捣固工艺生产冶金焦.doc

1/3焦煤和非炼焦煤添加粘结剂采用捣固工艺生产冶金焦项目神化蒙西煤化股份有限公司2014年9月神华蒙西煤化股份有限公司11/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦工艺1/3焦煤和非炼焦煤添加粘结剂采用捣固工艺生产冶金焦项目一、项目背景我国煤炭资源有低变质的泥炭、褐煤到高变质的贫煤、无烟煤，虽然品种齐全，但是各煤种所占比例悬殊很大且分布不平衡。在现有探明储量中动力煤占73，适用于炼焦的煤只有27。炼焦的原料煤中，气煤占13.3，肥煤占3.3，焦煤占5.9，瘦煤占3.9，其他煤占0.6。黏结性较弱的气煤占炼焦煤资源约50，而强黏结性的肥煤和焦煤则不足30。优质易选的炼焦煤更少，且集中分布在华北地区，资源分布及储量与需求不相适应的矛盾较为突出。乌海及其周边地区是内蒙古自治区的主要煤炭生产基地，总储量44.3亿吨。2002年初具备开采能力600万吨，主要煤种为1/3焦煤、贫煤、长焰煤、无烟煤等。其中，乌海地区的1/3焦煤、神东地区的长焰煤、宁夏地区的无烟煤等主要煤种储量较大。从上世纪60年代初开始，包钢焦化厂曾进行了大量的研究试验工作，认为100%用内蒙乌海地区的煤炭为主要煤源，采用顶装工艺炼出冶金焦的方法不可行。炼焦生产而言，对焦炭质量影响因素很多，但主要因素有两大方面：一是原料煤的煤质及各煤种的配比；二是炼焦工艺及工艺控制指标。乌海及周边地区的煤种有1/3焦煤、长焰煤、无烟煤等煤种，并且分布广泛，如何将这些煤种通过综合配制和综合利用，实现就地转化深加工，变资源优势为经济优势，成为西部众多企业研究的课题。神华蒙西煤化股份有限公司于2003年成立，成为内蒙古自治区首家采用捣固炼焦生产冶金焦的企业。公司成立之初就面临乌海及周边地区煤质无法生产冶金焦的难题，公司迎难而上，经过不断的探索与研究，开发出1/3焦煤和非炼焦煤添加粘结剂采用捣固工艺生产冶金焦方法。该工艺分别在2009年、2010年申请了发明专利，于2013年获得国家发明专利，并获得内蒙古自治区科技进步三等奖。1/3焦煤和非炼焦煤添加粘结剂生产冶金焦工艺已在我公司焦化厂应用多年，成功生产了一、二级冶金焦，焦炭质量稳定，节约了大量焦煤资源，实现了乌海当地煤炭资源的综合利用，提高了煤炭价值，有效缓解了本地区焦煤的需求压力。二、项目技术原理1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦方法，在非炼焦煤中加入粘结剂充分混合后粉碎到一定粒度，将粉碎的非炼焦煤配入到炼焦用煤中，并应用捣固工艺，使得非炼焦用煤与1/3焦煤紧密结合，在炼焦过程中熔为一体。在结焦过程中，1/3焦煤产生的胶质体分布到不产生胶质体的非炼焦煤之中，有效的熔融、粘结，形成结构紧密的焦块，粘结剂的配入也促进了结焦过程并改善了焦炭的质量，进一步提高了配合煤中非炼焦煤的配入比例。另外，低灰低硫的非炼焦煤配入1/3焦煤炼焦，可降低冶金焦的灰分和硫分并可减小炼焦过程中焦煤对焦炉的膨胀压力，避免发生推焦困难的现象。再有，无烟煤的岩相组分，可使炼焦过程中焦饼收缩时减少收缩应力，使焦炭裂纹减少，提高机械强度，并且改善焦炭的热反应性。由1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦方法生产的焦炭，各项指标优于国标二级冶金标准。三、项目内容1、项目建设初期1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦工艺，将硫分和灰分含量较低的非炼焦煤与硫分、灰分含量较高的1/3焦煤掺配，制成炼焦煤并应用捣固炼焦工艺，生产出符合二级冶金焦国标标准的焦炭。焦煤选用乌海及周边地区储量较为丰富的1/3焦煤，所用长焰煤、无烟煤等非炼焦煤均产自乌海及周边地区。1/3焦煤和非炼焦煤采用捣固工艺生产冶金焦中1/3焦煤占配煤总重量的7085%，优选为78-85%。