- - - 浅析焦炭强度的影响因素
杜为民
汝州天瑞煤焦化有限公司
2014年10月20日
浅析焦炭强度的影响因素
杜为民(汝州天瑞煤焦化有限公司467535)
摘要：焦炭质量受配合煤原料性质和炼焦工艺的影响。
在制定配煤方案时,可以V-G作为主要参数,综合平衡V、G、Y、X等参数的影响，同时应严格控制入炉煤粒度、水分、堆比重、干馏温度等工艺指标,以改善焦炭物理性能。
关键词：焦炭配煤参数
汝州天瑞煤焦化有限公司年产焦炭100万吨，中冶焦耐设计大型捣固式焦炉，2011年12月开工，2013年8月投产。
炼焦用煤由于受多种因素影响，煤种不固定，储煤量不稳定。
煤种有平顶山张村主焦煤、瘦焦煤、瘦煤等；三门峡中硫主焦；山西高硫气肥煤、瘦焦煤等；陕西黄陵1/2中粘煤、1/3焦煤等。
根据公司实际情况基本以张村主焦煤为主再辅以其它煤种进行配煤。
通过一年来的生产实践，就配合煤V、G、Y、X等参数对焦炭质量的影响做一分析供大家赏析。
一、生产状况
1、煤质特点
2、几组生产数据2.1配合煤煤岩分析：
2.2配合煤煤岩分析：
2.3配合煤煤岩分析：
28.41 83 30.8 17.5 87.6 71.4 1.16 85.2 5.3 31.9 60.2 27.98 83 88.6 71.6 1.23 82.9 5.9 29.9 63.4 27.38 84 87.7 72.5 1.15 85.6 4.8
27.46 82 88.3 71 1.23 84.8 4.6
二、分析
要达到提高焦炭质量,可以从结焦机理等方面寻找途径。
从结焦机理看,在干馏过程中煤质软化→熔融→膨胀→固化→收缩→成焦这一过程是必经的。
在这一过程中,只要配合煤具有良好的熔融性、黏结性,使固体物质空隙填满,固、液体物质充分附着,是可以提高焦炭强度的。
因此从生产试验结果可以看出,配合煤性质是影响焦炭质量的主要因素,是基础。
只有合理调节配合煤质量才可得到需要的焦炭质量。
1、影响焦炭质量的煤质因素
1.1 配合煤煤化程度参数
代表煤化程度的指标有挥发分Vdaf和镜煤平均最大反射率Rmax。
二者之间存在明显线性相关关系,其关系式为:
Rmax= 2.35 - 0.041Vdaf
挥发分容易测定,且可按加成性计算，因此只需对挥发分重点分析。
在成焦过程中,挥发分Vdaf与收缩度α呈正相关系数,如图1所示。
图1 挥发分与收缩系数关系
挥发分对焦炭质量的主要影响是:
(1)挥发分过高,收缩度大,易造成焦炭平均粒度呈条状减小;抗碎强度降低;焦炭气孔壁薄,气孔率增大。
(2)挥发分偏低,收缩度小,易造成炉墙压力增大,还可能造成难推焦,损坏焦炉设备。
因此,在配煤中挥发分应作为重要参数调控。
配合煤挥发分Vdaf一般控制25%～28.5%较为适宜。
见表1
表1 部分配合煤Vdaf与焦炭强度生产数据对比。
Vdaf % M40
%
M10
%
CRI%
CSR
%
Vdaf%
M40
%
M25
%
M10
%
CRI%
CSR
%
25.10 83.1 6.6 27.15 84.3 4.4 33.2 58.3 25.06 85.7 5.7 32.5 57.9 27.18 94.0 3.6
25.22 84.7 5.9 28.14 93.7 3.8
26.52 82.4 4.9 33.9 56.6 28.44 94.0 4.1 32.9 57.8
27.07 83.9 5.1 32.3 58.3 27.66 83.9 6.4 32.6 56.6
1.2 配合煤黏结性参数
黏结性是煤在隔绝空气条件下加热时,形成具有可塑性的胶质体,黏结本身或外加惰性物质的能力。
