配煤炼焦技术

配煤炼焦技术（3篇）

1.配煤炼焦技术 篇一

我黑化集团焦化厂现有3座焦炉, 年产焦炭80万吨, 其中≤10mm的焦粉约有4.70×104吨, 占总量的5.8%。这部分焦粉不适宜炼铁用, 价格低且销路不畅, 积压下来又污染环境, 实属一大难题。我厂每年需采购约130万吨的炼焦原料煤, 资金约4.2亿元。为了降低成本减少原料煤的消耗量, 解决好4.70×104t/a焦粉的出路, 为厂增创效益, 必须开发一条创新路子。根据炼焦工艺和煤岩学知识, 煤由活性物和惰性物两部分组成, 当煤中的活性物和惰性物组分含量达到某一比例, 即最优化时, 焦炭强度最好, 继而我厂研究决定引进西门子PLC控制配煤系统。

2 系统组成

本产品由计量皮带机、秤架、称重传感器、测速装置、演算调节显示器、变频器, 电控柜等设备组成。电子皮带配料系统是一种集散控制系统。它集自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化系统;充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点, 采用标准化、模块化、系统化设计, 配置灵活、组态方便。该系统自2009年11月份投产以来, 改善了我厂配煤系统, 有效地提高了配料中劣质煤的比例 (据测算由9.88%提高到13.04%) , 降低了生产成本。逐步提高了焦炭质量, 使我厂二类冶金焦达到同类焦炭水平, 符合国家标准, 销售量和价格同步提升。同时, 有利于稳定高炉炼钢、炼铁的生产, 炼铁焦比例比应用前降低80kg/t左右, 对节能降耗提高企业的经济效益起到了较大的作用。

称重给料方式有二种, 一种是直拉式, 即料仓物料直接坐落到计量皮带机上, 由计量皮带机将所需称重的物料拖出, 经称重装置, 显示仪表, 变频调节控制系统, 实现定量给料。另一种方式是皮带给料式, 即通过演算显示仪表, 给出设定值, 流量信号, 通过变频器, 控制皮带给料机的输送量, 实现定量给料。我厂配煤系统采用第二种方法。工作原理及自动控制原理参见附图1。

3 系统运行方式:该系统有现场、集中远程、集中柜前仪表三种控制方式

(1) 选择集中远程控制时, 操作者给出备妥信号后, 上位机即可发出启动信号, 对应的皮带机启动、相应的显示仪表对称重传感器送来的重量信号和测速器的速度信号进行运算和处理, 显示皮带机输送物料的瞬时流量和负荷率等, 并与上位机送来的流量设定信号 (数字或模拟) 进行比较, 其偏差经PI调节后, 输出相应的4~20mA信号给变频器, 变频器对给料皮带机进行调速控制, 从而实现了对物料的闭环调节和定量控制, 同时, 仪表还向上位机送出4-20mA瞬时流量信号和脉冲累计信号。

(2) 选择现场控制时, 操作者可在皮带机附近的现场操作箱前启、停皮带机, 操作箱上的急停按钮用于出现紧急故障时, 不管系统处于何种控制方式均可在现场同时停止所有皮带机的运转。手动调速电位计可直接调节给料皮带机的运转速度, 操作者可在上位机和控制仪表不工作的情况下根据速度表的指示进行现场手动配料。

(3) 选择集中柜前仪表控制时, 操作者可利用控制柜上的按钮在柜前启、停皮带机, 并通过仪表键盘进行有关的参数设定和标定等。报警蜂鸣器在皮带秤负荷率超出上、下限和皮带机运行故障时报警, 操作者可在排除故障后按下清除报警按钮使系统复位。

