配型煤與煤調(diào)濕技術(shù)(改版1)

1、配型煤與煤調(diào)濕技術(shù)配型煤與煤調(diào)濕技術(shù) 1.煉焦煤供不應(yīng)求，促使人們考慮煤處理措施煉焦煤供不應(yīng)求，促使人們考慮煤處理措施1.1 中國的強(qiáng)粘結(jié)性煉焦煤并不豐富中國的強(qiáng)粘結(jié)性煉焦煤并不豐富 目前中國煤炭探明儲量已超過10000億t，其中煙煤約占總儲量的3/4左右，其中氣煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等煉焦用煤占煙煤儲量的50%左右。在煉焦煤中，以氣煤和1/3焦煤的比例最大，約占煉焦煤資源的一半，焦煤僅占20%，瘦煤占15%，肥煤和氣肥煤的儲量在煉焦煤資源中的比例最少，約占10%。1.2 煉焦能力的超常發(fā)展，使煉焦煤供應(yīng)緊上加緊煉焦能力的超常發(fā)展，使煉焦煤供應(yīng)緊上加緊 至2004年7月底，全國已建成

2、的大中小機(jī)焦生產(chǎn)企業(yè)共1304家，擁有焦?fàn)t2710余座，生產(chǎn)能力2.3997億噸（其中小機(jī)焦約7000萬噸）；同時(shí)，現(xiàn)在仍有245家焦化企業(yè)正在建設(shè)，在建的焦?fàn)t共394座，生產(chǎn)能力達(dá)1.1815億噸；即兩年后，中國的機(jī)焦生產(chǎn)能力將達(dá)到3.5812億噸，按目前的焦炭消耗水平，可能生產(chǎn)5億鋼，但預(yù)測即使到2020年，我國也不可能生產(chǎn)5億噸鋼。 3.58億噸焦炭的年生產(chǎn)能力，意味著每年需要入爐的煉焦精煤4.83億噸，而要生產(chǎn)這么多的煉焦精煤，需要9.37億噸的煉焦原煤，這實(shí)在是一個(gè)令人驚訝的數(shù)字。 由于國內(nèi)煉焦精煤供應(yīng)緊張，2002年中國進(jìn)口煉焦精煤26萬t，平均價(jià)格為53.93美元/t ；2003

3、年煉焦精煤的進(jìn)口量猛增至260萬噸，平均價(jià)格為53.06美元/t；2004年僅統(tǒng)計(jì)到10月底，我國就進(jìn)口煉焦精煤520.83萬t，平均價(jià)格提高至65.33美元/t。預(yù)計(jì)2004年，我國進(jìn)口煉焦精煤將突破600萬t。1.3 國際市場煉焦煤價(jià)格節(jié)節(jié)上揚(yáng)，大鋼廠紛國際市場煉焦煤價(jià)格節(jié)節(jié)上揚(yáng)，大鋼廠紛紛投資煉焦煤礦紛投資煉焦煤礦 2003年，全球煉焦精煤總產(chǎn)量6.2億噸，占全球煤炭總產(chǎn)量51億噸的12%。我國是全球最大的煉焦精煤生產(chǎn)國，2003年的產(chǎn)量是2.5億噸。2003年全球煉焦精煤的總出口量2.0億噸。2004年隨著中國對國際煉焦精煤的需求的劇增、歐盟鋼鐵企業(yè)對進(jìn)口煉焦精煤依賴程度的不斷提高、印

