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炼焦煤配煤技术概述黑龙江精煤能源集团质检部2012年9月29日目录一、炼焦煤源分布二、炼焦煤相关知识1、配煤炼焦的定义2、配煤炼焦的意义3、配煤炼焦的原理4、配煤炼焦的优点三、炼焦配煤方案的制定及设计相关指标四、炼焦煤配煤方法五、焦化工艺流程1、备煤工艺2、炼焦工艺3、化产工艺六、各主流焦化厂（钢厂）的配煤结构七、各主流焦化厂（钢厂）的年预计用煤量一、炼焦煤资源分布中国煤炭资源北多南少，西多东少，煤炭资源的分布与消费区分布极不协调。从煤炭资源的分布区域看，华北地区最多，占全国保有储量的49.25%，其次为西北地区占全国的30.39%，依次为西南地区占8.64%，华东地区5.7%，中南地区占3.06%，东北地区占2.97%。按省、市、自治区计算，山西、内蒙、陕西、新疆、贵州和宁夏6省区最多，这6省的保有储量约占全国的81.6%。从各大行政区内部看，煤炭资源分布也不平衡，如华东地区的煤炭资源储量的87%集中在安徽、山东，而工业主要在以上海为中心的长江三角洲地区；中南地区煤炭资源的72%集中在河南，而工业主要在武汉和珠江三角洲地区；西南煤炭资源的67%集中在贵州，而工业主要在四川；东北地区相对好一些，但也有52%的煤炭资源集中在北部虽然我国煤炭资源比较丰富，但炼焦煤资源相对较少，主焦煤资源不足，强粘结性煤稀缺，而且分布不均匀。我国主要炼焦煤类占20.43%，包括气煤(占9.76%)，肥煤(占5.03%)，焦煤(占2.94%)，瘦煤(占2.70%)。四种主要的炼焦煤中，作为重要炼焦煤的主焦煤、瘦煤和肥煤的一半储量集中在山西省，而拥有大型钢铁企业的华东、中南、东北地区，炼焦煤很少。在东北地区，钢铁工业在辽宁，炼焦煤大多在黑龙江；西南地区，钢铁工业在四川，而炼焦煤主要集中在贵州。二、炼焦煤相关知识1、配煤的定义配煤作为炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源等方面都有重要的意义。2、配煤意义中国炼焦煤的产量较多，约占全国原煤总产量的40%以上，煤种也比较齐全，但中国煤炭的储量中，炼焦用煤只占27%，在炼焦煤资源中高挥发分、粘结性中等的1/3焦煤和气煤约占45%，中等挥发分、粘结性较好的烟煤如焦煤、肥煤约占21%，和15%,低挥发分的瘦煤及贫瘦煤也只占20%左右。由此资源特点可以看出，在炼焦用煤中，黏结性好的焦煤、肥煤资源比例较少、必须采用配煤的方法和多用气煤1/3焦煤的技术，扩大炼焦煤的资源。在炼焦技术上、大多数炼焦用的单独焦煤都不能练出符合高炉对焦炭强度和质量要求的焦炭，而粘结性较好的主焦煤即使能单独练出强度合格的焦炭，但是由于在炼焦过程中药产生较强的膨胀压力，而影响焦炉的寿命或造成难推焦等问题，而肥煤虽有较强的粘结性，单单独炼焦时、练成的焦炭易形成部分的蜂窝焦而影响焦炭的强度，因此在炼焦的生产上都不能用单种煤炼焦，而是将几种类别的炼焦配合使用，发挥各类煤在炼焦时的特点、扬长避短、优势互补、从而以经济合理的配煤方案练出质量符合的焦炭。中国炼焦用煤的焦煤、肥煤虽然粘结性结焦性较好，但是这两类煤质中国一般都属于较难洗选的煤、洗精煤的灰分高、硫高、使用其用量受到一定的限制，而中国所产的气煤和弱粘煤在炼焦中虽然粘结性较差，但它们已选，灰低、硫低，其资源又丰富，储存量大，产量高、煤价相对较低，因而在炼焦煤中，在一定的比例的焦煤和肥煤基础上配入适量的气煤和弱粘煤，因其挥发分高、收缩度大，便于推焦，而煤气焦化产品回收也多。所以、配煤主要是改善了焦炭的质量、优化生降低成本。3、配煤炼焦的原理配煤的结焦性取决于各配入煤种的性质及其配入的比例，不同牌号的煤各有其特点，他们在配煤中所起作用不同，如果配煤方案合理，就能充分发挥各种煤的特点、提高焦炭的质量。