CN107083265B - 一种高比例配入长焰煤生产高强度高反应性气化焦的方法 - Google Patents

一种高比例配入长焰煤生产高强度高反应性气化焦的方法 Download PDF

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Abstract

一种高比例配入长焰煤生产高强度高反应性气化焦的方法是按照单种煤Y值的加和性，先拟定配合煤Y值大于10时单种煤的配比；再调节其数值限于下列范围内按重量百分比计，长焰煤、气煤、肥煤的配比范围为40‑50：25‑35：20‑25；将单种煤分别粉碎后混合，确保入炉煤细度<3mm占90wt%以上，并添加水分9‑11wt%；捣固后堆密度大于0.95g/cm3；之后炼焦，得到气化焦。本发明具有在现有的炼焦条件下可以生产高强度、高反应性的气化焦的优点。

Description

一种高比例配入长焰煤生产高强度高反应性气化焦的方法
技术领域
本发明属于炼焦配煤技术领域，具体涉及一种高比例配入长焰煤生产高强度、高反应性气化焦的炼焦配煤方法。
背景技术
我国低阶煤储量丰富，但在开采过程中低阶粉煤的产量很大，多数用于燃烧发电，能源利用效率低下。另外低阶煤挥发分产率高，可生产大量高附加值油气品，因此实现低阶粉煤的高效利用是可行的。近几年，受自身技术水平、过剩产能及下游市场影响，焦化行业面临困境，焦炉大量滞用，如何充分利用过剩的焦化产能，实现现有焦化设备和煤炭资源的有效利用是亟待解决的问题。另一方面，通过煤炭热解、气化的分级转化和集成可明显提高系统能效和经济效益，成为煤炭高效转化的优势途径之一。将低阶煤配煤后炼焦、制备固定床气化炉用气化焦，可利用焦化行业滞用的冶金焦炉和化产装置回收煤中高附加值油气产品，实现煤炭分级转化和梯级利用的同时，生产清洁的块状气化焦，可解决固定床气化遇到的块煤资源短缺、含酚废水处理难题。因此，低阶煤配煤炼焦生产气化焦具有一定的现实意义。
我国的炼焦煤资源短缺，因此在配煤炼焦生产气化焦时，炼焦煤需尽量少配，大量配入低阶煤用于生产气化焦。目前采用添加粘结剂和型煤制气化焦工艺较为普遍，但需要对现有的炼焦设备和炼焦制度做大幅度调整，而且对炼焦系统中化产回收单元的稳定性产生影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种在现有的炼焦条件下，生产高强度、高反应性的高比例配入长焰煤生产高强度高反应性气化焦的方法。
本发明是针对炼焦煤配入量减少并且高比例配入长焰煤后会引起焦炭强度大幅度下降问题，在现有的炼焦条件下，通过调节长焰煤、气煤和肥煤的配比和粒径分布，经过捣固增加堆密度，通过简单的方法实现高低阶煤配入量、低炼焦煤配入量、高气化焦强度、高反应性，大幅度降低生产成本，实现能源和资源的有效整合。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明的方法，包括如下步骤：
(1)、依据国标方法，测定长焰煤、气煤、肥煤的胶质层厚度Y值；
(2)、按照单种煤Y值的加和性，先拟定配合煤Y值大于10时单种煤的配比；再调节其数值限于下列范围内：按重量百分比计，长焰煤、气煤、肥煤的配比范围为40-50：25-35：20-25；
(3)、单种煤分别进行粉碎，按重量百分比计，肥煤的粉碎细度<0.2mm占90％以上，气煤和长焰煤细度2-3mm均占40％以上；
(4)、将不同粒度的煤种进行混合，确保入炉煤细度<3mm占90wt％以上，并添加水分9-11wt％；
(5)、混合均匀后，将配合煤进行捣固，捣固后堆密度大于0.95g/cm3；
(6)、然后推入焦炉中，以升温速率3-5℃/min升到温度大于900℃的炼焦温度，恒温0.5-1小时后，推出焦炉冷却至室温，得到气化焦。
本发明的气化焦依据国标《GB/T 2006-2008》测定M25和M10强度指标，依据国标《GB/T 4000-2008》测定反应性指标CRI。
