加1%，结焦时间需延长20min，故水分不能太高。生产中配煤的水分应保持稳定，以免影响焦炉的加热制度的稳定。,（5）试验焦炉：单种煤的炼焦功效贫瘦煤(PS)贫瘦煤是炼焦煤中变质程度最高的一种,其特点是挥发分较低,但其粘结性仅次于典
19、型瘦煤。单独炼焦时,生成的粉焦多;在配煤炼焦时配入较少比例时也能起到瘦煤的瘦化作用,对提高焦炭的块度起到良好的作用。这类煤也是发电,机车,民用及工业炉窑的燃料。瘦煤瘦煤是具有中等粘结性的低挥发分炼焦煤。炼焦过程中能产生相当数量的胶质体,Y值一般在610mm左右。单独炼焦时能得到块度大,裂纹少,抗碎强度较好的焦炭,但其耐磨强度较差,其作为配煤炼焦使用较好。高硫,高灰的瘦煤一般只用电厂及锅炉燃料。,焦煤(JM)焦煤是一种结焦性较强的炼焦煤,挥发分(Vdaf)一般在16%28%之间。加热时能产生热稳定性很高胶质体。单独炼焦时能得到块度大,裂纹少,抗碎强度和耐磨强度都很高的焦炭。但单独炼焦时膨胀压力大
20、,有时易产生推焦困难。一般以配煤炼焦使用较好。肥煤(FM)肥煤是中等挥发分及中高挥发分的强粘结性炼焦煤,其挥发分多在25%35%左右。加热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好,强度高的焦炭,耐磨强度比相同挥发分的焦煤炼出的焦炭还好。它是配煤炼焦中的基础煤,不宜单独使用。但单独炼焦时炼出的焦炭有较多的裂纹,焦根部分常有蜂焦。,1/3焦煤(1/3JM)1/3焦煤是中等偏高挥发分的较强粘结生炼焦煤,相当于原煤分为类中的2号肥气煤及部分2号肥焦煤,也有少量粘性较好的1号肥气煤和1号肥焦煤。它实质上是一种介于焦煤,肥煤和气煤之间的过渡煤。单独炼焦时能生成熔融性良好,强度较高的焦炭。焦炭的抗碎强
21、度接近肥煤,耐磨强度则又明显地高于气肥煤和气煤。因此它既能单独炼焦供中型高炉使用,也是良好的配煤炼焦的基础煤。在炼焦时配入量可在较宽范围内波动而能获得高强度的焦炭。气肥煤(QF)气肥煤是一种挥发分和胶质体厚度都很高的强粘结性炼焦煤。有人称之为液肥煤。结焦性高于气煤而低于肥煤,胶质体强多但较稀薄(即胶质体的粘稠度小)。单独炼焦时能产生大量和煤气和液体化学产品。它最适合于高温干馏制造城市煤气,也可用于配煤炼焦以增加化学产品的收率。,气煤(QM)气煤是一种变质程度较低,挥发分较高的煤焦煤,结焦性较强,加热时能产生较高的煤气和较多的焦油。胶质体的热稳定性较差,也能单独结焦。但焦炭的抗碎强度和耐磨强度多
22、低于其它炼焦用煤牌号。焦炭多呈细长条而易碎,并有较多的纵裂纹。一般在配煤炼焦时多配入气煤后可增多煤气和化学产品的产率。有的气煤也可单独高温干馏来制造城市煤气。,（6）煤岩分析：岩相分析,鉴定混煤。,四、配煤的方法1、配煤（仓）槽配煤；2、露天配煤厂配煤。,1、配煤槽配煤,作用：保证配煤准确性,配煤破碎流程根据各种煤的硬度差异分别进行处理，一般进行预粉碎的煤种粉碎 性能差。气煤和瘦煤硬度较大，一般只对气煤进行预粉碎。这样可以改 善煤料的粒度分布，对于不同的配煤选择适宜的预粉碎细度有助于提高 焦炭质量。较新的备煤流程有三种： 单独粉碎流程，是将各种煤先单独进行粉碎，然后按规定的比例配合，再进行混合
