CN110923000A - 一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法 - Google Patents

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王玉明
毛晓明
胡德生
钱晖
徐万仁
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition

Abstract

本发明提供了一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：(1)从炭化室的装煤孔装入配合煤，装好炉门，向燃烧室通入煤气和空气；所述煤气为焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气；(2)煤气和空气燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室的配合煤；(3)当炭化室的配合煤的中心温度达到1050℃后，闷炉1.7～2h，得到焦炭。优选地，步骤(2)所述炉墙的导热系数为2.25‑2.55W/m.K。利用该方法可以有效的提高弱粘结性煤的使用量，保证焦炭的质量不劣化，可以有效的缓解由于优质炼焦煤资源的减少而带来的炼焦煤资源短缺的风险，同时可以有效的增加炼焦过程焦炉产量。

Description

一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法
技术领域
本发明属于炼焦生产过程中生产用煤的使用以及炼焦生产操作过程优化控制技术领域，具体涉及一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法。
背景技术
随着炼铁产能的扩大，特别是目前我国的钢铁产能已经超过了8亿吨，而炼铁的过程主要就是利用焦炭和烧结矿进行还原反应而获得铁水。相应的对于提供炼铁原料的焦炭产能也得到了快速扩张，很多企业为了多生产焦炭，焦炉均会满负荷生产甚至有些焦炉会超负荷生产。焦炭的主要生产原料为炼焦煤，我国拥有丰富的煤资源，在能源的利用过程中，对煤的依赖性比重较大。对煤的加工利用煤工作者开展了很多方面的工作。其利用途径主要在三个方面，利用煤进行气化得到合成气(CN1721511A，CN86105896)用来制备甲醇或者用来作为还原气；利用煤进行高温干馏生产焦炭(CN1171807A,CN1465656A)用于高炉炼铁生产；由于石油资源的缺乏，利用煤直接液化制备油(CN1676572A)代替石油也受到越来越多的重视。
随着焦炭量的需要的不断扩大，炼焦煤资源的消耗量也将越来越大，但是炼焦煤资源是一种不可再生的资源，并且在我国炼焦煤资源分布很不均匀，其中强粘结性煤的资源量相对较少，但是弱粘结性煤的资源量却非常丰富。如何尽量少用强粘结性煤资源，扩大弱粘结性煤资源的使用量，并且保证焦炭的质量不发生劣化，满足高炉炼铁生产的要求是摆在我们面前的一个大问题，另外如果能够多使用弱粘结性煤，由于弱粘结性煤的价格远远低于强粘结性煤，这将为炼焦生产过程的生产成本带来大幅降低，提高企业的经济效益。
煤在炭化室内在隔绝空气的条件下加热到一定温度并且恒温一段时间，使煤中的挥发份得到完全挥发后才能得到合格的焦炭，在这个过程中煤在炭化室内进行的是层层结焦过程，并且在炭化室内煤不断的形成胶质体，胶质体融并长大再固化最终形成焦炭，在胶质体的形成过程中温度是一个非常重要的因素，胶质体的形成时间长，融并长大并进行反应的时间长，将更有利于胶质体的各种物质发生融并和化合反应，有利于煤大分子的断裂，从而生成高质量的焦炭。从而在焦炭形成过程中炭化室内煤层间的温度梯度是一个非常重要的因素。不少煤工作者提出了提高燃烧室的温度，进而提高炭化室内的温度梯度，但是随着燃烧室的温度提高，热量的损失也会增大，同时提高温度需要增加煤气的使用量，从而增加了炼焦过程的能耗以及炼焦过程的生产成本，并且对炉墙也会产生破坏作用。还有一些工作者提出了减薄炭化室和燃烧室之间的隔墙，减薄炭化室和燃烧室之间的隔墙保证了温度从燃烧室传导到炭化室的距离缩短了，确实可以提高炭化室墙表面的温度，但是由于炭化室墙的减薄，从而墙面的耐受力也将减小，但是在炼制焦炭的过程中墙面将会受到煤受热后的膨胀压力，同时还会受到焦炭出炉时的焦炭的挤压力，炉墙减薄将会承受不住这些压力从而导致炉墙坍塌，造成生产事故，影响焦炉连续生产。
对于目前我国炼焦煤资源中强粘结性煤的含量少，弱粘结性煤的资源含量巨大，同时我国炼铁产能巨大，消耗大量的炼焦煤资源，由于炼焦煤资源的不可再生性，炼焦煤资源将会越来越少，炼焦煤资源的煤质情况会越来越差，本文提出了一种增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，通过该方法可以有效的提高弱粘结性煤的使用量，保证焦炭的质量不劣化，可以有效的缓解由于优质炼焦煤资源的减少而带来的炼焦煤资源短缺的风险，同时可以有效的增加炼焦过程焦炉产量，降低炼焦生产过程结焦时间，降低炼焦生产过程能耗，从而降低生产成本，提高企业经济效益。
发明内容