传统配煤炼焦生产冶金焦的方法中，需大量配入炼焦煤，其成焦机理主要为胶质层重叠原理和表面结合原理，为保证粘结煤产生的胶质层具有强的粘结性，一般认同活性组分粗粉碎、惰性组分细粉碎原则(即粘结煤粗粉碎，不粘煤细粉碎)，可达到胶质层包裹惰性颗粒并提高焦炭强度的目的。然而，当进行配煤炼焦生产气化焦时，将强粘煤细粉碎后，可提高强粘煤颗粒分散性，使其在炭化过程中体现颗粒表面结合的成焦机理，减弱胶质层重叠机率；将弱粘煤粗粉碎的目的有二：一是保持一定的粗颗粒比例，可提高颗粒之间的机械啮合作用，二是弱粘煤粗颗粒的粘结性高于细颗粒，如果颗粒粉碎过细则分散性过高，由于其粘结性较弱，表现出的表面结合力较弱，粘合的颗粒很容易脱落，致使焦炭强度大幅度降低；控制不粘煤的粗、细颗粒比例，一方面是不粘煤粗颗粒与弱粘煤粗颗粒形成较强的机械啮合力，而少量的强粘煤细粉充当二者之间的粘合剂，进一步提高机械啮合力，另一方面是不粘煤细颗粒适当配入可填充粗颗粒之间的空隙，提高整体堆密度。另外，适当的细颗粒比例会分散消耗胶质层，从而降低膨胀压力，利于推焦。因此，通过调节长焰煤(不粘煤)、气煤(弱粘煤)和肥煤(强粘煤)的粒级级配关系，采用捣固炼焦工艺，可实现高比例配入长焰煤生产高强度、高反应性气化焦的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下优势及创新点：
1、利用Y值指导确定配合煤中各单种煤的配入比例范围；
2、长焰煤配入比例40-50％，肥煤配入比例低于25％，可采用现有的捣固炼焦工艺技术生产气化焦，不需要对焦炉设备及炼焦制度做大幅度修改，扩大焦炉的生产灵活性，并实现煤的分级转化和梯级科学高值利用；
3、不同于冶金焦生产的粒级级配方法，即长焰煤及气煤2-3mm粒级所占比例均大于40％，肥煤<0.2mm粒级占90％以上。
4、本发明气化焦的抗碎强度M25>90％，耐磨强度M10<10％，二氧化碳反应性CRI>60％，可以完全满足固定床气化炉的生产要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明所用的不粘煤、弱粘煤、强粘煤不局限于下述实施例。
实施例1：
(1)、依据国标方法，测定神木长焰煤(SMC)、乌海气煤(QM-1)、太原肥煤(FM-1)的胶质层厚度分别为0、11、32；
(2)、按照单种煤Y值的加和性，先拟定配合煤Y值大于10时单种煤的配比；再调节其数值限于下列范围内：按重量百分比计，长焰煤、气煤、肥煤的配比配入量分别为40wt％、35wt％、25wt％；
(3)、单种煤分别进行粉碎，按重量百分比计，SMC的粒径分布为<1mm比例25％，1-2mm比例25％，2-3mm比例50％；QM-1的粒径分布为<1mm比例15％，1-2mm比例30％，2-3mm比例55％。FM-1的粒径分布为<0.2mm比例90％以上
(4)、将不同粒度的煤种进行混合，并添加水分10wt％；
(5)、混合均匀后，将配合煤进行捣固，捣固后干基堆密度为1.05g/cm3；
(6)、然后推入焦炉中，以升温速率3℃/min升到温度为900℃的炼焦温度，恒温0.5小时后，推出焦炉冷却至室温，得到气化焦。其配合煤Y值、焦炭强度和反应性指标如表1所示。
实施例2：
本实施例采用的平朔长焰煤(PSC)、乌海气煤(QM-1)、乌海肥煤(FM-2)的胶质层厚度分别为0、11、33，其配入量分别为40wt％、35wt％、25wt％。PSC的粒径分布为<1mm比例25％，1-2mm比例25％，2-3mm比例50％；QM-1的粒径分布为<1mm比例15％，1-2mm比例30％，2-3mm比例55％。FM-2的粒径分布为<0.2mm比例90％以上。炼焦温度为950℃，恒温时间0.5小时，干基堆密度为1.00g/cm3，升温速率5℃/min，水分添加量9wt％。其配合煤Y值、焦炭强度和反应性指标如表1所示。其余同实施例1。