例如：气煤和1/3焦煤的结焦性比焦煤和肥煤差，但是其膨胀压力小、收缩大、挥发分高、在单独炼焦时、因收缩使焦炭的纵裂纹增多，降低焦炭的块度，但在配煤中，他又起到减少膨胀压力、增加收缩、使推焦顺利及增加化学产品的煤气的作用。又如瘦煤粘结性较差，单独炼焦时焦炭的耐磨性差，但是其收缩裂纹少，在配煤中配入瘦煤、可以提高焦炭的块度。焦煤的结焦性最好，但部分焦煤灰分较高，若配入一些低灰、低硫气煤，就可以克服这一缺点。因此、从配煤的角度上老看，各种煤结焦的特点发生转化，只要处理合理的合适，就可以发挥各种单种煤的有点，并克服其缺点。生产出满足大、中、小型高炉所需要的焦炭。配煤的原理却不外乎胶质层重叠原理、互换性原理、共炭化原理这三种。（1)胶质层重叠原理要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。其中典型的方法是“J法”配煤技术。“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。（2）互换性配煤原理焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%～5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。（3）共炭化原理煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油﹑塑料类﹑橡胶类﹑沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。国外Collin在400℃下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱粘结煤共焦化能提高其结焦性；乌克兰的研究工作则是利用配煤同塑脂废料共焦化，由于芳香结构的有机物对配煤的结焦性具有良好的影响，所得焦炭强度得以提高，并获得贵重的化学产品。国内中国科学院山西煤炭化学研究所李保庆等利用10g固定床反应器研究废塑料与煤共焦化特性。试验结果表明，当废塑料添加量不超过5%时，煤气产率增加，焦油收率提高，焦油中脂肪烃和甲基化芳香化合物明显增加，而半焦性质基本不受影响。研究认为，废塑料与煤共焦化技术可行。该所曾对几种沥青与重庆焦化渣用Corbett法进行了组成分析，研究表明，减压渣油和丙烷脱沥青饱和烃含量较高，沥青质很少，作为改质剂性能较差。热裂化渣油和乙烯焦油含有相当高的芳烃与沥青，QI少，因此作为改质剂性能较好。煤焦油沥青具有较高的芳香性能，因此溶剂性能较好，但QI含量高，对焦油过程中间相发展不利。4、炼焦配煤的优点⑴节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤源。⑵充分利用各种煤的结焦特性取长补短，改善冶金焦炭质量。⑶合理利用煤炭资源，在保证焦炭质量的前提下，增加炼焦化学产品的产率和炼焦煤气的发生量。⑷充分利用本地资源，因地制宜发展焦化企业。这些要求是互相联系的，要因时、因地、因条件而定，寻找切实可行的炼焦配煤方案。三、炼焦配煤方案的制定及设计相关指标1、炼焦配煤方案的制定为了保证焦炭的质量，有利于生产的操作，在确定配煤方案时，应考虑以下几项原则；1、保证练出的焦炭的质量符合要求。2、在焦炉内不产生较大的膨胀压力，以免损坏炉体和造成推焦困难；3、充分利用本地资源，可起到运输合理和降低产品成本之功效；4、在保证焦炭强度的情况下，尽可能增加化学产品的产率（即配煤挥发分尽量高一些）5、在保证焦炭质量的前提下，尽量节约使用焦煤等优质炼焦煤、尽可能的多配入气煤、1/3焦煤和黏结性较差的煤，以做到合理利用中国的煤炭资源。