本发明提出了一种增加弱粘结性煤使用量降低炼焦能耗的炼焦方法。本发明的目的是针对目前用于炼铁的焦炭消耗巨大，而我国的炼焦煤资源中的弱粘结性煤资源含量巨大，强粘结性煤的资源含量不足，由于整个炼焦煤资源的不可再生性炼焦煤资源逐渐枯竭，提出了一种增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，通过燃烧室内加热煤气及空气过剩系数的调节以及炉墙导热性能的提高，从而改变炭化室内炼焦煤的温度梯度，保证胶质体的形成和充分反应过程，达到提高配合煤中弱粘结性煤的使用量，保证焦炭的质量不劣化，可以有效的缓解由于优质炼焦煤资源的减少而带来的炼焦煤资源短缺的风险，同时可以有效的增加炼焦过程焦炉产量，降低炼焦生产过程结焦时间，降低炼焦生产过程能耗，从而降低炼焦生产过程生产成本，提高企业经济效益。
本发明提出了一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：
一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：
(1)从炭化室的装煤孔装入配合煤，装好炉门，向燃烧室通入煤气和空气；所述煤气为焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气；
(2)煤气和空气燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室的配合煤；
(3)当炭化室的配合煤的中心温度达到1050℃后，闷炉1.7～2h，得到焦炭。
优选地，步骤(1)所述焦炉煤气的通入量为20280-21140m3/h，高炉煤气的使用量为201580-187100m3/h；
优选地，步骤(1)所述空气的过剩系数为1.15-1.25；
优选地，步骤(1)所述配合煤的Wad为7-10％，Ad量为11.5-13％，挥发份Vd含量为30-33％；
优选地，步骤(1)所述配合煤中弱粘结煤的所占质量百分比为45～50％。
优选地，步骤(2)所述炉墙的导热系数为2.25-2.55W/m.K。
本发明中由于炭化室和燃烧室间的炉墙的导热系数很高，因此热量从燃烧室传递到炭化室的墙表面的速度很快，热损失很少，这样从炭化室表面到煤料中心的温度梯度明显加大，从而在煤料内的传热速度要优于普通炭化室墙带来的煤料传热速度，这样煤料形成胶质体的时间将会加长，从而有利于煤料胶质体长大融并和相互反应过程，进而为焦炭质量的保证提供了有利条件。由于温度梯度大，传热速度快，胶质体在高温下的存在时间长，因此胶质体固化形成焦炭的时间要由于普通导热硅砖，从而可以有效的节约炼焦过程的炼焦时间，节约了炼焦时间，实际上也就是提高了焦炉效率，从而就提高了焦炉炼制焦炭的产量，同时由于传热速度块，时间短，必然消耗的焦炉煤气和高炉煤气以及空气的量减少，从而节约了焦炉生成能耗，同时由于胶质体存在时间长，在保证焦炭质量的前提下，可以大大增加弱粘结性煤的使用比例。
本工艺提出的一种增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，利用该方法可以有效的提高弱粘结性煤的使用量，保证焦炭的质量不劣化，可以有效的缓解由于优质炼焦煤资源的减少而带来的炼焦煤资源短缺的风险，同时可以有效的增加炼焦过程焦炉产量，降低炼焦生产过程结焦时间，降低炼焦生产过程能耗，从而降低生产成本，提高企业经济效益。
有益效果
通过技术创新，本发明所述的增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法会有以下效果：
1、一种增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，可以增加胶质体的融并长大和反应时间，可以在保证焦炭质量不劣化的条件下，有效的提高弱粘结性煤的使用量。
2、通过一种增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，可以有效的缓解由于优质炼焦煤资源的减少而带来的炼焦煤资源短缺的风险。
3、通过一种增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，由于炼焦生成过程煤料传热温度梯度的增加，传热速度加快，可以有效降低炼焦生产过程结焦时间，增加炼焦过程焦炉产量。
4、通过一种增加弱粘结性煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，可以有效降低炼焦过程的焦炉煤气、高炉煤气以及空气的使用量，降低炼焦生产过程能耗，从而降低生产成本，提高企业经济效益。
具体实施方式
实施例中的燃烧室与炭化室之间的炉墙传的导热系数为2.53W/m.K，参照中国专利申请CN201410631575.3中实施例1所述方法制备得到。
实施例1
一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：
(1)从炭化室的装煤孔装入配合煤，煤质指标为Wad为10％，Ad量为13％，挥发份Vd含量为30％，装好炉门，向燃烧室通入煤气和空气；所述煤气为焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气；焦炉煤气的使用量为21140m3/h，高炉煤气的使用量为187100m3/h，空气的过剩系数为1.25；