它是炼焦用煤的重要工艺性质。
煤料的黏结性指标是影响焦炭强度的重要因素。
黏结性的好坏取决于煤热分解过程中形成的胶质体的数量和质量。
生产上,我们可以根据胶质体的数量和性质、煤黏结惰性物料能力的强弱及焦块的外形测量煤的黏结性。
表征配合煤黏结性的指标主要有奥亚膨胀度bt、流动度MF和胶质层厚度Y 等。
在配合煤中由于各单种煤煤化程度区间不同,其塑性温度区间也不同,这就使不同配合煤具有不同膨胀度和流动度,且配合煤的膨胀度、流动度不具有可加成性,配煤时需要实际测定。
膨胀度、流动度表征了煤质中活性物的含量和性质,其量值大小对焦炭强度存在影响。
因其测定较复杂,不将其作为主要参数控制。
但一般配合煤应控制奥亚膨胀度指标bt≥50%。
膨胀度b不小于50%。
胶质层厚度Y较直观地表征了配合煤中胶质体的含量。
要炼制好的焦炭首先需要有足够量的胶质体来充分浸润、粘结煤中固化物质。
但胶质体过量,会影响结焦过程中挥发物的溢出,而影响焦炭质量。
因此在配煤时应合理控制Y值。
但因Y值只反映胶质体的含量而不反映其性质,相同Y值的不同配煤会形成不同强度的焦炭,因此应将Y值作为配煤中的重要参数而不作为预测强度的主要参数。
生产实验证明Y值对于配合煤具有可加成性。
根据我公司生产情况当Y值控制在15～18mm的范围内合理调整配煤方案则可有效控制焦炭强度。
见表2
表2 配合煤指标
表3 对应焦炭质量
1.3 配合煤结焦性参数
粘结指数G表征了煤的粘结能力,同时又反映了煤的结焦性能,要炼制高强度的焦炭必须有足够的G值,而过高的G值又会造成焦炭变脆,强度降低。
因此,在配煤中应将G值作为重要参数加以控制。
根据我公司生产情况一般控制G在75～85。
2、影响焦炭质量的工艺因素
2.1 装炉煤堆比重
入炉煤堆比重是影响焦炭气孔率的显见因素。
根据我公司生产情况一般控制在湿基1.05～1.10t/m3。
2.2 入炉煤水份
入炉煤水份对焦炭强度、气孔率都有影响,一是影响入炉煤堆比重。
水份增
大,堆比重减小;二是影响焦炉温度。
水份高不仅影响炭化室焦炭成熟时间,更重要的是由于其蒸发大量吸热的过程造成相邻炭化室炉温波动,影响其焦炭的收缩和成焦。
造成视密度降低和气孔率增大。
同时水分过高或过低对捣固煤饼成型也有较大影响。
通过一年多的生产我公司入炉煤水份较为合适的控制范围一般在13.0～14.5%。
2.3 装炉煤的粒度
要炼制合格焦炭,应考虑配合煤原料的不同性质,对其粒度区别控制。
以利于其被活性物浸润、吸附和粘结。
我公司采用选择性破碎技术预粉碎及混粉碎。
对于难粉碎的煤如瘦煤、气煤、1/2中粘煤等进行预粉碎,细度控制在<3mm：88±2%，<1mm ：68±2%。
而对于粘结性、流动性好的原料如肥煤、主焦等细度控制可相对宽松,以利于其流动性、粘结性的发挥。
我公司配合煤粉碎细度控制<3mm：88±2%，<1mm：70±2%。
见前生产数据表。
三、结论
捣固焦炉炼制焦炭的质量,一方面取决于配合煤原料的性质,另一方面取决于炼焦工艺管理。
配合煤方面,在多重煤质参数中,V、G、Y等项参数是重要影响因素。
几项参数均对焦炭强度产生影响,且因素间存在相互影响和制约关系。
配煤时可以V-G作为主要参数,同时兼顾其它重要参数,使之达到综合平衡,则可制定出适宜的配煤方案;炼焦工艺管理方面,入炉煤粒度、水份、堆比重等工艺指标对焦炭块度和强度等都有重要影响,必须严格控制。
实践证明,只要合理调节配合煤参数,严格控制炼焦过程的工艺指标,可以有效改善焦炭物理性能,生产出优质焦炭。