4 结语

2.配煤炼焦技术 篇二

经过一年来的试验研究和实际生产经验的积累, 青海煤已成功地得到充分应用, 达到了预期效果。

1 青海煤的煤质研究

青海煤因采区不同, 其性质也不同, 可分为1#原煤和2#原煤两种。

1.1 1#原煤

青海1#原煤是从冻土层下露天开采的一种煤, 精煤硬度很低, 解冻后成煤泥状, 矸石易泥化, 而且粉煤氧化性强, 随着存放时间延长, 粘结指数G值随之降低。

不同粘结指数的原煤粒度组成见表1。从表1可看出, 该煤煤质较软, 粒度组成细, 不存在>50mm的块煤, 小于0.5mm的原生煤泥为主导粒级。

不同粘结指数的原煤综合分析数据见表2, 从该表可知, 青海1#原煤是灰分低、硫分低、挥发分较低的原煤, 尤其是粘结指数G>80的原煤煤质更好, 能满足包钢降低焦炭灰分、硫分的要求, 岩相显示该种煤为焦煤, 但从显微镜观察, 粘结指数G<60的原煤有严重的氧化现象。

根据以上分析可认为, 包钢可以采购青海1#原煤, 只需简单的筛选、干选或手选即可使精煤灰分达到8%以下, 进行配煤炼焦, 起到降灰、降硫, 提高焦炭质量的作用。

1.2 2#原煤

青海2#原煤硬度、块度与包钢购进的山西1#原煤相似, 且矸石不泥化, 原煤密度组成见表3。从该表数据可看出:密度小于1.3kg/L的浮煤产率高达45.99%, 其灰分只有1.51%, 密度小于1.8kg/L的浮煤产率高达88.49%, 其灰分只有5.44%。像这样可选性如此之好的优质炼焦煤在全国是罕见的。

1.3 青海煤的煤种鉴定

为了更加深入了解青海煤的性质, 进行了工业分析、牌号确定、岩相分析以及20kg小焦炉试验的焦炭各项指标分析。从表4数据可得出如下结论:①依据煤种分类标准划分, 属于焦煤牌号, 但粘结性一般;②根据岩相分析数据, 原煤主要由焦煤性质的镜质组组成;③焦炭的灰分、硫分低;④焦炭的冷强度和热性质与其他煤种相比属于一般。如果大量配入青海煤炼焦, 会影响焦炭的强度指标。

1.4 与其他煤种性质对比

为了更加全面认识青海煤的性质, 与蒙古煤、山西1#煤、内蒙古煤、宁夏煤以及相应的单种煤20kg小焦炉试验焦炭各项指标进行对比 (见表5) 。

(1) 青海煤及其焦炭的灰分、硫分明显低于其他煤种, 但粘结指数G偏低, 与宁夏煤相当。

(2) 青海煤焦炭抗碎强度较低, 耐磨强度较高, 冷强度方面与内蒙古煤的焦炭相当, 逊于蒙古煤焦炭和山西1#焦炭。

(3) 从反应性CRI和反应后强度CSR数据显示, 青海煤焦炭热性质与内蒙古、宁夏煤焦炭相当, 差于蒙古煤、山西1#煤焦炭。

通过以上对比分析表明, 青海煤虽属于低灰、低硫炼焦煤, 但它的粘结性和结焦性较差。

2 青海煤配煤炼焦试验

2.1 配煤炼焦方案

尽管青海煤属于低灰、低硫焦煤, 但其粘结性和结焦性较差, 为不严重影响焦炭强度, 采用了“保守”的配煤手段, 即在20kg小焦炉试验中配加3%青海煤, 进行了三种方案的试验。

方案一:青海煤代替山西2#煤。由于山西2#煤灰分和硫分比较高, 粘结性和结焦性中等。配入青海煤后, 在保证焦炭强度下, 可降低焦炭灰分和硫分。

方案二:青海煤代替山西万南煤。万南煤质量波动较大, 尤其是灰分、硫分较高, 进行替代可稳定焦炭质量。

方案三:用青海煤代替宁夏煤。宁夏煤灰分高、硫分高, 但粘结性和结焦性方面与青海煤相当。这样可降低焦炭灰分和硫分。

2.2 配煤试验岩相分析

为了提高配煤试验准确性, 确保配煤试验不发生错配、漏配现象发生, 以免试验失败, 依据制定的配煤比进行方案煤的配制, 将配制好的方案煤进行岩相分析。

岩相图谱分析表明:基础方案镜质组反射率Re平均值与其他方案Re平均值基本相同, 说明加入青海煤替代山西2#、山西万南和宁夏煤后, 煤岩性质比较稳定, 没有发生明显的变化, 将有利于保证焦炭强度质量。