实施例3：
本实施例采用的神木长焰煤(SMC)、神木气煤(QM-2)、乌海肥煤(FM-2)的胶质层厚度分别为0、12、33，其配入量分别为40wt％、35wt％、25wt％。SMC的粒径分布为<1mm比例25％，1-2mm比例25％，2-3mm比例50％；QM-2的粒径分布为<1mm比例15％，1-2mm比例30％，2-3mm比例55％。FM-2的粒径分布为<0.2mm比例90％以上。炼焦温度为950℃，恒温时间1小时，干基堆密度为0.95g/cm3，升温速率4℃/min，水分添加量11wt％。其配合煤Y值、焦炭强度和反应性指标如表1所示。其余同实施例1。
实施例4：
本实施例采用的神木长焰煤(SMC)、神木气煤(QM-2)、太原肥煤(FM-1)的胶质层厚度分别为0、12、32，其配入量分别为45wt％、30wt％、25wt％。SMC的粒径分布为<1mm比例25％，2-3mm比例75％；QM-2的粒径分布为1-2mm比例30％，2-3mm比例70％。FM-1的粒径分布为<0.2mm比例90％以上。炼焦温度为900℃，恒温时间1小时，干基堆密度为1.05g/cm3，升温速率3℃/min，水分添加量10wt％。其配合煤Y值、焦炭强度和反应性指标如表1所示。其余同实施例1。
实施例5：
本实施例采用的平朔长焰煤(PSC)、神木气煤(QM-2)、乌海肥煤(FM-2)的胶质层厚度分别为0、12、33，其配入量分别为45wt％、35wt％、20wt％。PSC的粒径分布为<1mm比例20％，1-2mm比例25％，2-3mm比例55％；QM-2的粒径分布为1-2mm比例25％，2-3mm比例75％。FM-2的粒径分布为<0.2mm比例90％以上。炼焦温度为950℃，恒温时间0.5小时，干基堆密度为1.00g/cm3，升温速率5℃/min，水分添加量10wt％。其配合煤Y值、焦炭强度和反应性指标如表1所示。其余同实施例1。
实施例6：
本实施例采用的神木长焰煤(SMC)、乌海气煤(QM-1)、太原肥煤(FM-1)的胶质层厚度分别为0、11、32，其配入量分别为50wt％、25wt％、25wt％。PSC的粒径分布为<1mm比例30％，1-2mm比例30％，2-3mm比例40％；QM-1的粒径分布为2-3mm比例100％。FM-1的粒径分布为<0.2mm比例90％以上。炼焦温度为950℃，恒温时间1小时，干基堆密度为1.05g/cm3，升温速率4℃/min，水分添加量10wt％。其配合煤Y值、焦炭强度和反应性指标如表1所示。其余同实施例1。
表1不同炼焦条件和配煤方案下的气化焦强度

Claims (2)

1.一种高比例配入长焰煤生产高强度高反应性气化焦的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、依据国标方法，测定长焰煤、气煤、肥煤的胶质层厚度Y值；
(2)、按照单种煤Y值的加和性，先拟定配合煤Y值大于10时单种煤的配比；再调节其数值限于下列范围内：按重量百分比计，长焰煤、气煤、肥煤的配比范围为40-50：25-35：20-25；
(3)、单种煤分别进行粉碎，按重量百分比计，肥煤的粉碎细度<0.2mm占90%以上，气煤和长焰煤细度2-3mm均占40%以上；
(4)、将不同粒度的煤种进行混合，确保入炉煤细度<3mm占90wt%以上，并添加水分9-11wt%；
(5)、混合均匀后，将配合煤进行捣固，捣固后堆密度大于0.95g/cm3；
(6)、然后推入焦炉中，以升温速率3-5 oC/min升到温度大于900oC的炼焦温度，恒温0.5-1小时后，推出焦炉冷却至室温，得到气化焦。
2.一种气化焦，其特征在于是由权利要求1所述的方法制备而成，气化焦的抗碎强度M25>90%，耐磨强度M10<10%，二氧化碳反应性指标CRI>60%。
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