提高焦炭质量的技术措施.doc

提高焦炭质量的技术措施提高焦炭质量的技术措施随着高炉大型化和富氧喷煤技术的广泛应用，广大炼铁工作者和炼焦工作者对采用新技术的高炉所需焦炭质量逐渐取得共识，这些目标至少应当包括低灰、低硫、低水分、更高的冷热态机械强度和更低的热反应性。1 提高焦炭质量的技术措施在原料的选择与预处理阶段，提高焦炭质量的技术措施有：合理选择炼焦煤基地和配煤方案， 煤料捣固，型煤压块，煤调湿， 选择粉碎， 配添加物等。在焦炉加工工艺阶段提高焦炭质量的技术措施有：焦炉大型化， 增加焦炉炭化室宽度，降低结焦速度或焖炉等。在焦炭的后处理阶段提高焦炭质量的技术措施有：千法熄焦(英文缩写CDQ)，新型湿法熄焦，焦炭整粒等。2 原理分析如上所述，在焦炭生产的各个环节中。提高焦炭质量的技术措施很多。但按基本原理进行分类主要有如下4个方面：增大装炉煤的散密度，改善煤的性质，改进炼焦工艺，改进焦炭后处理工艺。下面分别对这些基本原理进行分析。21 增大装炉煤散密度在上述提高焦炭质量的技术措施中煤料捣固、型煤压块、煤调湿和加高加宽炭化室都是通过增大装炉煤散密度来提高焦炭质量的。显而易见，煤料捣固、型煤压块可以提高装炉煤散密度。而煤调湿通过降低装炉煤水分、提高装炉煤的流动性提高装炉煤散密度。炭化室加高则装炉煤的“自由下落”时间延长、动能增加，装炉煤散密度因而增加而炭化室加宽则可相对减少炭化室墙对装炉煤的“边壁效应”增加装炉煤散密度。炼焦过程中煤颗粒之间发生表面粘结和界面反应。装炉煤散密度大。则单位容积内热态煤颗粒之间的接触点多，热解液相产物和气相产物多膨胀压力大，这有利于表面粘结和界面反应。所以增大装炉煤散密度可以改善焦炭气孔结构。提高焦炭质量。随着粘结性提高煤料结焦过程中的收缩应力加大，因此对于粘结性较好的配煤，所得焦炭裂纹增加，块度和抗碎强度反而下降。因此通过增加装炉煤散密度来提高焦炭质量主要适用于粘结性较差的、气煤较多的配合煤料。据相关的试验研究。对粘结性偏低的配合煤料，随着装炉煤散密度的增加，焦炭的M增加、M 。降低，强度的改善几乎成线性关系。对于粘结性偏低的配合煤料。增加装炉煤散密度可以提高焦炭质量而在焦炭质量一定的情况下。提高装炉煤散密度，可以多配弱粘结性的气煤扩大煤料的使用范围。这一点在我国主焦煤越来越紧缺的情况下，其经济性是显而易见的。22 改善配合煤的性质在上述提高焦炭质量的技术措施中合理配煤、选择粉碎和配添加物，都是通过改善配合煤的性质来提高焦炭质量的。配合煤的性质是决定焦炭质量的内在因素。而改善配合煤的性质也就是提高焦炭质量的最直接最有效的技术措施。要改善配合煤的性质，就必须依据焦炭质量的目标要求，选择恰当的配煤指标。而配煤指标的选择依据于相关的理论研究，例如，运用煤岩学指导炼焦的理论研究。焦炭强度预测的理论研究以及焦炭的宏观和微观性质、冷态和热态强度以及新的成焦理论的研究等。23 改善炼焦工艺在上述提高焦炭质量的技术措施中降低结焦速度或焖炉以及干熄焦都是通过改善炼焦工艺来提高焦炭质量的。选择合适的结焦速度是确定炼焦工艺的很重要的一个方面之所以把干熄焦也归类到改善炼焦工艺之中是由于干熄焦时焦炭要在于熄炉预存段停留 段时问，这就相当于l 000C(50cc)的焦炭在干熄炉中“焖”了一段时间，起到了炼焦过程中的“焖炉” 的作用。