4、度對強(qiáng)粘結(jié)性煉焦精煤需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，使國際市場煉焦精煤的供應(yīng)日益緊張，價(jià)格節(jié)節(jié)上揚(yáng)。1.3 國際市場煉焦煤價(jià)格節(jié)節(jié)上揚(yáng)，大鋼廠紛國際市場煉焦煤價(jià)格節(jié)節(jié)上揚(yáng)，大鋼廠紛紛投資煉焦煤礦紛投資煉焦煤礦 最近，BHP Billiton三菱聯(lián)盟公司（BMA）以將近130美元/噸的價(jià)格同一家巴西鋼鐵公司簽訂了一筆煉焦精煤的合同，合同價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前分析師預(yù)測的20052006年100美元/噸，比BHP Billiton公司2003年的基準(zhǔn)價(jià)格59美元/噸翻了一番，也遠(yuǎn)高于歷史最高價(jià)71美元/噸。 浦項(xiàng)、新日鐵、JFE各收購USA AMCI公司在澳洲煉焦煤礦5%股份，以各得120萬噸/年10年的煉焦煤。 A

5、uglo American和三井公司擬投入6億美元將澳洲昆士蘭州中部某煤礦從700萬噸/年擴(kuò)大至1200萬噸/年。1.3 國際市場煉焦煤價(jià)格節(jié)節(jié)上揚(yáng)，大鋼廠紛國際市場煉焦煤價(jià)格節(jié)節(jié)上揚(yáng)，大鋼廠紛紛投資煉焦煤礦紛投資煉焦煤礦 2 配型煤煉焦技術(shù)配型煤煉焦技術(shù) 配型煤煉焦，就是將煉焦原料煤中的一部分壓塊成型，再與其它的裝爐煤混合，入爐煉焦。 2.1 配型煤煉焦發(fā)展歷史配型煤煉焦發(fā)展歷史 配型煤煉焦最早的工業(yè)生產(chǎn)裝置起始于西德 ,五十年代前蘇聯(lián)亦研究過這項(xiàng)技術(shù)，七十年代，日本加速了這方面的研究，1971年日本八幡鋼鐵廠建成第一套部分煤料壓塊裝置。1976年，日本利用這項(xiàng)技術(shù)制取的焦炭占日本總焦炭產(chǎn)量

6、的44%。但90年代以后，日本大力發(fā)展煤調(diào)濕，很少再建設(shè)配型煤裝置。至2000年10月，在日本現(xiàn)有的15家焦化廠的47組焦?fàn)t中，尚有6組焦?fàn)t采用配型煤煉焦技術(shù)。 2.2 配型煤煉焦效果配型煤煉焦效果n 焦炭質(zhì)量的提高 在配煤比相同的條件下，配型煤煉焦與常規(guī)粉煤煉焦相比，其所生產(chǎn)的焦炭，抗碎強(qiáng)度M40提高0.5 1個(gè)百分點(diǎn)，耐磨強(qiáng)度M10降低2 4個(gè)百分點(diǎn)，D15015提高2 5個(gè)百分點(diǎn)，焦炭反應(yīng)性CRI降低5 8個(gè)百分點(diǎn)，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高5 12個(gè)百分點(diǎn)。n 在不降低焦炭質(zhì)量的情況下，可在煉焦配煤中多配用10 15%低灰低硫的弱粘結(jié)性煤，以降低焦炭的灰分、硫分和焦炭成本。 2.2 配型煤煉

7、焦效果配型煤煉焦效果n 對焦炭和化產(chǎn)品產(chǎn)量的影響 裝爐煤料的散密度隨型煤配比的增加而提高，但隨型煤配比的增加，結(jié)焦時(shí)間也相應(yīng)延長。所以，配型煤煉焦對增產(chǎn)焦炭的效果不明顯。由于型煤添加了粘結(jié)劑，煉焦過程產(chǎn)生的焦油和煤氣的產(chǎn)率比常規(guī)粉煤煉焦有不同程度的改變，當(dāng)軟瀝青的添加量為6.5%、型煤配比為30%時(shí)，則按每噸干煤折算的焦油產(chǎn)量可增加7 8kg，每噸干煤的煤氣產(chǎn)量約減少4 5m3 。2.3 配型煤煉焦基本原理配型煤煉焦基本原理n配入型煤提高了裝爐煤的密度，裝爐煤的散密度約增加10%，這樣能降低炭化過程中半焦階段的收縮，從而減少焦塊裂紋。n型煤塊中配有一定的煤瀝青作粘結(jié)劑，從而改善了煤料的粘結(jié)性能

