炼焦配煤及生产实践探析

武丽琴

（吕梁职业技术学院，山西 吕梁 032300）

配煤过程即将不同品种的煤按照比例进行均匀混合，同时为炼焦工作提供重要的原料储备。在这项工作当中的重点在于配煤工作的质量，因为随着相关行业的快速发展，对于产品质量和产量的要求不断提升，随之产生的能源供应矛盾也让企业面临了新的发展压力。对此，我们应寻找更加经济合理的技术方案，保障企业生产能力的同时缓解严峻的能源形势。

1 炼焦配煤的技术原理

炼焦配煤过程就是将类型不同的烟煤按照一定比例配合后装炉进行炼焦，焦炉的炭化室是一个狭长的空间，结焦过程从炉墙向炭化室中间逐渐推进所形成一个动态的过程，这一过程中炉料的供热性能会随着温度的变化而发生改变。其原理如图1所示。

图1 炼焦配煤原理

基于这一原因，在配煤方面很多企业都一直有所开展相应的技术研究工作，且方案也变得多样化。不过在配煤技术方案的选择上，通常通过以下几个原理的研究来进行。

1.1 胶质层原理

胶质层原理利用的是煤本身具有的黏结能力，即煤和焦统一变化的规律可以为焦炭质量强度的分析提供有效参考，这不仅可以为我们确定后续的配煤方案，同时还可以对煤进行合理的填充。对于这一项工作而言，要求的是煤胶质体的温度区间能保持正常范围，从而在温度的影响之下处于可塑性状态，让焦炭的形态保持均匀，也能让结构趋于稳定。按照这一理论要求，配煤技术也具有相对稳定的可操作性，能够在短时间内确定软化区间和最佳的配煤方案。

1.2 共炭化原理

在这种技术模式下，会在煤当中加入一些非煤类的黏接剂，通过这些材料来实现煤结焦性能的改善。共炭化为我们的技术研究提供了理论依据，同时让橡胶类、塑料类废物可以和煤共炭化成为可能。因此，焦炭质量和黏接性得到了改善，废弃物也能实现循环利用，对于节能减耗工作的实际意义突出。

1.3 互换性原理

互换性原理即将煤所具有的有机质部分进行划分，同时让纤维部分和黏结部分实现比例的协调，使纤维质组分具有足够的强度。在这种模式下，如果配煤具有稳定的黏结性能，可以考虑在其中增加一部分无烟煤来改善焦炭质量。

2 配煤原则分析

2.1 成焦特性研究

炼焦配煤工作中的常见煤种包括焦煤、贫煤等多种类型，其中焦煤的结焦性能更加突出，在温度的作用下可以产出稳定的胶质体，焦炭强度的质量有所保障。但其它品种的煤在温度作用下可能会出现强度、胶质体等各个方面的技术问题，因此多作为辅助用煤存在。我国煤炭资源的分布不均匀，各地区的煤产量差异情况较大，因此要选择煤种混合配比炼焦方案来实现对于资源的合理利用。整体来看，煤在炭化结束前也应该具有良好的收缩度，防止因膨胀压力所导致的推焦工作问题。在合理规划成本的前提下可以适当考虑加入一些弱黏结性的煤或是高挥发分煤[1]。

2.2 配煤比的优化

一般来说可以通过煤岩学的相关知识来为焦化生产应用进行辅助研究，但煤岩配煤标准不统一的前提下，这种方法的使用具有一定的局限性。此时需要通过焦炭的质量模型优化过程来确定配比，并且按照配比数据进行试验。如果优化配煤比方案可以保持良好的准确性，就可以快速地确定配煤比而缩短试验周期。

3 配煤的生产实践过程

3.1 配煤材料的应用

在材料的应用环节，将同类型的煤种进行配混，因为一些性能质量相对接近的煤种可以具有良好的稳定性，且在不出现特殊煤种的情况下可以展开统一管理。如果需要分类分级，那么需考虑到煤在长期存放过程中可能出现的性能缺陷，例如水分问题、氧化、变质等。在库存煤的处理方式上要尽量地缩短堆放时间，避免不同级别和类型的煤随意堆放出现其它层面的技术问题。通常可以借助显微光度计来测定煤的镜质组反射率，结合反射率的差异进行岩相分析，进行煤种区分[2]。

3.2 配煤过程

在进行煤源调查之后，了解煤矿周边的地理位置、运输条件等，对煤的供应量和成本进行综合性划分，同时制定采样计划，以便于对质量进行整体评估。按照相关的煤质量测定结果来确定配煤方案后，进行小焦炉试验，展开相应的优化调整。技术人员按照要求进行模拟的配料计算，了解不同煤种的配比量问题，确定最佳配煤方案。不过在实际的生产过程中，不同的煤种在不同时期的质量必然存在差异，对于新进煤的技术把关问题要落实到位，如果配煤条件出现了显著的异常情况，也要及时采取技术手段展开控制。

3.3 影响因素的试验分析

为了能确定其它性质对炼焦过程产生的影响，可以借助铁桶试验来进行进一步研究，分析在不同的工艺条件下会对炼焦配煤产生怎样的影响，而装煤堆密度是首要的影响条件分析[3]。在试验环节中我们可以利用分层的方法装煤，让煤的堆密度控制在不同的层次，然后进行炼焦，分析不同堆密度装煤与焦炭性能之间的联系。相关研究表明，焦炭的冷态强度会随着不同装煤堆密度的变化而变化[4]。原因在于装煤堆密度的增加会让煤颗粒之间更加紧密，热分解产物的析出，提升了膨胀压力和分子间的结合力，煤粒之间形成了良好的黏结，且焦炭结构变得更加紧密。另一方面，煤粒之间的膨胀压力增加，间隙减小，气体在胶质体当中的停留时间同样增加，内部提升的膨胀压力促使热解产物之间出现缩合反应，时间不断地延长，煤的塑性也出现了调整，其强度必然受到影响。

前面提到过在煤中加入一些低挥发性的品种煤工作，但此类材料的加入可能会降低煤的黏结程度，降低焦炭的机械强度，对此，可以考虑加入一些添加剂来改善此类问题。同样可以借助铁桶试验来确定。例如在20kg的铁桶条件下，在试验过程中增加沥青，来分析其对于焦炭质量和强度的影响。从变化趋势来看，添加沥青等材料的确可以起到改变焦炭强度的作用，具体的添加量要结合生产环境与工艺条件确定，以满足实际需求。

4 结语

炼焦配煤对于炼焦生产过程和焦炭质量控制方面都可以发挥重要作用，且这一方面的技术内容也需要得到创新研究，在配煤理论的支持下实现对于生产实践条件的控制，一方面实现质量保障，另一方面降低生产成本。而后续的试验研究也说明在一定的生产条件下，可以通过某些影响因素的分析来实现强度的转变，为实际生产提供一部分的指导。