2010第四届焦化年会论文集 (9)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 91 40验焦炉在预测焦炭质量中的应用 杨 扬 1杨 逸 2（ 0300242； 【 摘 要 】 本文介绍了煤岩学在炼焦配煤技术上的应用，阐述了煤岩配煤的基本原理及发展趋势， 介绍了 40验焦炉，分析和比较了 不同炉型 试验焦炉 的优缺点 ，指出 40验焦炉进行配煤炼焦的研究方向为开展焦炭的显微组织构成、碱金属的影响、焦炭反应性及反应后强度的相关实验研究，同时也应重视开发混煤组成及煤岩组成的自动识别技术 。 【 关键词】 煤岩学 显微组分 试验焦炉 焦炭质量 焦炭质量的预测与控制一直是焦化行业非常关注的问题，对于焦化企业稳定焦炭质量、控制原料成本，扩展炼焦原料煤范围、制定合理的炼焦配煤方案都有非常重要的意义。利用煤岩学方法来预测焦炭质量指导配煤是近十年来焦化行业中的一项重大科技成果，该方法通过对煤中显微组分和反射率的测定可以来鉴定煤质，控制来煤质量，且还可以用来解释炼焦生产中的一些反常现象，因而煤岩学方法指导配煤炼焦得到了广泛的应用 1， 2。 太原煤气化公司焦化厂是我国最早进行以煤岩学的方法指导配煤炼焦的企业之一。早在上世纪 80 年代末期，该厂就开始了 20 公斤小焦炉炼焦试验，为指导焦化厂生产实践提供了宝贵的理论依据。随着炼焦技术的发展及钢铁产业对焦炭质量要求日益提高，我公司焦化厂于 2008年开始，利用 40 公斤小焦炉开展了配煤炼焦试验的研究。 岩学基本观点 目前国内外许多机构提出的煤岩配煤由于突破了传统煤分类的概念，从煤成因、变质程度和显微组分的层次表征煤在炼焦过程中的熔融、黏结活性，受到了煤焦技术人员的重视。煤岩学的观点认为 3：煤是一种复杂的有机物质混合体，各部分有机物的性质不同，它们在炼焦过程中的作用也 不同，为了便于应用，把煤中的各组分在加热过程中能熔融并产生活性键的成分称为有粘结性的活性组分，不能熔融没有粘结性的称为惰性组分；不同煤化程度的煤中各活性组分的质量差别很大，但活性组分中镜质组占绝大多数，镜质组反射率能综合地反应煤的化学结构，且随着变质程度的加深有规律的变化并易于分辨，所以通过镜质组反射率分布图来对炼焦煤性质进行表征；惰性组分与活性组分一样，同样是炼焦过程中不可缺少的成分，缺少或过剩都会对成焦不利，影响焦炭质量，因此所有的配煤方案实际上是不同活性成分与惰性成分的组合；在成焦过程中，煤粒间 通过界面反应、键合连接在一起，煤颗粒内外同时发生裂解和缩聚反应，产生的分解产物沿煤粒接触表面相互扩散，经进一步缩聚作用形成焦块而并没有相互熔融称为均匀物质，因此炼焦过程是一个复杂的物理化学过程。 岩学预测焦炭质量的几种方法 通过几十年发展 ,通过煤岩参数才预测焦炭质量的方法 不断充实和完善 ,一些研究院所和生产厂家建立了数种有代表性的煤岩配煤系统或数学模型 ,有的已取得较理想结果。 煤岩学预测焦炭质量主要有以下几个方面： 过各煤岩组分的含量来进行预测 主要原理是按结焦性把煤岩组分分为 活性 组分和 惰性 组分两大类，通过对各显微组分定量分析，得出配合煤中实际的惰性组分含量与活性组分之间的比例关系与最佳惰性组分含量比来进行预测。 