8、，對提高焦炭質(zhì)量有利。2.3 配型煤煉焦基本原理配型煤煉焦基本原理n型煤塊的視密度為1.11.2t/m3，而一般粉煤裝爐僅0.700.75t/m3。型煤中煤?；ハ嘟佑|遠(yuǎn)比粉煤緊密，在軟化熔融階段，煤料中的粘結(jié)組分和惰性組分的膠結(jié)作用可以得到改善，從而顯著地提高了煤料的結(jié)焦性能。n高密度的型煤與粉煤配合煉焦時(shí)，在軟化熔融階段，型塊本身產(chǎn)生的膨脹壓力對周圍軟化煤粒施加的壓緊作用大大超過了一般常規(guī)粉煤煉焦，促進(jìn)了煤料顆粒間的膠結(jié)，使焦炭結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)實(shí)。 2.4 配型煤煉焦的實(shí)例如下表：配型煤煉焦的實(shí)例如下表：公 司廠 名煉焦能力t/d型煤能力t/d型煤配比%新日鐵八番3、4爐 1、2爐27002900

9、240043新日鐵君津4、5爐 3、4爐71005900290024004141日本鋼管京濱250080032福山7400300041住友金屬和歌山3700170046鹿島11100470042神戶加谷川7300300041合計(jì)4630020900452.5 配型煤煉焦工藝流程配型煤煉焦工藝流程 2.6 配型煤煉焦在中國的應(yīng)用配型煤煉焦在中國的應(yīng)用 目前在我國采用配型煤煉焦工藝的生產(chǎn)廠家僅寶鋼一家。 寶鋼一、二期工程共用一套成型煤裝置，其工藝流程為新日鐵流程。該流程由于成型煤原料與入爐粉煤相同，煤處理系統(tǒng)較為簡單，不需另建配煤粉碎系統(tǒng)，因而，老廠的煤處理車間改建較為容易。但采用這種流程，型煤在

10、炭化室內(nèi)易產(chǎn)生偏析會引起焦炭質(zhì)量的波動，為減小偏析，在煤塔內(nèi)，型煤與粉煤需分別儲存；在放料時(shí)，需按比例同時(shí)放料，確保裝煤車內(nèi)型塊與粉料配合好。n抗壓強(qiáng)度要達(dá)到80100kg/球，為此需設(shè)復(fù)雜的成型系統(tǒng)并將型煤進(jìn)行冷卻，寶鋼僅型煤冷卻裝置設(shè)備重量就達(dá)1725t，不僅投資及動力消耗大，而且設(shè)備故障率也高。n型煤的單獨(dú)輸送及儲存使其破碎率特別大，煤塔下10mm以下的碎型煤達(dá)55%，降低了配型煤的效果。 配型煤煉焦在中國的應(yīng)用配型煤煉焦在中國的應(yīng)用 該流程的缺點(diǎn)是： 寶鋼三期仍采用配型煤煉焦工藝.我院工程技術(shù)人員在對一期型煤進(jìn)行剖析、試驗(yàn)研究和創(chuàng)新，于1997年12月設(shè)計(jì)建成了三期的配型煤煉焦工藝。

11、同一期相比，三期型煤系統(tǒng)有了如下較大的改進(jìn)：n采用了“二合一”的臥式混捏機(jī)代替了一期的臥式混煤機(jī)和立式混捏機(jī)；n采用同步輸送系統(tǒng)，型煤與粉煤同步輸送到煤塔，代替型煤的單獨(dú)輸送，取消了一期的成品槽、粉料返回系統(tǒng)和型煤冷卻裝置，不僅工藝簡單、設(shè)備少，而且占地小，投資??；n采用防止型煤偏析技術(shù)，解決了型煤的偏析問題；n寶鋼三期型煤系統(tǒng)全部由國內(nèi)設(shè)計(jì)，除成型機(jī)、臥式混捏機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備從日本引進(jìn)外，其余設(shè)備全由國內(nèi)解決。自投產(chǎn)以來運(yùn)行穩(wěn)定可靠，動力消耗及維修費(fèi)用大幅降低。3 煤調(diào)濕（煤調(diào)濕（Coal Moisture Control簡稱簡稱CMC） “煤調(diào)濕”是“裝爐煤水份控制工藝”的簡稱，是將煉焦煤料在

