CN101333445A - 配型煤炼焦工艺 - Google Patents

Abstract

配型煤炼焦工艺，涉及炼焦工艺，其特征输送带上取出15％－30％的配合煤，与占其重量比1％－3％的尘渣混合模压成型煤，再回送到原料煤输送带和原料煤混合送入焦化炉炼焦。尘渣的焦油渣和焦、煤尘体积配比为1∶7.5～8.5。优点是将焦油渣配入和焦、煤尘解决了焦化环保问题，同时代替洗精煤，带来一定的经济效益，做到经济效益、环境效益、社会效益三丰收。

Description

配型煤炼焦工艺

技术领域：

本发明涉及一种在焦炉配合煤炼焦的工艺。

背景技术：

将装炉粉煤取出30-40％，加一定量的粘结剂混捏、成型后的型煤，按一定的比例和粉煤混装炼焦，叫配型煤炼焦。

一、国内外同行业采用的效果及其有关信息

配型煤炼焦作为扩大炼焦煤源的配煤技术之一，早在20世纪50年代在德国、前苏联就进行了开发研究，工业上的大量推广应用则始于1971年，日本新日铁于八幡建成的第一套配型煤装置，以后日本住友金属公司又开发可住友配型煤工艺，至70年代末日本采用配型煤炼焦工艺所生产的焦炭已占总量的40％。70年代中、后期，韩国、中国、苏联均曾引进日本技术，前苏联在此后，重新开展了配型煤炼焦工艺的一系列研究工作，在工艺、装备、粘结剂，焦炭质量等方面作了广泛的试验。国内从70年代末以后对配型煤炼焦给予以广泛的关注。宝钢一期工程引进的型煤工艺运转也近十年，在第三期工程继续采用了型煤炼焦工艺。

宝钢采用配型煤炼焦工艺生产后，焦炭耐磨指标M₁₀改善明显，可降低2％-4％，抗碎强度指标M₄₀改善较少约0.5％-1.0％，每年少用20万吨进口煤，炼焦、炼铁两个工序取得了可观的经济效益。

目前国内已工业化生产或已做过工业化试验的主要有4种配型煤方案和类型：

1、宝钢I期工程配型煤工艺，其技术由日本新日铁引进，主要特点是：工艺流程复杂，占地面积广，投资庞大。在配煤比不变情况下，做成型煤的煤比与入炉散煤的煤比相同，一套型煤装置处理型煤的能力500t/d，型煤配入比例达30％，粘结剂主要采用软沥青(改质石油沥青和焦油沥青)，主要目的是提高焦炭强度和多产焦炭。

2、宝钢III期工程配型煤工艺，其特点是：工艺流程较I期工程简化，取消部分设备，投资和占地面积大为减少，采用型煤生产后直接与生产用散煤在皮带上配合后输送到煤塔。一套型煤装置处理型煤的能力900t/d左右，型煤配入比例设为15％，做成型煤的煤比与入炉粉煤的煤比不同，型煤中尽量多配入低成本的弱粘结性和不粘结性煤，粘结剂主要采用软沥青。在保证焦炭强度不变或略有提高的前提下，主要目的是多配入低成本的弱粘结性和非粘结性煤，减少强粘结性煤的用量，同时也可多产焦炭。

3、鞍山热能研究院与鞍钢、包钢、凌钢及淮阴钢厂等多家企业不同类型的焦炉上开展的炼焦配型煤半工业试验和工业试验，采用的配型煤生产工艺比宝钢III期工程更为简化，型煤装置生产能力较小，根据报道大部分还停留在工业试验阶段，鞍山热能院设计的工艺流程类似于日本新日新和住友金属工艺，只是流程更为简化。在试验中采用20％、30％、40％等各种配比方案，采用在型煤中配入的弱粘结性或非粘结性煤和煤比与散煤相同两种方案进行试验；这些试验结果表明：在型煤中配入弱粘结性或非粘结性煤，不仅可降低成本，还可提高焦炭强度和多产焦炭，最佳配入比例为20-30％。另一种型煤成份与散煤成份相同的方案，主要是提高焦炭强度和多产焦炭。根据焦炉生产用煤的质量及焦炉装备能力来确定配入比例。粘结剂主要采用软沥青。

4、杭钢焦化厂提出简化的宝钢配型煤I期工程(新日铁)试验方案，投资只要100万元，占地面积少，但型煤配入比例只有5％左右，焦炭强度提高2-4％，对于节约强粘结性煤效果不理想。

