目 录 第一章 文献综述.............................................................................................................. 1 1.1 配煤炼焦及其对焦炭质量的影响......................................................................... 1 1.1.1 配煤炼焦的目的和意义 ............................................................................ 1 1.1.2 配煤炼焦试验 .......................................................................................... 2 1.1.3 配合煤指标及对焦炭质量的影响 .............................................................. 3 1.2 扩大配煤炼焦资源、改善焦炭质量的技术措施.................................................... 6 1.2.1 原料煤的预处理技术................................................................................ 6 1.2.2 改善煤的结焦工艺 ................................................................................... 7 1.2.3 采用新型熄焦工艺 ................................................................................... 8 1.2.4 加强焦炉生产过程管理 ............................................................................ 9 1.3 焦炉大型化及其对焦炭质量的影响 ................................................................... 10 1.3.1 焦炉大型化技术的发展 .......................................................................... 10 1.3.2 焦炉大型化对焦炭质量的影响................................................................ 13 1.3.3 我国焦炉大型化发展需解决的问题......................................................... 14 1.4 干熄焦工艺技术 ............................................................................................... 15 1.4.1 干熄焦生产工艺简述.............................................................................. 15 1.4.2 干熄焦工艺对焦炭质量的影响................................................................ 16 1.5 本课题的研究方法及意义 ................................................................................. 18 1.5.1 研究意义 ............................................................................................... 18 1.5.2 研究内容和方法..................................................................................... 18 1.5.3 实施方案 ............................................................................................... 19 第二章 试验方法............................................................................................................ 21 2.1 原料煤样及试验设备 ........................................................................................ 21 2.1.1 原料煤样采集 ........................................................................................ 21 2.1.2 煤样制备 ............................................................................................... 21 2.1.3 试验设备 ............................................................................................... 22 2.2 试验方法.......................................................................................................... 22 2.2.1 试验的基本流程..................................................................................... 22 2.2.2 原料煤的预处理..................................................................................... 23 2.2.3 小焦炉炼焦操作..................................................................................... 24 2.2.4 焦炭质量分析 ........................................................................................ 24 第三章 干熄焦工艺下大容积焦炉配煤的研究.................................................................. 26 3.1 干熄焦工艺下大容积焦炉配煤粒度研究 ............................................................ 26 3.1.1 配合煤不同粒度级的常规指标性能......................................................... 26 3.1.2 配合煤显微组分和反射率分析................................................................ 27 3.1.3 探讨分析 ............................................................................................... 31 3.2 干熄焦工艺下大容积焦炉新煤种开发和应用 ...................................................... 31 3.2.1 新煤种的各项性能分析 .......................................................................... 