12、裝爐前去除一部分水份，保持裝爐煤水份穩(wěn)定在6%左右，然后裝爐煉焦。 CMC不同于煤預(yù)熱和煤干燥：煤預(yù)熱是將入爐煤在裝爐前用氣體熱載體或固體熱載體快速加熱到熱分解開始前溫度（150250），此時(shí)煤的水份為零，然后再裝爐煉焦；而煤干燥沒有嚴(yán)格的水份控制措施，干燥后的水份隨來煤水份的變化而改變。CMC有嚴(yán)格的水份控制措施，能確保入爐煤水份恒定。 3.1 煤調(diào)濕的種類煤調(diào)濕的種類 煤調(diào)濕設(shè)備 1）多管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī) a)導(dǎo)熱油 b)蒸汽 2) 流化床式干燥機(jī) a)高爐煤氣燃燒廢氣 b)焦?fàn)t煙道氣 3.2煤調(diào)濕應(yīng)用實(shí)例如下表：煤調(diào)濕應(yīng)用實(shí)例如下表： 年 份廠 名 生產(chǎn)能力 t/h 干燥機(jī)尺寸 mm m2

13、（直徑長度，面積） 1982 新日鐵 284 380024000，3950 1992 川崎制鐵 440420035500，3502 1992 川崎制鐵 440420035500，3502 1995 中國重慶 140360022000，1620 1997 韓國浦項(xiàng) 480 420035500，3502 發(fā)展最快的是日本，截止2000年10月，在日本現(xiàn)有的15家焦化廠的47組焦?fàn)t中，共有28組焦?fàn)t采用CMC技術(shù)。3.3 多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕3.3.1導(dǎo)熱油為熱媒的多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕導(dǎo)熱油為熱媒的多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕 最早的CMC是采用導(dǎo)熱油干燥煤。利用導(dǎo)熱油回收焦?fàn)t煙道氣的余熱和焦?fàn)t上升管的

14、顯熱，然后，在多管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)中，導(dǎo)熱油對煤料進(jìn)行間接加熱，從而使煤料干燥。1983年9月，第一套導(dǎo)熱油煤調(diào)濕裝置在日本大分廠建成投產(chǎn)?！叭毡拘履茉串a(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)”（簡稱NEDO），于1993年1996年在我國重慶鋼鐵（集團(tuán)）公司實(shí)施的“煤炭調(diào)濕設(shè)備示范事業(yè)”就是這種導(dǎo)熱油調(diào)濕技術(shù)。 3.3 .2 蒸汽為熱媒的多管回轉(zhuǎn)式媒調(diào)濕蒸汽為熱媒的多管回轉(zhuǎn)式媒調(diào)濕 利用干熄焦蒸汽發(fā)電后的背壓汽或工廠內(nèi)的其它低壓蒸汽作為熱源，在多管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)中，蒸汽對煤料間接加熱干燥。這種CMC最早于上世紀(jì)90年代初在日本君津廠和福山廠投產(chǎn)。目前，在日本運(yùn)行的CMC絕大多數(shù)為此種型式。 日本JFE西日本制鐵所（福山地