综合这些资料记载情况，只有宝钢I期、III期工程配型煤工艺已转入正常生产，其他各钢厂的工艺方案还处于工业试验阶段。

二、改善焦炭质量的原因：

1、型煤的密度比粉煤大得多，型煤内部煤粒之间的间隙小，使煤料在炭化时的塑性阶段，粘结组分与惰性组分充分作用，从而显著提高煤料的粘结性。

2、配型煤的装炉煤，其堆比重约0.78吨/米³，较通常粉碎的装炉煤料0.74吨/米³大。增大装炉煤堆比重可以改善煤料的粘结性。配型煤的煤料堆密度大在炼焦过程中半焦收缩小，因而焦炭裂纹少。

3、配有型煤的煤料中，型煤致密，导热性好，比周围粉煤升温快，较早达到开始软化温度，处于软化熔融时间长，从而有助于生成的熔融成分与型煤中的未软化部分和周围粉煤的相互作用。

4、型煤内部煤粒接触紧密，在炼焦过程中促进了粘结组分与非粘结组分的结合，从而改善了结焦性。

5、型煤和粉煤加热软化时，型煤内部的煤气压力比粉煤料大得多，因此型煤体积膨胀率也较粉煤料大得多。当配型煤的煤料加热时，型煤将膨胀并压缩周围的粉煤，促进周围煤粒挤紧，并使型煤和粉煤相互熔融，生成结构紧密而统一的块焦。

6、配型煤后的煤料中的粉煤由于受型煤挤压，气孔率的最大值比纯粉煤低。在软化后期，由于熔融成分从型煤流到粉煤，配型煤煤料中的粉煤部分和型煤部分的气孔率趋于一致，并较纯粉煤料的气孔率低得多。因此配型煤炼焦可以降低焦炭的气孔率，增大气孔壁厚度。

焦炭抗碎强度与耐磨强度分别同焦炭的裂纹与孔孢结构有密切关系。配型煤炼焦的焦炭结构紧密裂纹少，气孔壁厚，焦炭的抗碎强度与耐磨强度得到改善；焦炭的反应性随气孔率与比表面增大而增大，随焦质内碳结构排列规则化导致活化能增大而降低。焦炭反应后强度与焦炭反应性存在较好的相关性，反应性低反应后强度则较高。因此配型煤炼焦的焦炭反应性和反应后强度都较纯粉煤的好。

型煤炼焦技术可以改善焦炭质量，焦炭强度指标在一定范围内随型煤配比的增加而提高，为大型高炉提供高质量的焦炭；或在不降低焦炭强度的情况下，多用10％-15％的弱粘结性煤，从而充分利用有限的煤炭资源，同时降低焦炭成本。国内除宝钢一家引进日本技术、设备、用沥青作为粘结剂生产型煤外，没有一家有形成规模型煤配比达到15％-30％的配型煤炼焦。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种配型煤炼焦工艺改善焦炭质量及降低焦炭成本的配型煤炼焦工艺。

本发明的方案是：配型煤炼焦工艺是在备煤车间粉碎机后的配合煤输送皮带，通过分煤装置将定量占配合煤15-30％的配合煤取出，经筛分后皮带输送到贮煤槽，从贮煤槽开始通过拖料方式定量输送原料煤，由皮带称信号返回来控制原料煤输出的皮带输送机速度。

焦化厂装煤和出焦除尘下来的粉尘和焦油渣按焦油渣和焦、煤尘1∶7.5～8.5的体积配比通过两级搅拌机搅拌成尘渣，再通过皮带按尘渣占配合煤的重量比的1％-3％比例，输送到尘渣贮槽，和原料煤、粘结剂一起在搅拌机内搅拌成混合物。

从贮煤槽出来的煤进入搅拌机在此和尘渣与粘结剂充分搅拌，然后通过皮带送入成型机模压，成型后的型煤经皮带送回到配合煤输送皮带，而后送入焦化炉炼焦。

本发明的优点在于将焦油渣配入和焦、煤尘解决了焦化环保问题，同时代替洗精煤，带来一定的经济效益，做到经济效益、环境效益、社会效益三丰收。

附图说明：

附图为风管布置图。

具体实施方式：

焦化厂年产焦炭按92万吨、洗精煤耗干基按1.28计算，年耗洗精煤117.76万吨，每天上煤量3226.3吨(干基)，我厂设计配型煤量为15-30％，型煤生产能力为70吨/小时，型煤生产分两条独立的生产线，每条生产线生产能力为35吨/小时。

