发展捣固焦炉的优势.doc

发展捣固焦炉的优势王少波（山西鹏飞焦化集团有限公司，项目部 焦炉工艺工程师）摘 要：捣固炼焦技术是提高高挥发分煤和弱粘结性煤用量的有效方法，此技术不仅扩大了炼焦煤的范围，降低了生产成本，还提高了焦炭质量，和其它煤预处理技术相比总的投资还大大节省，捣固焦炉在我国有着广阔的发展空间和前景。关键词：焦炉；捣固工艺；基建投资；优势The advantage to develop stamp-charging coke ovenWang shao boAbstract: Tamping coking process is a high volatile coal and if the effective means of caking coal ratio, not only to expand the scope of coking coal, reduces the production cost, but also improve the quality of coke, Compared with other coal pretreatment technology of total investment is greatly saved, tamping coke oven in a broad space for development and prospects in China.Key words: Tamping coke oven; Tamping process; Capital investment; Advantage一、捣固炼焦技术的发展及简述将配合煤用捣固机捣固成尺寸略小于炭化室的煤饼后，由装煤车送入炭化室内进行炼焦，称为捣固炼焦。最早起源于盛产高挥发分弱粘煤的德国南部的萨尔地区，随后在法国洛林地区、中国东北部相继被采用。与顶装焦炉相比，该技术既扩大了用煤范围又提高了焦化厂的经济效益，因此该技术有很大的发展空间。捣固炼焦的机理是：经捣固后的配合煤堆密度增大（可由顶装煤的0.700.75t/m3提高到0.951.15 t/m3），煤粒之间的间隙减小，接触致密，填充间隙所需要的胶质体液相的数量减少。换句话说，一定数量的煤热分解产生一定数量的胶质体，能够填充更多煤粒之间的间隙，用较少的胶质体均匀分布在煤粒表面上，在煤粒之间形成较强的界面结合，相对来说提高了煤的粘结性，所以可以多配入高挥发分弱粘性煤。另外，在结焦过程中产生的气相产物由于煤粒间隙减少而不易析出，增大了胶质体的膨胀压力，使变形的煤粒受到挤压而更加相互靠拢，增加了煤粒的接触面积，有利于煤热解产物的游离基与不饱和化合物进行缩合反应，使焦炭结构致密，强度提高。二、捣固炼焦技术的优势 1. 扩大原料煤的范围，降低了生产成本，提高了经济效益为了生产出一定强度的焦炭，顶装煤焦炉需要更多的粘结性好、结焦性好的炼焦煤。从捣固炼焦的机理来看，捣固焦炉可以多配入高挥发分煤和弱粘结性煤，生产优质的高炉用焦。顶装煤炼焦时，配合煤的挥发分大于29%（干燥无灰基），焦炭的机械强度就显著降低。捣固炼焦时，虽然焦炭的机械强度也随入炉煤料挥发分的增加而降低，但只要挥发分控制在34%（干燥无灰基）以下，焦炭的机械强度仍可以达到合格要求。在研究质量、指标同等的焦炭时，捣固炼焦的配合煤中，既可以多配入10%20%的高挥发分煤，又可以再配入5%10%的无烟煤粉、焦粉或石油焦等含炭的惰性物质。这不但节约了优质炼焦煤，降低了炼焦的原料成本，而且焦粉也得到了充分的利用同时提高焦炭强度。其原因是：这些焦粉等含炭的惰性物质可以吸附一定数量的煤热解生成的液相物质，使流动度和膨胀度降低，减缓了结焦过程的收缩度，减少了焦炭裂纹，增厚了焦炭气孔壁厚度，提高了焦炭的强度和块度。至于生产成本的降低幅度，以萨尔地区为例，如采用顶装方案，由于鲁尔煤配入量加大，而使每吨配合煤料的费用可能比捣固方案高10DM，每吨焦炭成本可能提高约15DM，因此，采用捣固工艺时生产成本的降低是十分可观的。焦炭强度的改善，对高炉操作顺行、降低焦比、提高高炉利用系数起到十分重要作用。据有关资料分析，按高炉利用系数提高100kg/(m3d)、焦比下降10kg/t，以2000m3高炉为例，一年可增产铁7.3万t，节约焦炭1.75万t，经济效益相当可观。 2、我国煤炭资源的分布特点，决定了发展捣固炼焦的优势我国的煤炭资源分布的特点是：炼焦煤品种齐全，但各种煤所占比例相差很大，分布也不均衡。气煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤储量较多，无烟煤储量也不少，而肥煤、焦煤储量则比较少。我国炼焦煤资源占煤炭总储量的36.78%。在炼焦煤中，气煤量最多，占58%左右，肥煤占13%，焦煤占17%，瘦煤13%、其他煤占1%。由此可见，强粘结性的肥煤、焦煤储量不多，是很宝贵的炼焦煤资源。1为了合理利用我国的煤炭资源，从我国煤炭资源的分布特点来看，炼焦配煤的原则应当是以肥煤、气肥煤为主，适当配用焦煤，力求多配储量丰富的高挥发分气煤，因此选择捣固工艺是不言而喻的。同时，我国气煤多属低灰低硫的易选煤，而肥煤、焦煤多属高灰的难选煤，因此多配气煤炼焦还可以减低焦炭的灰分和硫分。 3、捣固炼焦技术提高焦炭产量与质量在炉孔数相等和炭化室尺寸同样大小时，入炉煤的堆密度提高，捣固焦炉的焦炭产量将增加。如果顶装焦炉的入炉煤堆密度为0.75t/m3，捣固焦炉入炉煤的堆密度为,1.05t/m3，那么捣固焦炉入炉煤的堆密度是常规顶装焦炉堆密度的1.4倍左右（计算方法就是二者密度之比1.050.75=1.4）。单炉装煤量增加，造成结焦时间有所延长，但捣固的煤料导热系数有所提高，据有关资料分析，捣固炼焦的结焦时间仅为常规顶装焦炉的1.11.2倍，所以焦炭产量还是增加，即捣固炼焦工艺可以使焦炉的生产能力提高1/3以上。 此外，捣固炼焦时由于焦炭硬度增加，还可以改善焦炭的筛分粒度，山东某焦化煤气公司JN66型焦炉改为捣固炼焦技术以后，粒度大于40mm的焦炭增加了10.8%。 4、捣固炼焦基建投资可减少捣固炼焦入炉煤堆密度大大提增加，虽然结焦时间略有延长，但生产能力仍能提高1/3以上，所以在产量一定的条件下，所需焦炉孔数比顶装焦炉减少，相应的炉体投资部分可减少。以年产250万t焦炭规模为例，虽然机械设备投资高于顶装焦炉，但总投资仍可减少9%。采用捣固和顶装两个方案时的投资进行比较结果如表1所示：2表1 顶装焦炉与捣固焦炉炼焦投资情况比较表序号指标名称捣固焦炉顶装焦炉1焦炭产量 Mt/a2.52.52炉孔数1811913每孔投资 %861004焦炉投资 %67825焦炉机械投资 %24185焦炉与焦炉机械投资 %91100三、捣固炼焦技术与其它几种煤预处理技术进行比较在相同焦炭质量时，捣固炼焦技术所用高挥发分煤和弱粘结性煤较多，各种炼焦工艺中高挥发分煤和弱粘结性煤所占比例的顺序是：常规顶装炼焦型煤炼焦煤预热炼焦捣固炼焦预热捣固炼焦在相同配煤比的情况下，捣固炼焦所得焦炭质量较好。不同炼焦工艺对焦炭气孔率结构的影响如表2所示： 表2 不同炼焦工艺对焦炭气孔率结构的影响指标湿煤散装预热散装湿煤捣固预热捣固真密度 g/m31.89671.89771.89921.9152视密度 g/m30.981.161.151.19气孔率 %47.640.942.140.8几种煤预处理技术的综合比较见表3，从表中可以看出，捣固炼焦技术与其它煤预处理技术相比，优点多，投资不算太高。2 表3 几种煤预处理技术的综合比较项目选择粉碎煤干燥煤预热配型煤捣固基本原理改善煤料粒度组成，提高均匀程度增加堆密度增加堆密度，紧密煤粒间隙增加堆密度，紧密煤粒间隙增加堆密度，紧密煤粒间隙增产幅度 %不增产10153540不增产2530焦炭强度改善 %0.30.50.51.01.02.01.01.52.53.0技术关键问题细颗粒煤筛分设备能力较差干燥煤装炉及环境保护预热煤装炉及环境保护型块偏析问题煤饼捣实操作费用较低低最高较高较低基建投资较低较低较高较高一般操作条件降低3mm以上及5mm以下的煤粒水分5%预热200250配型煤3040%配合煤细度90%左右，水分911%四、结论：采用捣固炼焦技术工艺，是利用高挥发分弱粘煤炼焦的有效措施之一，不但可以扩大炼焦煤炭资源，还可以为国家节约大量的不可再生的优质炼焦煤，同时得到质量更高的焦炭，为高炉生产创造有利条件。在基建投资上虽然多了一项捣固设备，但和同样规模的顶装炉相比减少了炉孔数，节省了焦炉投资；和其它煤的预处理技术（煤预热、配型煤）相比，还比较低，基建投资不多，操作费用还很低。所以建设捣固焦炉有着广阔的发展前景，特备是对高挥发分煤和弱粘结性煤储量较多的地区，采用捣固工艺更为有利。五、参考文献1 炼焦工艺学 冶金工业出版社 苏宜春 编 2004年 P5