活性 组分 =镜质组 +壳质组 +1/3半镜质组 惰性 组分 =丝质组 +2/3半镜质组 +矿物组 过镜质组反射率为基础预测焦炭质量 (1)镜质组反射率 通过进行单种煤和配煤炼焦实验，对数据筛选拟合得到同类型焦炭质量预测模型，得到实用预测模型： 2)镜质组反射率 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 92 通过以镜质组反射率 R (3)镜质组反射率 通过以镜质组反射率 R (4)镜质组反射率 容惰能力预测法 以镜质组反射率 R 惰性 组分含量 容惰能力 1010=验焦炉简介 我公司焦化厂 2008年从北京煤炭科学研究院引进了 0试验焦炉是在分析、比较和总结国内外各种类型小焦炉的基础上自主开发、设计而成，它克服了国内小焦炉的不足之处，吸收了国外小焦炉的优点，是目前国内理想的最新一代试验焦炉。该试验焦炉可用于 进行配煤炼焦试验、验证配煤方案、预测焦炭强度等方面的研究 ，进而应用于合理地选择炼焦用煤、提高焦炭质量、降低生产成本，从而 指导生产 实践。 厂选用 40目前国内外主要采用的半工业性炼焦试验焦炉最大装载量有 2040200 采用 20对各种煤及不同的配合煤具有一定的区分能力，试验结果的重现性好。但是 200资大 (200万元左右 )，备样困难，试验周期长，不便于对大量配煤方案进行优选比较。 科研单位常采用的 20验焦炉，则存在加热速度较快，试验误差较大的缺点，其测量值与生产数据比较，有时甚至会得出相反的结果。 相比较而言， 40炉墙抗急冷急热性好， 试验可比性较好，兼顾了用煤量小、 操作方便、对生产焦炉的模拟性好等优势，同时还具有 先进的微机监控和配煤管理系统，控温系统配置精良，控温精度高的优点， 是国内试验焦炉的主流装备，因而我厂最终选用该炉型焦炉进行配煤炼焦试验的研究。 0要尺寸 (长 X宽 外形 :254025403326化室 :480400480 加热和温度控制系统 实验焦炉最高操作温度为 1300，额定功率为 30化室加热元件为 12 根直径 18/500/350 的硅碳棒，从碳化室两侧进行加热 ，采用 艺参数 10%； 85%； 干基 ):400%水分煤为 40 1050； 18小时 (正常情况下 )； 950。 匹配的转鼓试验机参数 转鼓内径 1000鼓内部长度 250鼓焦炭 速 20r/次试验转鼓转数 100。 用 40在备煤和炼焦 工艺固定的条件下，焦炭质量决定于配煤质量，炼焦配煤所衍生的各种焦炭显微结构组成将直接决定焦炭的质量 4,5。通过研究 40合煤的常规煤质指标，分析各类炼焦煤的结焦性与其岩相组成的关系，初步建立煤岩配煤预测焦炭质量关系模型， 找到小焦炉与生产焦炉之间的关联， 即 两种焦炭抗碎强度 10，以及 最终得到最优化的配煤方案，实现用研究煤和焦炭的岩相分析来指导生产实践中的配煤2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 93 炼焦，达到炼焦煤资源达到合理利用，生产出成本低 、质量好的焦炭的最终目标。 焦炭结构是决定焦炭质量的主要影响因素，而在炼焦工艺固定的情况下焦炭的显微结构组成主要受配合煤的显微成分及变质程度的影响。所以我们应从全面深入掌握炼焦煤和焦炭的性质入手，分析原配煤技术的不足，利用现有科技手段，通过开展焦炭的显微组织构成、碱金属的影响、焦炭反应性及反应后强度的相关实验研究，进一步改进配煤技术，优化焦炉操作，提高焦炭质量。 目前利用试验焦炉指导生产存在的主要问题在于，大多数情况下小焦炉炼焦试验只作为对生产配比的初步验证，没有与煤岩测试有机结合，使得试验焦炉焦 炭质量与生产焦炉焦炭质量关系不确定，没有能充分发挥试验焦炉的作用。此外吸收近年来图像分析技术的成果，结合焦化生产实际情况，开发混煤组成及煤岩组成的自动识别技术，有利于提高测试精度，使测试结果能够服务生产，是一项迫切需要开展的工作。 参考文献 1杨永珍 ， 煤岩配煤技术的发展与现状 J， 煤化工， 2004， 3： 6