23、； 分组粉碎流程，是先将硬度相近的各煤种，按比例配合成组，各 组分别送往各自的粉碎机粉碎到要求的粒度,再进行混合； 选择粉碎流程，是将粉碎到一定程度的煤过筛，将筛出的粗粒级组分进行再粉碎，这样可使粘结性差、惰性物含量高的粗粒级组分粉碎得较细，避免粘结性好的岩相组分过度粉碎。,2、露天配煤厂配煤,配煤不均匀，特别容易引起商务,1、备煤工序,煤24,煤9,煤转2,轮 煤,煤转13,8#,7#,6#,5#,4#,3#,2#,1#,煤17,煤18,煤16,B=,煤 转 3,煤转4,煤转5,煤转6,煤转12,预粉碎,3#堆取料机,煤转9,煤转8,煤转7,破碎机,煤转10,煤转11,16#,7#,6#,5
24、#,4#,3#,2#,1#,1#堆取料机,2#堆取料机,煤8,配煤仓,原料煤煤场,汽车 受煤,入厂原料煤（焦煤、气煤、1/3焦、瘦煤等）,按照各煤种的质量 要求接受和验收,1 煤 场,2 煤 场,3 煤 场,4 煤 场,五、焦化工艺流程,1、备煤工序,煤29,煤35 (原B136),煤32,煤34,煤33,煤31,1# 粉碎机,3# 粉碎机,2# 粉碎机,煤塔（焦炉1# 焦炉2#）,煤37,煤38,煤转14,煤36,煤转15,煤塔（焦炉3# 焦炉4#）,煤转16,煤30,10,15,14,13,12,9,11,16,8,7,6,5,4,3,2,1,煤39,锤式粉碎 机将配合 煤粉碎到 一定细度
25、,电子皮带称按 一定的比例掺配,2、炼焦工序,加煤推焦车,栏焦车,晾焦台,熄焦车,煤塔,焦塔,熄,地下室,分烟道,（1）炼焦系统,将配合煤装到加煤车，捣固一定的密度,煤饼推入焦炉,煤饼经过一定时间的干馏形成火红的焦炭,火红的焦炭由熄焦车运送到熄焦塔进行熄焦，再放到凉焦台，送筛焦系统。,焦炉,产生的焦炉煤气到化产进行回收净化,用净化后的煤气(或同高炉煤气混合）在燃烧室燃烧加热,2、炼焦工序,筛焦楼,凉焦台1#,焦转3,焦转2,大振动筛,小振动筛,溜槽,凉焦台2#,焦转9,焦转10转,焦转1,焦转4,焦11,焦转5,焦12,焦8,焦仓,将焦炭筛分各粒度等级,储备一定量冶金焦炭,运往炼铁厂,焦炉生产
26、焦炭通过皮带送到筛焦系统,焦粒,焦粉,焦粉和焦粒用汽车外运,（2）筛焦系统,筛焦楼,3、化产工序,液碱,横管初冷器,电捕焦油器,煤气鼓风机,焦油,蒸汽,蒸氨塔,剩余氨水,焦油,焦油渣送煤场,冷凝液,冷凝液,循环氨水去焦炉冷却煤气,喷淋饱和器,终冷塔,离心机,干燥包装系统,酚氰废水处理站,洗油,净煤气,硫铵母液,H2SO4,硫铵,洗苯塔,煤气去焦炉、电站及钢铁等用户,富油,焦油槽,机械化氨水澄清槽 （分离出焦油和氨水）,气液分离器,焦炉,焦 炉 煤 气,氨水罐,氨水罐,焦油槽,硫酸槽,氨 气,终冷排污水,管式炉,脱 苯 塔,粗苯蒸汽经冷却器冷却后，分离出 苯 粗苯,苯槽,贫油槽,贫油,蒸汽,煤 气,煤 气,库房,煤气,六、各主流焦化厂（钢厂）的配煤结构,1、各地焦化厂配煤结构（平均值）,2、各地主流焦化厂配煤结构，详细数据见附件（2011年国内较大焦化企业配煤结构）,七、各主流焦化厂（钢厂）的年预计用煤量,1、2011年及2012年1至7月份各地焦化厂（钢厂）产量汇总表,2、河北地区精煤使用结构表 3、山东地区精煤使用结构表 4、辽宁地区精煤使用结构表 5、黑龙江及吉林地区精煤使用结构表,谢谢大家 祝大家中秋节及十一国庆节快乐,
