提高捣固式焦炉焦炭质量的途径

1、提高捣固式焦炉焦炭质量的途径张作理，李秀艳（青岛钢铁集团 兖州焦化厂，山东 兖州 272117）摘 要：为提高捣固式焦炉的焦炭质量，结合生产实际，采取了延长捣固时间、增加煤饼堆比重、提高加热速度及保持适当集气管压力的措施，改善了入炉煤料的粘结性，从而提高了焦炭质量。对于焖炉期较长的炭化室，关闭上升管翻板有利于保证焦炭质量。关键词：捣固式焦炉；焦炭质量；捣固时间；煤料；粘结性中图分类号：TQ520.6 文献标识码：B 文章编号：1004-4620（2007）06-0082-021 前 言我国焦炭市场自2006年底开始转暖，焦化企业已实现扭亏为盈。但我国焦炭产能过剩，炼焦煤及运输价格持续走高，炼焦

2、企业利润空间有限。优化配煤方案，降低原料煤成本及焦炭生产成本，提高焦炭和焦化产品质量是每个企业研究的课题。根据煤的粘结成焦机理，煤生成焦炭要经历两个非常重要的阶段，即粘结阶段和固化成焦阶段。在粘结阶段，煤经热解生成气、液、固三相的混合物即胶质体，未软化的煤粒、惰性组分、矿物质被胶质体中的液相产物浸润、填充它们之间的间隙，从而形成一个整体。在粘结阶段，胶质体的性质、数量决定了煤粒之间粘结的紧密程度，对焦炭孔孢结构有决定性的影响。在固化成焦阶段，随着温度的升高，胶质体继续分解、缩聚逐渐固化形成半焦，半焦继续进行热分解和缩聚，放出气体，质量减轻、体积收缩、焦质致密、产生裂纹形成焦炭。在固化成焦阶段，

3、体积收缩的剧烈程度以及焦质的致密程度决定了焦炭的块度及机械强度1。因此，从煤的粘结成焦机理来看，要生产优质的焦炭，入炉煤具有良好的粘结性是前提。减少优质炼焦肥煤、焦煤的配入，增加弱粘结性气煤、瘦煤的配入，是我国配煤炼焦的基本原则之一，既合理利用了我国炼焦煤资源，又降低了炼焦原料煤成本。这样，在考虑提高焦炭质量时，首先要从改善入炉煤的粘结性入手。从前期青钢兖州焦化厂焦炭质量恶化的情况来看，主要是焦炭中各组分之间的界面结合不好、粘结松散，未形成均一的彼此结合紧密的整体。这也说明提高焦炭质量首要的是改善煤料的粘结性。 22 提高焦炭质量的措施2.1 延长捣固时间延长捣固时间，可提高煤饼堆比重，入炉煤

4、堆比重增加后，煤粒之间间隙减小、接触致密，填充煤粒间隙所需的胶质体液相产物将会减小，可以用较少的胶质体液相产物均匀分布在煤粒表面上，在煤粒之间形成较强的界面结合，或者在胶质体液相产物量一定的情况下，会填充更多的煤粒间隙、粘结更多的煤粒和惰性物质，增加弱粘结性煤的配入。另外，堆比重增加将使煤饼更致密，生成的胶质体中的气态物质不易析出，增加了胶质体内的膨胀压力，迫使软化变形的煤粒更加靠拢，增加了变形煤粒的接触面积。气体在胶质体内停留的时间延长，气体中带原子团或热分解的中间产物有更充足的时间相互作用，有可能生成稳定的、分子量适中的液相物质。这样，胶质体不仅数量增加，而且变得稳定，因此增加堆比重能够改

5、善煤料的粘结性。 在捣固设备一定的情况下，只能靠延长捣固时间来增加煤饼的堆比重。在生产实践中，将捣固时间由原来的8 min延长到12 min，或者保持锤数×时间为110锤·min，同时优化了捣固程序，在保证煤饼稳定性的前提下，减小煤饼高向堆比重的差异，使焦炭质量更均一。 从生产实践来看，捣固时间由8 min延长到12 min后，焦炭抗碎强度M25提高1%2，耐磨强度M10改善1%1.5，堆比重的增加对提高焦炭质量效果明显。当然，在入炉煤堆比重提高后，在保持焦炭质量不变的情况下，可以多配入弱粘结性的气煤和瘦煤（或无烟煤、焦粉等瘦化剂），从而进一步降低生产原料煤成本。2.2 提