一、取煤

在备煤车间粉碎机后的皮带，通过分煤装置将定量(占配合煤15-30％)的配合煤取出，经筛分后用皮带输送到贮煤槽。

切取配合煤的量与型煤配入量近一致。通过皮带称的显示量来调整分煤装置的切取深度来调节切取量的大小。

贮煤槽有料位计，有高、低位报警，以确定是否换槽或是否停止送料。

二、型煤生产

从贮煤槽开始为两套型煤生产系统，每套系统工艺流程都一样，都是通过拖料方式定量输送原料煤，由皮带称信号返回来控制原料煤输出的皮带输送机速度。型煤生产系统程序设有“烘干”和“不烘干”两种生产方式，具体如下：

1、型煤生产系统转换开关位于“烘干”位置时

工艺流程为：

从贮煤槽出来的煤进入搅拌机在此与尘渣和粘结剂充分搅拌，然后通过皮带送入成型机，成型后的型煤通过筛分后落到烘干机内进行表面烘干，两套系统筛下的粉经皮带送回到5#皮带尾，烘干出来的型煤通过型煤皮带等输送回到煤5#皮带。烘干窑所用的热源来自焦炉烟道废气，使其表面失水分，产生一定的冷强度，可以在运输过程中不被撞碎，和配合煤一起装入焦炉中增加堆比重。

2、型煤生产系统转换开关位于“不烘干”位置时

工艺流程为：

从贮煤槽出来的煤进入搅拌机在此与尘渣和粘结剂充分搅拌，然后通过皮带送入成型机，成型后的型煤和粉经皮带送回到5#皮带尾。

三、尘渣的使用和生产

我公司焦化厂年产生焦油渣约360吨，据现在地面除尘站运行情况年产粉尘灰约1200吨。焦油渣气味大且有污染性，长期堆埋会污染环境，影响子孙后代，处理焦油渣污染物是焦化行业老大难问题。地面除尘站收集的粉尘灰是焦粉和煤尘，有效利用焦油渣和此粉尘灰成为我们研究的课题，将放错位置的资源利用起来，符合ISO14001环境管理体系的要求，执行循环经济政策的一项有效措施。

配合煤配加焦油渣和出焦、装煤粉尘炼焦研究与实践

焦油渣含有焦油和氨水，焦、煤尘是收集出焦时产生的焦粉和装煤时产生的煤尘，细度小于1mm达到99.8％，小于0.2的为83.6％，焦油渣与焦、煤尘充分混合搅拌，为焦油和氨水所浸润充塞，这种渣中的煤粒吸附碳氢化合物分子，在表面形成单分子层薄膜而产生油润作用，可以少量改善粉煤煤粒表面间的附着力，使煤料流动性提高，油润后焦煤尘在输送和落下时不再会扬起粉尘，且堆比重有所提高。

根据焦油渣和焦、煤尘搅拌后的混合物(简称尘渣)的成分和细度，且尘渣＞3mm的约12％为焦油粘结焦、煤尘的小团粒，因此可作为单种煤配入配合煤中炼焦。

我公司通过对尘渣进行胶质层最大厚度的测定，发现尘渣无Y值，收缩度为14，且压成型块配加入配合煤炼焦工艺较复杂。考虑方案的可行性且简化工艺，我们选择了第二种方案，根据尘渣的工业分析，尘渣可按小比例直接配加入配合煤中炼焦。

我公司将焦油渣和焦煤尘混合，细度已满足配合煤的要求，简化程序，选择尘渣配入配合煤中炼焦的工艺：将焦油渣和焦煤尘按一定的比例进行混匀、搅拌，成不粘不沾，气味小的粉状混合物，再将此混合物按一定比例配入配合煤中炼焦，减少设备和投资，根据我厂的试验结果来看，选择的工艺是可行的。