所谓炼焦就是装炉煤(即配合煤)经过高温干馏转化为焦炭、焦炉煤气和化学产品的工艺过程。因此。炼焦工艺是决定焦炭质量的非常重要的因素，根据装炉煤的性质确定恰当的炼焦工艺，例如结焦速度是提高焦炭质量的重要技术措施。塑性成焦理论告诉我们，炼焦煤高温干馏经过胶质体阶段而转化成焦炭。炼焦煤加热时，其有机质经过热分解和缩聚等一系列化学反应，通过胶质体阶段(也称塑性阶段)，发生粘结和固化而形成半焦。半焦进一步热缩聚，生成焦炭。由于成焦过程中半焦和焦炭内各点的温度和升温速度不同致使各点的收缩量不同，因而产生内应力。当内应力超过半焦和焦炭物质的强度时就会形成裂纹。焦炭裂纹的多少是影响焦炭机械强度的很重要的因素。由上述成焦机理可知，焦炭产生裂纹是不可避免的，但可以根据煤的性质，确定合理的结焦速度来减少裂纹的产生，提高焦炭质量。例如，对于粘结性较好的煤我们就可以适当降低结焦速度，使炼焦煤在半焦收缩阶段的收缩速度变慢、内应力变小，因而使焦炭的原生裂纹变少，来达到提高焦炭质量的目的。煤料结焦的热量是通过两侧炉墙提供的，热量从两侧传向炭化室中心。因此，结焦过程是从两侧炭化室墙面开始逐渐移向炭化室中心的层状结焦过程。该结焦过程决定了当炉内焦炭达到焦饼成熟标志即其中心温度达到1 000C(50)时，焦饼内部的温度场是不均匀的。焦饼宽向(即从炭化室墙面到炭化室墙面)和长向(机焦侧方向)的成熟程度也是不一致的。如果在这个时候结束炼焦，则推出炭化室的焦饼的“结焦”时间相对短的部分如焦饼中心或机焦侧炉头部分就可能不成熟、出现生焦。因此针对这种结焦特性，在焦饼中心温度达到l 000 (5O)时，再设置一段“焖炉” 时间，使焦饼的温度场尽可能达到均匀，使焦炭的机械和物理化学性质发生改变，使可能存在的生焦成熟。这就是焦炉延长结焦时间即焖炉和干熄焦的焦炭在预存室中停留115h可以提高焦炭质量的基本原理。24 改善焦炭的后处理工艺在上述提高焦炭质量的技术措施中新型湿法熄焦、焦炭整粒和干熄焦都是通过改善焦炭的后处理工艺来提高焦炭质量的。新型湿法熄焦除了能够降低焦炭水分外，还因为它采用大水流熄焦，使焦炭处于“沸腾”状态因而具有焦炭整粒功能，而焦炭整粒就是使焦炭的潜在缺陷提前释放，以稳定的粒度进入高炉。在炼焦煤及炼焦工艺相同的条件下熄焦方式对焦炭的微孔结构具有明显的影响。在熄焦过程中，熄焦水喷洒在赤热的红焦上。焦块骤然冷却收缩，使焦炭的内应力骤增，产生大量的裂纹，形成较多的微孔。此外，在湿熄焦过程中，部分水蒸汽与红焦发生气化反应，也生成一些微小的孔洞。而干熄焦是通过惰性气体与红热焦炭换热来熄灭焦炭的，焦炭的降温速度非常缓慢(一般长达约2h，远远大于湿法熄焦的15min)，因此，焦炭内部因干熄焦而产生的热应力非常小焦炭因此而产生的裂纹和破坏也就非常少对焦炭微孔结构的分析结果表明。干熄焦炭的微孔数量少于湿熄焦炭，而且微孔的平均孔径也远远大于湿熄焦炭。干熄焦炭的总表面积显著小于湿熄焦炭，是干熄焦改善焦炭热态性质降低反应性(CRI)、提高反应后强度(CSR)的主要原因。此外，干熄焦焦炭通过多次倒运以及焦炭在=f：熄槽中从上而下的运动过程中焦炭之间相互碰撞和摩擦，相当于受到