6、高加热速度提高加热速度可以增加胶质体的温度间隔，一方面胶质体生成的初期热分解速度大于缩聚速度，使生成的胶质体中液相产物量增加；胶质体的粘度减小、流动度增加，液相产物更易填充煤粒间隙；气态物质来不及析出，增加了胶质体的膨胀压力，使煤粒粘结更加紧密，焦炭结构更均匀。另一方面，胶质体温度间隔变宽后，配合煤中各单种煤的胶质体软化区间和温度间隔能较好地搭接，胶质层彼此重叠程度变大，在较大的温度范围内煤料处于塑性状态，从而改善了入炉煤的粘结性。提高加热速度，就要增加焦炉供热量，在结焦时间较长的情况下，势必要引起炉温过度升高。解决这个问题的有效方法是采用程序加热，即保持加热煤气主管压力比正常压力高50 Pa

7、左右，在装煤后，供给两侧燃烧室较多热量（加减旋塞全开），保证煤料干燥、热解、粘结所需热量，提高粘结阶段的加热速度（升温速度）；在炭化室中心部位煤料全部变成半焦后，炭化室所需热量降低、炉温升高，特别是在结焦后期，炉温升高非常明显，必须减少两侧燃烧室煤气量（关小加减旋塞）；但在推焦前适当保持较高的炉温有利于炉墙蓄热，装煤后有较高的加热速度。就目前焦炉加热煤气量的控制手段，对炉温控制的精度很差，而且需频繁开关加减旋塞，这就需要高素质的职工队伍，加强管理，增加责任心，加减旋塞开关要及时，否则将出现高温事故影响炉体结构，或事与愿违，出现低温，严重影响焦炭质量。实行程序加热必须建立严格的炉温测调制度。对加

8、减旋塞的开关进行严格登记，并经常检查开关的实际情况，确保粘结阶段有较高的加热速度，又使炉温得到有效监控，避免出现高温或低温事故。在长结焦时间的生产情况下，可以采用提高加热速度的方法来改善入炉煤粘结性，进而提高焦炭质量。对于在设计结焦时间下运行的焦炉，因程序加热操作困难，不宜采用此法。2.3 保持适当的集气管压力集气管压力提高后将使炭化室内压力增加，煤热解时产生的气体析出速度减缓，气体在胶质体内的停留时间延长，不仅有利于胶质体的生成，还将增加膨胀压力，使煤粒接触更紧密，有利于改善煤料粘结性。集气管压力的提高，将增加荒煤气在炭化室的停留时间，化产品二次裂解反应增加，对苯族烃的回收有一定影响，在焦化

9、产品市场看好的情况下是不利的。但是在结焦时间较长的情况下，焦炭成熟后的焖炉时间较长，此时煤气量很小，需要较高的集气管压力才能保证炭化室底部压力为正压。因此，保持较高的集气管压力也是确保焦炭焖炉期炭化室底部压力为正压（5 Pa）的需要。在结焦时间很长，焖炉期较长的生产过程中，焦炭成熟后的焖炉期，煤气发生量非常小，炭化室底部压力对集气管压力的波动非常敏感，集气管内的荒煤气可能倒流进入炉顶空间，这种情况对焦炭、化产品质量、产量都有很大影响。如果关闭处于焖炉期炉室上升管翻板，隔断炭化室与集气管连通，即可消除集气管压力波动对炭化室底部压力的影响，避免荒煤气倒流进入炉顶空间。这样既减少了荒煤气不必要的损失，又能保证焦炭质量、减少石墨在焦炭上过度沉积。经过实际测量，关闭上升管翻板后，炭化室的底部压力能够保持正压（5 Pa），避免了空气进入炭化室