2.3 小焦炉试验指标

将各单种煤破碎后, 按方案配比混合后装入20kg试验焦炉进行炼焦。成焦后进行焦炭工业分析, 焦炭严格按照国家标准制样和样品分析, 工业分析数据结果见表6所示。由于青海煤配入量仅为3%, 所以配入3%青海煤对于焦炭灰分和硫分没有显著影响, 降灰降硫效果也不明显。要使焦炭降灰、降硫效果明显, 需要加大青海煤配入量。此次试验为后续的工业性试验和青海煤在实际生产中应用提供了宝贵的理论依据。

3 青海煤的实际生产应用

3.1 替代山西2#煤

由于车皮紧张, 各矿山有时不能保证来煤量, 为了充分利用来煤资源, 焦化厂进行了青海煤替代山西2#煤的试验。山西2#煤价格比较高, 且灰分和硫分也较高, 作为战略技术储备, 焦化厂对利用青海煤代替山西2#煤配比进行了深入研究。

青海1#煤、青海2#煤和山西2#煤各项指标对比分析表明, 认为青海1#煤具有灰分、硫分较低, 粘结性较好, 岩相图谱呈现单一煤种, 所以利用青海1#煤替代山西2#较青海2#更加合适。

根据小焦炉试验结果分析认为, 在保证焦炭强度的前提下, 可以利用青海1#煤替代山西2#煤;青海1#煤可以起到降低焦炭灰分和硫分的作用。

3.2 替代蒙古煤

蒙古煤是焦化厂近几年来降灰降硫, 稳定焦炭质量的重要煤种。由于蒙古煤来源于国外, 受多方面因素的制约, 有时不能按时到货, 给生产带来极大困难。为了应对这一难题, 进行了利用青海煤替代蒙古煤的研究试验, 作为技术战略储备。

各项试验认为青海煤能够替代蒙古煤, 由于蒙古煤的结焦性好, 青海煤偏瘦, 如果利用青海煤完全替代蒙古煤需提高肥煤的配比。因此, 在青海煤替代蒙古煤的过程中, 同时应增加其他强粘结性煤的配比。

4 青海煤实际应用中应注意的问题

青海煤在焦化厂实际应用中, 涉及的问题是多方面的, 不仅要考虑降低焦炭的灰分和硫分, 而且要保证焦炭的冷态和热态强度。另外, 各种来煤的质量以及数量, 也是一个重要的制约条件, 通过前期进行的配煤试验, 及时调整生产中的配煤比以适应来煤的变化。

配入青海煤至今, 配比不断提高, 同时由于各单种煤来煤数量、质量情况不断变化, 在此期间青海煤配比有升有降, 整体趋势是提高了。虽然大量配入青海煤能够使焦炭的灰分和硫分降低, 但其粘结性和结焦性会变差, 如果不能及时调整其他煤的配比, 会严重影响焦炭的冷强度和热强度。

从冷强度分析, 随着青海煤配入量增加, 抗碎强度M40没有明显变化, 但耐磨强度M10呈现上升趋势, 说明青海煤对冷强度有一定影响。从热性质数据分析, 反应性CRI比较稳定, 但反应后强度CSR呈现下降趋势, 有一段时间由于没有万南煤, 利用山西3#煤替代万南煤, 焦炭的各项指标都比较好。但是大量配入青海煤达到19%后, 同时将肥煤配入量减少, 强度又发生了变化。由此说明青海煤的配入必须保证山西1#煤、肥煤的配比和质量, 当然其他煤的质量也不能发生大的波动, 才能保证焦炭质量的稳定和提高。

5 结 语

经过大量的试验研究以及1a来的实际生产应用, 对青海煤种有了全新的认识, 同时为今后在新煤种开发和应用方面积累了丰富的经验。

(1) 试验研究和实际应用表明, 青海煤属于低灰低硫煤, 适当配入能够实现焦炭降灰降硫目标, 它是焦化厂实现焦炭降灰降硫的重要煤种之一。

(2) 青海煤尽管粘结性和结焦性一般, 对于焦炭冷强度和热强度的改善不利, 但是与强粘结性煤种配合应用能有效的保证焦炭强度。

(3) 通过试验分析和生产应用证明, 青海煤能够有效地替代内蒙古、宁夏以及河杨等煤种, 可以部分替代山西和蒙古煤。当然替代结焦性好的煤是有条件的。

(4) 通过实际生产应用分析认为, 青海煤的配入量达到15%, 经过调整其他煤种的配比, 能够保证焦炭质量。当配入量超过15%时, 如果其他主要煤种质量、配比发生变化, 将严重影响焦炭强度。