15、區(qū)）蒸汽煤調(diào)濕流程如圖2。其設(shè)備規(guī)格參數(shù)如表1JEF西日本制鐵所（福山地區(qū)）CMC設(shè)備規(guī)格 表1 調(diào)濕前水分9.0%傳熱管徑125 、 100、90、80A調(diào)濕后水分6.0%傳熱管長度25m裝入時(shí)水分5.6%傳熱管數(shù)量216根調(diào)濕能力270Dry-T/Hr傳熱面積1800m2干燥機(jī)本體尺寸3.8m25mL傳熱系數(shù)60kcal/m2hr本體傾斜8/1000蒸氣壓力0.712收集灰塵機(jī)噴射型除塵機(jī)（930m3/hr） 這種蒸汽加熱的多管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)型式：一種是蒸汽在管內(nèi)、煤料在管外，這種結(jié)構(gòu)可適應(yīng)煤料中雜物多的狀況，見圖3。 3.4 硫化床式煤調(diào)濕硫化床式煤調(diào)濕3.4.1以以BFG燃燒廢

16、氣為熱媒的硫化床式煤調(diào)濕燃燒廢氣為熱媒的硫化床式煤調(diào)濕 硫化床式煤調(diào)濕大部分是以FBG燃燒廢氣為熱媒。熱廢氣與濕煤在硫化床上直接換熱，濕煤被干燥。3.4.2以焦?fàn)t煙道氣為熱媒的硫化床式煤調(diào)濕以焦?fàn)t煙道氣為熱媒的硫化床式煤調(diào)濕 1996年10月日本在北海制鐵（株）室蘭廠投產(chǎn)了采用焦?fàn)t煙道氣對煤料調(diào)濕的流化床CMC裝置。其流程如圖5。 流化床干燥機(jī)內(nèi)的分布板是特殊鋼材制作的篩板，干燥機(jī)的其他部分均可用普通碳鋼材制作。在CMC的幾個(gè)部位上設(shè)置有氧監(jiān)測儀，自動報(bào)警，以保證生產(chǎn)安全平穩(wěn)。 這種采用煙道廢氣的流化床CMC裝置工藝流程短，設(shè)備少且結(jié)構(gòu)簡單，具有投資省、操作成本低，便于檢修、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

17、煤料與煙道廢氣直接換熱，效率高，但是，因有10% 30%的細(xì)煤粉被廢氣攜帶出，所以，必須設(shè)置龐大的除塵設(shè)施。3.5 多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕與硫化床式煤調(diào)濕的對比多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕與硫化床式煤調(diào)濕的對比項(xiàng)目多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕硫化床式煤調(diào)濕熱源CDQ背壓汽或其它低壓汽BFGr熱廢氣或焦?fàn)t煙道氣主要干燥設(shè)備多管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)流化床干燥器煤料與熱媒的換熱形式間接直接對煤料水份的要求含水較高也可生產(chǎn)10%CMC本身的除塵設(shè)施較小較大n采用CMC技術(shù)后，煤料含水量每降低1%，煉焦耗熱量就降低62.0MJ/t（干煤）。當(dāng)煤料水分從11%下降至6%時(shí)，煉焦耗熱量相當(dāng)于節(jié)省了62.0(11-6)=310MJ/t（干煤）n由于裝爐煤水分的降低，使裝爐煤堆密度提高，干餾時(shí)間縮短，因此，焦?fàn)t生產(chǎn)能力可以提高11%。改善焦炭質(zhì)量，其DI150/15可提高11.5個(gè)百分點(diǎn)，焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高13個(gè)百分點(diǎn)；在保證焦炭質(zhì)量不變的情況下，可多配弱粘結(jié)煤8%10%。n煤料水分的降低可減少1/3的剩余氨水量，相應(yīng)減少剩余氨水蒸氨用蒸汽1/3，同時(shí)也減輕了廢水處理裝置的生產(chǎn)負(fù)荷。n節(jié)能的社會效益是減少溫室效應(yīng)，平均每噸入爐煤可減少約35.8kg的CO2排放量。3.6 煤調(diào)濕的特點(diǎn)煤調(diào)濕的特點(diǎn) 經(jīng)過多年生產(chǎn)實(shí)踐，CMC技術(shù)的效果技術(shù)的效果是：n煤料水分穩(wěn)定在6%，可保持焦?fàn)t