2010第四屆焦化年會論文集 (9)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術及生產(chǎn)年會 91 40驗焦爐在預測焦炭質量中的應用 楊 揚 1楊 逸 2（ 0300242； 【 摘 要 】 本文介紹了煤巖學在煉焦配煤技術上的應用，闡述了煤巖配煤的基本原理及發(fā)展趨勢， 介紹了 40驗焦爐，分析和比較了 不同爐型 試驗焦爐 的優(yōu)缺點 ，指出 40驗焦爐進行配煤煉焦的研究方向為開展焦炭的顯微組織構成、堿金屬的影響、焦炭反應性及反應后強度的相關實驗研究，同時也應重視開發(fā)混煤組成及煤巖組成的自動識別技術 。 【 關鍵詞】 煤巖學 顯微組分 試驗焦爐 焦炭質量 焦炭質量的預測與控制一直是焦化行業(yè)非常關注的問題，對于焦化企業(yè)穩(wěn)定焦炭質量、控制原料成本，擴展煉焦原料煤范圍、制定合理的煉焦配煤方案都有非常重要的意義。利用煤巖學方法來預測焦炭質量指導配煤是近十年來焦化行業(yè)中的一項重大科技成果，該方法通過對煤中顯微組分和反射率的測定可以來鑒定煤質，控制來煤質量，且還可以用來解釋煉焦生產(chǎn)中的一些反?，F(xiàn)象，因而煤巖學方法指導配煤煉焦得到了廣泛的應用 1， 2。 太原煤氣化公司焦化廠是我國最早進行以煤巖學的方法指導配煤煉焦的企業(yè)之一。早在上世紀 80 年代末期，該廠就開始了 20 公斤小焦爐煉焦試驗，為指導焦化廠生產(chǎn)實踐提供了寶貴的理論依據(jù)。隨著煉焦技術的發(fā)展及鋼鐵產(chǎn)業(yè)對焦炭質量要求日益提高，我公司焦化廠于 2008年開始，利用 40 公斤小焦爐開展了配煤煉焦試驗的研究。 巖學基本觀點 目前國內(nèi)外許多機構提出的煤巖配煤由于突破了傳統(tǒng)煤分類的概念，從煤成因、變質程度和顯微組分的層次表征煤在煉焦過程中的熔融、黏結活性，受到了煤焦技術人員的重視。煤巖學的觀點認為 3：煤是一種復雜的有機物質混合體，各部分有機物的性質不同，它們在煉焦過程中的作用也 不同，為了便于應用，把煤中的各組分在加熱過程中能熔融并產(chǎn)生活性鍵的成分稱為有粘結性的活性組分，不能熔融沒有粘結性的稱為惰性組分；不同煤化程度的煤中各活性組分的質量差別很大，但活性組分中鏡質組占絕大多數(shù)，鏡質組反射率能綜合地反應煤的化學結構，且隨著變質程度的加深有規(guī)律的變化并易于分辨，所以通過鏡質組反射率分布圖來對煉焦煤性質進行表征；惰性組分與活性組分一樣，同樣是煉焦過程中不可缺少的成分，缺少或過剩都會對成焦不利，影響焦炭質量，因此所有的配煤方案實際上是不同活性成分與惰性成分的組合；在成焦過程中，煤粒間 通過界面反應、鍵合連接在一起，煤顆粒內(nèi)外同時發(fā)生裂解和縮聚反應，產(chǎn)生的分解產(chǎn)物沿煤粒接觸表面相互擴散，經(jīng)進一步縮聚作用形成焦塊而并沒有相互熔融稱為均勻物質，因此煉焦過程是一個復雜的物理化學過程。 巖學預測焦炭質量的幾種方法 通過幾十年發(fā)展 ,通過煤巖參數(shù)才預測焦炭質量的方法 不斷充實和完善 ,一些研究院所和生產(chǎn)廠家建立了數(shù)種有代表性的煤巖配煤系統(tǒng)或數(shù)學模型 ,有的已取得較理想結果。 煤巖學預測焦炭質量主要有以下幾個方面： 過各煤巖組分的含量來進行預測 主要原理是按結焦性把煤巖組分分為 活性 組分和 惰性 組分兩大類，通過對各顯微組分定量分析，得出配合煤中實際的惰性組分含量與活性組分之間的比例關系與最佳惰性組分含量比來進行預測。 活性 組分 =鏡質組 +殼質組 +1/3半鏡質組 惰性 組分 =絲質組 +2/3半鏡質組 +礦物組 過鏡質組反射率為基礎預測焦炭質量 (1)鏡質組反射率 通過進行單種煤和配煤煉焦實驗，對數(shù)據(jù)篩選擬合得到同類型焦炭質量預測模型，得到實用預測模型： 2)鏡質組反射率 2010年第四屆全國焦化技術及生產(chǎn)年會 2010年 6月 8日 11日 92 通過以鏡質組反射率 R (3)鏡質組反射率 通過以鏡質組反射率 R (4)鏡質組反射率 容惰能力預測法 以鏡質組反射率 R 惰性 組分含量 容惰能力 1010=驗焦爐簡介 我公司焦化廠 2008年從北京煤炭科學研究院引進了 0試驗焦爐是在分析、比較和總結國內(nèi)外各種類型小焦爐的基礎上自主開發(fā)、設計而成，它克服了國內(nèi)小焦爐的不足之處，吸收了國外小焦爐的優(yōu)點，是目前國內(nèi)理想的最新一代試驗焦爐。