(5) 青海煤成功应用表明, 试验研究与实际生产是相辅相成的, 试验研究为实际生产提供了理论依据, 实际生产为试验研究积累了实践经验。

3.配型煤炼焦技术的研究与实践 篇三

1 配型煤炼焦对煤料结焦性能影响

配型煤炼焦之所以能够在保证焦炭性能的前提下, 多配弱黏煤或不黏煤, 减少优质炼焦煤的配入量, 其影响因素是多方面的, 国内外企业和研究机构曾做了大量的研究和分析, 普遍认为配型煤炼焦对煤料性能影响机理体现在以下几个方面。

1.1 对入炉煤料的堆密度影响

配型煤炼焦使入炉煤料的堆密度得到了提高。常规情况下入炉煤料的堆密度为0.7t·m-3左右, 而型煤的堆密度为1.1~1.2t·m-3左右。型煤配入后, 在炉体容量不变的情况下, 整体上煤料的堆密度得到了提高, 煤料的粘结组分和非粘结组分会更加紧密地结合, 从而改善了煤的结焦性能。

1.2 对入炉煤料的导热性影响

型煤内部组分的致密性使其导热性得到了提高, 导热性得到提高的型煤会更快升温, 其到达软化点和熔融的时间也会更短, 从而更加有效地进行热传递, 使周围的粉煤更好地塑化结焦。

1.3 对结焦收缩的影响

型煤的高致密性使其在结焦时膨胀挤压周围的粉煤, 使粉煤组分更加致密地接触, 减小结焦收缩, 从而生成较大块度焦炭, 并减少裂纹。

1.4 对煤料粘结性的影响

型煤内部添加的黏结剂具有改质作用, 添加的黏结剂与煤组分结合生成更多的熔融成分, 增加胶质层厚度, 并改善焦炭的显微结构。

2 配型煤炼焦工艺

配型煤炼焦技术的研究始于20世纪50年代末60年代初期, 70年代初期在日本新日铁公司首次工业化生产, 现发展为2种工艺:

(1) 新日铁配型煤炼焦工艺。其工艺特点是从通常配合粉碎的煤料中切取一部分煤料, 配以粘结剂压成型煤, 然后在装炉前与未成型的散煤配合装炉炼焦。这种流程较简单, 在原有厂的煤处理车间的基础上改建, 较容易, 但在扩大使用非炼焦煤方面有一些局限性。

(2) 住友金属配型煤炼焦工艺。一部分的配合煤料与单独的非炼焦煤或弱粘结性煤配合, 依靠粘结剂压制成型煤, 之后按比例再配合到大部分未成型的散煤中入炉炼焦。这种流程可以多用一些非炼焦煤, 在总配煤量中不粘煤可配到20%以上, 而低挥发分强粘结煤用量仅约10%, 型煤的配料中不粘结煤达65%~70%。当成型机的工作与到贮煤塔的设备的操作同步时, 可以不建型块贮槽, 不设冷却输送带, 基建投资可以大大降低。同时, 混捏机的热耗可以减少。但是, 这种工艺流程较为复杂。

3 配型煤炼焦研究实践

压制型煤现在多采用添加黏结剂的工艺。石油化工系统可资利用的有石油软沥青裂解残渣重油等, 在焦化企业, 除了煤焦油沥青焦油渣可作粘结剂外, 其化学车间的各种废料亦可探索利用, 这样既可减少污染, 亦可变废为宝。粘结剂的配入量随其粘结能力的不同而不同, 例如焦油粘结剂的最佳配入量为10%~20%, 而沥青则为8%~10%。