(2)煤气和空气燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室的配合煤；燃烧室采用的是两段加热方式，即燃烧室的竖向底部和中部同时加热的方式；
(3)当炭化室的配合煤的中心温度达到1050℃后，闷炉2h，得到合格的焦炭(CRI≦25％，CSR≧65％)。
本实施例的配合煤中弱粘结煤使用比例为45％。
实施例2
一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：
(1)从炭化室的装煤孔装入配合煤，煤质指标为Wad为9％，Ad量为12％，挥发份Vd含量为31％，装好炉门，向燃烧室通入煤气和空气；所述煤气为焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气；焦炉煤气的使用量为21000m3/h，高炉煤气的使用量为195100m3/h，空气的过剩系数为1.20；
(2)煤气和空气燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室的配合煤；燃烧室采用的是两段加热方式，即燃烧室的竖向底部和中部同时加热的方式；
(3)当炭化室的配合煤的中心温度达到1050℃后，闷炉1.8h，得到合格的焦炭(CRI≦25％，CSR≧65％)。
本实施例的配合煤中弱粘结煤使用比例为46％。
实施例3
一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：
(1)从炭化室的装煤孔装入配合煤，煤质指标为Wad为8％，Ad量为11.5％，挥发份Vd含量为32％，装好炉门，向燃烧室通入煤气和空气；所述煤气为焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气；焦炉煤气的使用量为20680m3/h，高炉煤气的使用量为199800m3/h，空气的过剩系数为1.23；
(2)煤气和空气燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室的配合煤；燃烧室采用的是两段加热方式，即燃烧室的竖向底部和中部同时加热的方式；
(3)当炭化室的配合煤的中心温度达到1050℃后，闷炉1.7h，得到合格的焦炭(CRI≦25％，CSR≧65％)。
本实施例的配合煤中弱粘结煤使用比例为46.5％。
实施例4
一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其包括如下步骤：
(1)从炭化室的装煤孔装入配合煤，煤质指标为Wad为7％，Ad量为11.5％，挥发份Vd含量为33％，装好炉门，向燃烧室通入煤气和空气；所述煤气为焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气；焦炉煤气的使用量为20280m3/h，高炉煤气的使用量为201580m3/h，空气的过剩系数为1.25；
(2)煤气和空气燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室的配合煤；燃烧室采用的是两段加热方式，即燃烧室的竖向底部和中部同时加热的方式；
(3)当炭化室的配合煤的中心温度达到1050℃后，闷炉2h，得到合格的焦炭(CRI≦25％，CSR≧65％)。
本实施例的配合煤中弱粘结煤使用比例为47％。

Claims (6)

1.一种增加弱粘结煤使用量降低生产能耗的炼焦方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)从炭化室的装煤孔装入配合煤，装好炉门，向燃烧室通入煤气和空气；所述煤气为焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气；
(2)煤气和空气燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室的配合煤；
(3)当炭化室的配合煤的中心温度达到1050℃后，闷炉1.7～2h，得到焦炭。
2.根据权利要求1所述的炼焦方法，其特征在于：步骤(1)所述焦炉煤气的通入量为20280-21140m3/h，高炉煤气的使用量为201580-187100m3/h。
3.根据权利要求1所述的炼焦方法，其特征在于：步骤(1)所述空气的过剩系数为1.15-1.25。
4.根据权利要求1所述的炼焦方法，其特征在于：步骤(1)所述配合煤的Wad为7-10％，Ad量为11.5-13％，挥发份Vd含量为30-33％。
5.根据权利要求1所述的炼焦方法，其特征在于：步骤(2)所述炉墙的导热系数为2.25-2.55W/m.K。
6.根据权利要求1所述的炼焦方法，其特征在于：步骤(1)所述配合煤中弱粘结煤的所占质量百分比为45～50％。
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