在专门的混合器内将焦油渣及焦、煤尘先以不同比例进行混合，混合物的状态如下表所示。

表、焦油渣及焦、煤尘不同比例混合后混合物的状态

序号	焦油渣和焦、煤尘的配比(体积比)	混合物状态
			1	1∶4	粘
2	1∶6	有点粘
			3	1∶7.5～8.5	不粘
4	1∶10	浸润差点

因此焦油渣和焦、煤尘的配比选用1∶7.5～8.5。由于焦油渣和焦、煤尘产生的量有限，故以1％-3％的配比配入。

将焦油渣和焦、煤尘按一定的比例(体积比1∶7.5～8.5)人工混合后铲入搅拌器，经搅拌后的尘渣通过皮带到型煤系统充当粘结剂，型煤和配合煤一起送到煤塔。

焦油渣和焦、煤尘搅拌成的尘渣不能粘，否则会粘成块状，细度达不到要求，影响焦炭质量，也不能太干，否则焦油渣没有完全浸润焦、煤尘，进入皮带系统将再扬起粉尘。

焦油渣和焦、煤尘通过搅拌器充分混匀成不粘不沾、气味小、挥发性差的粉状混合物，对环境污染极小，而且不粘皮带，对备煤车间生产无影响，由于尘渣配入量少，对焦炭质量不会产生很大的影响。

生产过程为：

焦炉装煤和出焦除尘下来的粉尘和煤气净化产生的焦油渣，通过两级搅拌机搅拌成“尘渣”，再通过皮带输送到尘渣贮槽，尘渣通过圆盘给料方式，控制调节开度从而控制尘渣流量，尘渣和原料煤、粘结剂一起在搅拌机内搅拌成混合物。

四、用焦炉烟道废气烘型煤

用焦炉烟道废气烘型煤使其表面失水分，产生一定的冷强度，可以在运输过程中不被撞碎，和配合煤一起装入焦炉中增加堆比重。

烘干机风机开时，风管上的这台风机也同时开，有用烟道气时闸门是常开状态，没用烟道气时闸门是关闭的状态。

用烟道气时烟囱的翻板保持在一定的开度、风管上的两个闸门开、风机后两个旁通进冷风阀关，可自动调节蝶阀根据烟囱底部的吸力进行调节开度，确保烟囱底部的吸力为-45毫米水柱±2毫米水柱。旁通进冷风阀的开和开度由烘干机内的温度决定。

不用烟道气时将两个闸门关死，风由烘干机的风机抽，从旁通进冷风阀进风。旁通进冷风阀的开度由烘干机内的温度决定。

风管布置见附图。

五、主要设备

1、搅拌机(四台)

搅拌机四台，每台生产能力为35吨/小时。每两台串联为一套型煤设备系统中的设备，以确保搅拌均匀。

2、成型机

成型机两台，每台生产能力为35吨/小时。每台为一套型煤设备系统中的设备。把搅拌过的原料压成设计要求的型煤(50×30mm扁椭圆型球)。

3、烘干机

烘干机两台，每台生产能力为35吨/小时，型煤在窑内停留时间为30-45分钟。每台为一套型煤设备系统中的设备。烘干机运行速度可调，以便调节型煤在窑内停留时间。

测窑内压力和温度每仓一个点，共四个点。

由于型煤的加入，炼焦工艺得到改善；可多配入弱粘结煤或无烟煤2-3％，有效缓解资源紧张局面，有较好的经济、社会效益；将焦油渣配入和焦、煤尘解决了焦化环保问题，同时代替洗精煤，带来一定的经济效益，做到经济效益、环境效益、社会效益三丰收。用烟囱的热废气作为型煤干燥的热源，将废气的热源循环利用。

Claims (2)

1、配型煤炼焦工艺，包括备煤、粉碎、输送配合煤、分煤制作型煤、型煤回输到输送带、配合煤及型煤混和送入焦化炉、炼焦、其特征在于是在备煤车间粉碎机后的配合煤输送皮带，通过分煤装置将定量占配合煤15-30％的配合煤取出，经筛分后皮带输送到贮煤槽，从贮煤槽开始通过拖料方式定量输送原料煤，由皮带称信号返回来控制原料煤输出的皮带输送机速度，焦化厂装煤和出焦除尘下来的粉尘和焦油渣按焦油渣和焦、煤尘1∶7.5～8.5的体积配比通过两级搅拌机搅拌成尘渣，再通过皮带按尘渣占配合煤的重量比的1％-3％比例，输送到尘渣贮槽，和原料煤、粘结剂一起在搅拌机内搅拌成混合物，从贮煤槽出来的煤进入搅拌机在此和尘渣与粘结剂充分搅拌，然后通过皮带送入成型机模压，成型后的型煤经皮带送回到配合煤输送皮带，而后送入焦化炉炼焦。

2、根据权利要求1所述的配型煤炼焦工艺，其特征在于型煤还经过烟道气烘干。