宝山钢铁总厂为利用华东地区丰富的弱粘结性煤炭资源, 提高焦炭质量, 适应大型高炉需求, 于20世纪70年代末在一期工程建设期间由日本引进了新日铁配型煤炼焦新工艺。型煤装置共计7套, 处理原料煤能力约2.0kt·d-1, 炼焦煤料中型煤配入比约30%。二期工程未建设型煤装置, 二期工程建成投产后整个工厂炼焦煤料的型煤由一期工程型煤装置供给, 型煤配比约为15%, 生产出的焦炭质量能够满足4000m3高炉要求。

鞍钢进行了配型煤炼焦的工业试验, 结果表明: (1) 在现有生产配煤条件下, 配型煤焦炭M40提高2.0%, M10改善1.2%; (2) 在现有生产配煤中多配12%高挥发分弱粘结性煤的情况下, 配型煤焦炭的M40提高1.7%, M10改善1.0%。鞍钢配型煤工艺流程, 可充分利用鞍钢现有设备及设施, 比宝钢流程更为简化。

1990~1992年, 包钢焦化厂针对炼焦煤短缺、价格高和附近地区神府煤田 (神木、府谷) 低灰、低硫弱粘结性或不粘结性煤炭资源丰富的情况, 与鞍山热能院合作开展了配型煤炼焦试验工作, 相关试验数据表明在现有配煤基础上采用类似新日铁的型煤工艺, 焦炭强度明显改善, M40可提高到6%, M10可改善到1.3%, DI15150改善2.2%。

攀钢进行了配型煤炼焦实验研究, 小焦炉实验和工业实验研究表明, 配型煤炼焦可使焦炭质量得到明显改善, M40可提高到0.6%~7.2%, M10可改善到1.1%~3.8%, 焦炭反应后强度CSR提高2.15%~6.82%。

济钢焦化厂以备煤车间粉碎后的配合煤为原料, 以化产废渣为粘结剂, 稍加部分辅助粘结剂, 经充分混捏、挤压后生产型煤, 而后以一定的比例回配到炼焦煤中炼焦。从煤-6皮带运输机上切取破碎后煤料进入型煤原料槽, 原料槽中煤料经型-1皮带机运至混捏机中。特制一焦油渣槽放置在氨水澄清槽出口下, 接满后用叉车将焦油渣槽放置在型-1皮带机上方, 经蒸汽加热提高其流动性, 使其自动下口流到型-1皮带机, 与煤料一起进入成型机中挤压成为型煤。型煤经型-2皮带机回配到煤-8皮带机上, 与破碎后的炼焦煤一同运至煤塔中入炉炼焦。

莱钢焦化厂曾对焦油渣作粘结剂配型煤炼焦进行了实验研究, 从理论上进行了论证分析, 认为利用焦油渣进行配煤炼焦是完全可行的。水钢煤焦化公司从2000年开始致力于用焦油渣生产型煤炼焦生产工艺探讨, 特别是小焦炉生产的废焦油和焦油渣得到了利用, 防止了环境污染。2004年开始也进行了小焦炉和大焦炉的生产试验, 效果良好。武钢焦化公司焦化废渣制型煤装置2004年11月投产, 生产型煤主要运往3、4炼焦车间, 从对焦炭质量的分析结果来看, 焦化废渣制型煤炼焦对焦炭质量有一定改善, 由小焦炉实验结果发现焦油渣配入量不超过4%时焦炭冷态强度几乎没有什么改变, 而焦炭反应后强度随着焦油渣配入量的增加而提高。南京钢铁联合有限公司共进行了3组6个方案的小铁箱焦油渣配煤炼焦实验, 将配合煤单独炼焦, 焦油渣成型煤与粉碎到一定粒度的焦油渣成型煤按照5%的比例掺入炼焦煤中炼焦, 进行小焦炉焦化实验, 发现配合煤中掺入焦油渣炼焦对焦炭质量没有显著影响, 在某些指标上还有所提高, 每年可节约炼焦精煤1600t, 还可以增加焦炭、焦油、煤气等产量。

4 结语

国内部分焦化厂对配型煤炼焦进行的相关实验和实践表明, 配型煤炼焦这种方法可以改善煤料的粘结性, 提高焦炭抗碎强度、耐磨强度和焦炭反应后强度, 从而节约优质煤资源。

参考文献

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