这些要求是互相联系的，要因时、因地、因条件而定，寻找切实可行的配煤炼焦方案。在确定配煤比例时，应根据本地区的具体条件，尽量做到就近用煤、尽量减少北煤南运、西煤冬运及对流、重复运输、尽可能缩短运输距离，以利于降低装炉煤的成本。同时，在保证焦炭质量的前提下，尽量节约使用焦煤、肥煤，多配入弱黏结性煤，此外在确定配煤比时，还应该考虑炉体的具体情况，回收车间的生产能力、备煤工序的设备情况。确定配煤比并没有一定公式，一般应遵循上述配煤原则，因地制宜，依据单种煤的结焦性，通过配煤小实验和中试、拟定初步的配煤方案，然后进行试生产，配合后的煤各项指标应满足焦炭对配煤指标的要求。2.煤炭的各项技术指标2、配煤方案设计相关指标配煤技术涉及煤的多项指标：配合煤灰分、硫分、挥发分和煤的成焦机理、结焦特性以及煤的岩相分析资料等。常用的评价炼焦煤的技术指标有：（1）灰分：Ad%煤种的杂质（2）挥发分：Vdaf%挥发成分含量（3）水分：Mt%煤的水分（4）胶质层：Ymm结焦性及粘结指数：G粘结性（5）试验焦炉：单种煤的炼焦功效（6）煤岩分析：岩相分析,鉴定混煤。（1）配合煤的灰分煤中灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，灰分是焦炭中的有害杂质，焦炭的灰分愈高，炼铁时焦炭及石灰石消耗量就增多，高炉的生产能力就要降低，同时灰分中的大颗粒在焦炭中形成裂纹中心，使焦炭的抗碎强度降低，也使焦炭的耐磨性变坏。所以配合煤的灰分应控制在一定范围之内。假设配合煤的结焦率为75%，而要求焦炭的灰分等于或小于12.5%，则配煤的灰分就不能大于9.4%。配合煤的灰分是根据各单种煤的灰分按加权平均计算的。如果在配合煤中使用了一两种灰分较高的精煤，则其余成分必须选配较低灰分的单种煤，才能保证焦炭的灰分符合要求。(2)、配合煤的硫分硫在煤中以黄铁矿、硫酸盐及硫的有机化合物三种形态存在。有机硫与煤中的有机物成化合状态存在，因此用洗选的办法不能把它除去。如果原煤中主要含有机硫，则洗选后精煤的含硫量往往会高于原煤的含硫量，在煤中黄铁矿的存在如果不是细分散的，用一般的洗煤法可以部分除去。硫酸盐硫在我国的一些煤中一般含量很低。炼焦时煤中硫残留在焦炭内的数量是因煤中硫的形态，煤中灰分成分等不同而有差异，但一般来说，焦炭硫分约为配合煤硫分的85-90%。随焦炭带入高炉中的硫占全部炉料中硫的大部分，为了保证生铁中的硫含量不超过标准，在高炉冶炼中就要控制炉渣碱度、渣铁比和炉温等，以使硫尽量转到炉渣中，这样就需额外增加熔剂和热量，有时还会影响高炉操作的稳定。因此炼焦配合煤的硫分应控制在规定的指标以下，以满足炼铁的要求。一般配煤炼焦中要求煤的硫的含量不超过1%，配煤中硫份取决于单种煤的硫份及配比。配合煤的硫分可以按加权平均计算。(3)、配合煤的挥发分配合煤的挥发分可根据单种煤的挥发分近似地按加权平均计算。在配合煤中配入的高挥发分煤的数量多，则炼焦煤气和化学产品的产率将增高。但大多数的高挥发分煤的结焦性低于中等挥发分煤，故它们的配用量过多会使焦炭质量下降。为了充分利用我国储量较多的高挥发分煤的资源，应在满足焦炭质量的前提下，多配高挥发分煤，尤其是炼制供中、小高炉用焦炭的配合煤更应该如此。目前，我国炼焦配煤中高挥发分煤的用量一般较高，有的焦化厂配合煤可燃基挥发分已达到34%。一般大、中高炉用焦的配合煤的可燃基挥发分则在28%-32%之间。(4)配合煤的胶质层胶质层最大厚度Y（毫米）是煤在胶质层测定仪中所测得的指标。一般它代表煤的粘结性、胶质体流动性、热稳定性及透气性等性质。配合煤必须具有适当的Y值才能在焦炉中炼出机械强度高的冶金焦炭。我国目前大、中高炉用焦的配合煤Y值大致在14-20毫米范围内。配合煤的胶质层指标可按加权平均作近似计算。配合煤的指标可按各单种煤的指标采用加权平均进行推算，也可将配合煤直接测定