該試驗焦爐可用于 進行配煤煉焦試驗、驗證配煤方案、預測焦炭強度等方面的研究 ，進而應用于合理地選擇煉焦用煤、提高焦炭質量、降低生產(chǎn)成本，從而 指導生產(chǎn) 實踐。 廠選用 40目前國內(nèi)外主要采用的半工業(yè)性煉焦試驗焦爐最大裝載量有 2040200 采用 20對各種煤及不同的配合煤具有一定的區(qū)分能力，試驗結果的重現(xiàn)性好。但是 200資大 (200萬元左右 )，備樣困難，試驗周期長，不便于對大量配煤方案進行優(yōu)選比較。 科研單位常采用的 20驗焦爐，則存在加熱速度較快，試驗誤差較大的缺點，其測量值與生產(chǎn)數(shù)據(jù)比較，有時甚至會得出相反的結果。 相比較而言， 40爐墻抗急冷急熱性好， 試驗可比性較好，兼顧了用煤量小、 操作方便、對生產(chǎn)焦爐的模擬性好等優(yōu)勢，同時還具有 先進的微機監(jiān)控和配煤管理系統(tǒng)，控溫系統(tǒng)配置精良，控溫精度高的優(yōu)點， 是國內(nèi)試驗焦爐的主流裝備，因而我廠最終選用該爐型焦爐進行配煤煉焦試驗的研究。 0要尺寸 (長 X寬 外形 :254025403326化室 :480400480 加熱和溫度控制系統(tǒng) 實驗焦爐最高操作溫度為 1300，額定功率為 30化室加熱元件為 12 根直徑 18/500/350 的硅碳棒，從碳化室兩側進行加熱 ，采用 藝參數(shù) 10%； 85%； 干基 ):400%水分煤為 40 1050； 18小時 (正常情況下 )； 950。 匹配的轉鼓試驗機參數(shù) 轉鼓內(nèi)徑 1000鼓內(nèi)部長度 250鼓焦炭 速 20r/次試驗轉鼓轉數(shù) 100。 用 40在備煤和煉焦 工藝固定的條件下，焦炭質量決定于配煤質量，煉焦配煤所衍生的各種焦炭顯微結構組成將直接決定焦炭的質量 4,5。通過研究 40合煤的常規(guī)煤質指標，分析各類煉焦煤的結焦性與其巖相組成的關系，初步建立煤巖配煤預測焦炭質量關系模型， 找到小焦爐與生產(chǎn)焦爐之間的關聯(lián)， 即 兩種焦炭抗碎強度 10，以及 最終得到最優(yōu)化的配煤方案，實現(xiàn)用研究煤和焦炭的巖相分析來指導生產(chǎn)實踐中的配煤2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術及生產(chǎn)年會 93 煉焦，達到煉焦煤資源達到合理利用，生產(chǎn)出成本低 、質量好的焦炭的最終目標。 焦炭結構是決定焦炭質量的主要影響因素，而在煉焦工藝固定的情況下焦炭的顯微結構組成主要受配合煤的顯微成分及變質程度的影響。所以我們應從全面深入掌握煉焦煤和焦炭的性質入手，分析原配煤技術的不足，利用現(xiàn)有科技手段，通過開展焦炭的顯微組織構成、堿金屬的影響、焦炭反應性及反應后強度的相關實驗研究，進一步改進配煤技術，優(yōu)化焦爐操作，提高焦炭質量。 目前利用試驗焦爐指導生產(chǎn)存在的主要問題在于，大多數(shù)情況下小焦爐煉焦試驗只作為對生產(chǎn)配比的初步驗證，沒有與煤巖測試有機結合，使得試驗焦爐焦 炭質量與生產(chǎn)焦爐焦炭質量關系不確定，沒有能充分發(fā)揮試驗焦爐的作用。此外吸收近年來圖像分析技術的成果，結合焦化生產(chǎn)實際情況，開發(fā)混煤組成及煤巖組成的自動識別技術，有利于提高測試精度，使測試結果能夠服務生產(chǎn)，是一項迫切需要開展的工作。 參考文獻 1楊永珍 ， 煤巖配煤技術的發(fā)展與現(xiàn)狀 J， 煤化工， 2004， 3： 6