工艺中非炼焦煤占配煤总重量的1530%，优选为1522%。上述各煤种制成炼焦煤，各煤种含量为1/3焦煤78-85%、长焰煤10-12%、无烟煤5-10%（以重量计）。上述炼焦煤要求灰分含量10.0%、挥发份含量32.0%、硫分含量0.9%、粘结指数65，各指标合格后，采用捣固炼焦工艺生产冶金焦。所产冶金焦灰分含量13.5%、硫分含量0.8%、挥发分含量1.8%，冶金焦强度M4080%、M2590%、M108.5%，反应性CRI32%，反应后强度CSR58%，焦炭各项指标达到或优于国家二级冶金焦标准。2、项目技术改进及效果我公司根据焦化厂生产实际情况，还对1/3焦煤与非炼焦煤生产冶金焦方法进行了优化和改进，将焦油渣、沥青渣等粘结剂配入炼焦煤中，粘结剂的加入增加了非炼焦煤的粘结性，促进粘性组分与非粘性组分在炼焦过程中充分结合，改善了炼焦煤的结焦性。粘结剂加入1/3焦煤与非炼焦煤配合煤中，将非炼焦煤配入量提高了5%。此外，粘结剂的加入还增加了煤料表面的熔融成分，有助于改善焦炭的光学组织，提高了焦炭质量稳定性。改进后的工艺将焦油渣、沥青渣变废为宝，不仅解决了焦油渣、沥青渣的排放问题，还提高了非炼焦煤的配入比例，增加了入炉煤的堆密度，提高了焦炭强度，改善了焦炭质量。焦油渣加入配煤中使生产废物“资源化”和利用“高效化”，降低生产成本，回收废渣中有机成分，提高了相应化产品的收率，防治环境污染，最终实现焦化生产过程的清洁化，提高了我公司的经济效益和社会效益。四、工艺介绍添加粘结剂的工艺将焦油渣、沥青渣等粘结剂配入炼焦煤中，粘结剂的加入增加了非炼焦煤的粘结性，促进粘性组分与非粘性组分在炼焦过程中充分结合，改善了炼焦煤的结焦性。粘结剂加入1/3焦煤与非炼焦煤配合煤中，将非炼焦煤配入量提高了5%。捣固炼焦工艺原理是通过增加煤料堆比重来改善配合煤粘结性，从而提高焦炭质量，其特点是可以多配高挥发煤、弱粘结性甚至无粘性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣成煤饼后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术。我公司采用添加粘结剂捣固炼焦工艺生产冶金焦的具体过程就如下：（1）配煤：将焦油渣、沥青渣等粘结剂配入无烟煤、长焰煤非粘煤中，增加非炼焦煤的粘结性，再将无烟煤和长焰煤先分别单独粉碎，粉碎到粒径1mm的颗粒占70%以上，其中0.5mm的颗粒占50%；然后再与1/3焦煤混合并粉碎，粉碎到粒径3mm的颗粒占85%以上，控制炼焦配煤的水分含量为101%。用捣固机械将其捣固成堆积密度为1.01.1t/m3煤饼（13200*450*4000）。（2）炼焦：采用TJL4350D型宽炭化室、双联下喷、废气循环、单热式侧装煤捣固焦炉，湿法熄焦。（3）炼焦工艺条件：结焦的时间为22小时30分，结焦的温度控制为1350，焦饼中心的温度为1000-1050。（4）焦炭指标：用以上配煤方案和以上工艺炼制出的焦炭灰分13.5%、硫分含量0.8%、挥发分含量1.8%。焦炭强度M4076%、M2588%、M108.5%，焦炭反应性CRI35%，焦炭反应后强度CSR50%，所产焦炭各项指标符合冶金焦炭质量标准（GB/T19962003）中二级冶金焦标准。经以上炼制工艺，虽然有些炼焦用煤的灰分高达10.55%，硫分高达1.1%，但应用1/3焦煤和非炼焦煤生产冶金焦工艺，在满足配合煤要求指标的前提下，兼顾经济的原则，设计配煤方案，并按照规定的工艺过程，就能够炼制出符合国标的二级冶金焦。五、项目的意义用1/3焦煤和非炼焦煤捣固炼焦工艺生产冶金焦，成功利用1/3焦煤和非炼焦煤生产出国标二级冶金焦，创造性将粘结剂加入配合煤中，改进后工艺提高了非炼焦煤的配入比例，降低了焦煤用量，节约了焦煤资源。改进后的1/3焦煤和非炼焦煤捣固炼焦工艺生产冶金焦，降低了生产成本，提升了焦炭质量，提高了企业产品的市场竞争力，有力的促进了企业的长远发展。工艺所用煤种均产自于乌海及周边地区，最大限度利用了当地及周边的煤