浅析从入炉煤管控来提高焦炭质量的途径

冯萍萍

【摘 要】 入炉煤质量是影响焦炭质量的主要因素之一，在配比既定的情况下，对入炉煤的质量管理尤为重要，本文从入炉煤的粒度控制、配煤比的准确性分析、入炉煤的水分控制以及通过配添黏结剂和瘦化剂来提高入炉煤的结焦性、炼焦煤的新技术---入炉煤预热工艺的探讨等方面探讨了提高焦炭质量的途径。

【关键词】 焦炭质量 入炉煤粒度 入炉煤水分 结焦性

焦炭广泛用于高炉炼铁、冲天炉熔铁、铁合金冶炼和有色金属冶炼等生产，作为还原剂、能源和供碳剂，也用于电石生产、气化和合成化学等领域作为原料。焦炭质量的好坏，不仅影响焦化企业自身的利益，还会对钢铁行业的稳定生产产生较大影响。影响焦炭质量的因素很多，但影响最多的还是入炉煤性质，当炼焦用煤的配比既定的情况下，入炉煤的质量管理尤为关键。本文从如何提高入炉煤质量的几个方面探讨提高焦炭质量的途径。

（1）炼焦用煤的粒度控制。煤的黏结性不仅取决于煤化度和岩相组成，也取决于煤粒子的大小以及整个煤料的粒度分布，因此必须调节各种煤的粒度和粒度分布，使之处于最佳状态。①优化入炉煤的粉碎工艺。配合煤中各单种煤的性质不同，一种煤的不同岩相组分性质也不同，所以应将煤粉碎均匀，然后才能炼出熔融良好、质量均一的焦炭。入炉煤中黏结性好的煤和活性组分要进行粗粉碎，以防止黏结度降低；黏结性差的煤和惰性组分要细粉碎，以减少裂纹中心。我公司是年产焦炭200万吨的独立的焦化企业，它的130万吨焦化配煤系统采用部分硬质煤二次粉碎的工艺，即先将硬质煤进行一次破碎，然后再按比例与其他煤种混合进行二次粉碎，这有利于对单种煤的粉碎细度进行合理控制，目前控制效果较好。②要控制好入炉煤的细粒化和均匀化。入炉煤的粒度一般控制在<3mm的占90%左右，以保证各组分之间能够混合均匀，使不同组分的煤粒子在炼焦过程中相互作用，相互填充间隙，相互结合，以确保得到结构均匀的焦炭。煤粉碎粒度应少含过大和过小的颗粒，一般希望小于 0.2-0.5mm的要尽量少。

（2）确保配煤比的准确性。一般用不合格率来考核配煤比的准确性，若以配煤前后挥发分相差不超过±0.7%，灰分相差不超过 ±0.3%作为考核标准，以一个周期内的抽样数据来计算，根据二项式定律，不合格率P的标准偏差为√P（1-P）/n，灰分和挥发分的总体最大不合格率为PX、Py，则该阶段的配煤准确系数为1-（PX+Py）。但是，通过不合格次数评定配煤的准确性，不能从数值上反映出配煤指标差值的统计范围，为了确定差值的可能范围，还需利用计算标准偏差与t分布来确定。

（3）加强对入炉煤的水分的控制，可以稳定焦炉操作，改善焦炭质量。入炉煤水分对结焦过程影响较大，通常水分每增加1%，结焦时间约延长20min，不仅影响产量，也影响炼焦速度。当入炉煤水分降低到6%以下时，由于减少了煤粒表面水膜的表面张力，煤粒间的空隙容易相互填满，故使入炉煤堆密度增大，还能使炭化室中心的煤料停留在100℃左右的时间缩短，从而可以缩短结焦时间、提高加热速度，改善焦炭质量。但在捣固炼焦时，配合煤水分偏低，捣固密度会出现下降的趋势，严重时会出现塌煤，炉顶消烟车还会出现冒黑烟的可能增大，因此要区别对待。对于捣固炼焦，入炉煤水分可控制在10%左右。

（4）通过配添适量的如沥青、焦粉等黏结剂和瘦化剂，提高焦炭质量。为了改善煤的结焦性，在入炉煤中配入适量的黏结剂、瘦化剂和反应性抑制剂等炼焦，是对配合煤的一种有针对性的特殊技术措施。其中，配入黏结剂可以改善焦炭强度和热性质，可以替代强黏结煤或增加非黏结煤用量，缺点是炼焦过程中生产的沉积碳较多，容易堵塞焦炉上升管，故只能少量配入；配入瘦化剂可以减少收缩系数，还能减少层间的收缩差，降低层间应力。另外，对黏结性较强而挥发分偏高的，配以适量的细焦粉，可以在维持焦炭耐磨强度M10的前提下，提高抗碎强度M40和大于40mm的块焦率。

（5）炼焦煤的新技术---入炉煤预热工艺。入炉煤在入炉前用气体热载体或固体热载体快速加热到热分解开始前温度（150℃-250℃），然后再进行装炉炼焦，可以改善煤料的黏结性和炭化室结焦过程，还可以增加气煤用量，提高焦炉生产能力，改善焦炭质量。实例表明：预热入炉煤炼焦所得焦炭与同一煤料的湿煤炼焦相比，其密度大、气孔小，常温强度与热态性能改善，平均粒径为40-80mm粒级的百分率增加。此外，由于煤中部分不稳定有机硫在预热时能够发生热分解，从而使焦炭含硫降低；预热入炉煤还可以使炭化室宽向炉料的温度梯度减小，有利于降低半焦-焦炭层内相邻间的收缩应力，从而减小焦炭裂纹。煤预热技术虽然具有显著的社会效益和经济效益，但存在许多技术难点，还有待于炼焦工作者去开发、完善，使之更好的为我们服务。

焦炭质量控制是一个复杂的系统工程，除了对入炉煤的质量控制，加热过程中的工艺控制如炼焦方式、加热的均匀性、结焦时间等也非常重要。只有从源头抓起，采取各种有效的质量管理措施，并在生产中推广使用先进生产设备和生产工艺，才能保证了焦炭质量的稳定和提高。

参考文献：

[1]炼焦学，姚昭章，郑明东主编.3版.北京：冶金工业出版社，2005.9.

[2]郭树才主编.煤化工工艺学.2版.北京：化学工业出版社，2006.4.

[3]郑明东，水恒福，崔平编著.炼焦新工艺技术.北京：化学工业出版社，2006.1.