31 3.2.2 新煤种的小焦炉试验研究....................................................................... 35 3.2.3 利用煤岩技术自动配煤 .......................................................................... 39 3.3 蒙古煤在生产焦炭中作用 ................................................................................. 43 3.3.1 配煤情况及蒙古煤各项指标分析 ............................................................ 43 3.3.2 焦炭冷热强度对比分析 .......................................................................... 44 3.3.3 配合煤和焦炭工业指标对比分析 ............................................................ 45 第四章 干熄焦工艺下大容积焦炉焦炭性能的研究........................................................... 48 4.1 干熄焦工艺下大容积焦炉焦炭热性能的研究 ..................................................... 48 4.1.1 干熄焦和湿熄焦强度以及气孔和光学组织分析 ....................................... 48 4.1.2 焦炭与水蒸气反应机理探讨 ................................................................... 50 4.1.3 试验研究分析 ........................................................................................ 52 4.2 干熄焦工艺下大容积焦炉焦炭抗碱性研究......................................................... 52 4.2.1 干熄焦与湿熄焦抗碱性试验方法 ............................................................ 52 4.2.2 试验数据统计及分析.............................................................................. 52 4.2.3 试验结果探讨 ........................................................................................ 53 4.3 干熄焦工艺下大容积焦炉焦炭质量研究 ............................................................ 54 4.3.1 大容积 6m 焦炉对焦炭质量的改善 ......................................................... 54 4.3.2 干熄焦工艺下 6m 焦炉对焦炭质量影响 .................................................. 55 第五章 结论与建议 ........................................................................................................ 57 5.1 结 论 ............................................................................................................... 57 5.2 建 议 ............................................................................................................... 57 参考文献 ........................................................................................................................ 58 发表论文和参加科研情况说明 ........................................................................................ 61 致 谢 ........................................................................................................................ 62 第一章 文献综述 1 第一章 文献综述 1.1 配煤炼焦及其对焦炭质量的影响 1.1.1 配煤炼焦的目的和意义 配煤是指将两种以上的单种煤料按一定的比例配合,以求制的各种用途所要求质量的焦炭。采用配煤炼焦根本的目的是既要保证焦炭质量符合要求,又要合理利用煤炭资源,同时增加炼焦化学产品的产量,降低炼焦成本[1] 。 从单种煤的结焦特性可知,大多数单种煤在炼焦炉内不易炼出机械强度较高的优质冶金焦,而且只用单种煤炼焦还存在着焦饼收缩小,推焦困难;焦煤膨胀压力很大,容易胀坏炉体;焦煤挥发分少,炼焦化学产品产率小等特点。而选择几种煤进行配合,可以达到生产优质焦炭的目的。从表1-1中可以看出,配合煤炼焦得到的焦炭质量优于单种煤炼焦时的焦炭质量。 表1-1 配合煤及单种煤炼焦时焦炭质量[2] Table 1-1 The qualities of coke from mixed and single coal 配煤比/% 煤质分析 焦炭强度/% 肥煤(孙村) 瘦煤(邯郸) V daf /% Y/mm M 40 M 10 100 0 41.69 23 59.2 14.4 0 100 18.17 12 63.7 22.7 60 40 32.18 19 75.6 10.2 根据我国煤资源的具体情况,采用炼焦配煤既可以合理利用各地区炼焦煤资源,又扩大了炼焦煤范围。将不能炼成合格冶金焦的单种煤,经几种煤配合可以炼出优质焦炭,同时还能够调整炼焦煤料中的灰分、硫分和挥发分的含量,提高焦炭质量[3] ;减少运费,降低生产成本;降低煤料的膨胀压力,增加收缩,利于推焦,并可提高化学产品产率。 为了保证焦炭质量,有利于生产操作,在确定配煤方案时,应考虑以下几项原则: (1)采用的配煤比应保证生产焦炭的质量达到规定的技术质量指标,并且能够满足用户的要求[4] ; 第一章 文献综述 2 (2)在保证焦炭质量的前提下,应尽量少用优质炼焦煤,多用气煤和弱粘结性煤,以降低配合煤成本; (3)应尽量降低煤的灰分和提高化学产品产率; (4)控制煤料受热所产生的膨胀压力,以避免损坏焦炉炉体和引起难推焦; (5)充分利用地区资源,做到运输合理,尽可能缩短来煤的平均运输距离,便于车辆调配,避免“违流”现象; (6)主要用煤煤种来煤数量均衡,质量均匀、稳定; (7)降低生产成本,增加经济效益[5] 。 1.1.2 配煤炼焦试验 要确定炼焦配煤的配煤比,除了符合最基本的配煤炼焦原则之外,首先需要进行的是配煤炼焦试验。配煤炼焦试验是以较少量煤样用实验室设备或半工业设备来精确地测试煤的结焦性能,主要用于评定新煤种在炼焦配煤中的效果,测定某单种煤或配合煤的最大膨胀压力,扩大煤资源的利用;对于新建焦化厂则用以寻求供煤基地,试验确定经济合理的用煤方案;对于已投产的焦化厂除进行煤料预处理等新工艺研究外,当煤种变更或配煤比有较大范围调整时,也应做配煤炼焦试验,以验证新配煤比是否有利于炼焦操作及生产质量合格的焦炭。 1.1.2.1 配煤炼焦试验的目的[6],[7],[8] (1)为新建焦化厂寻找供煤基地,通过试验确定经济合理的用煤方案; (2)经常性试验新建煤矿的煤质情况,评定其在炼焦配煤中的效果,测定某些煤种或配合煤的最大膨胀压力,不断扩大炼焦煤资源的利用基地; (3)对于生产上已使用的炼焦煤料,进行加热制度、煤料干燥、预热处理、破碎加工、掺入添加物等工艺试验,提供提高焦炭产量、改善焦炭质量的措施和方案。 1.1.2.2 配煤炼焦的试验设备[9],[10] 因试验目的的不同,其设备也不大相同,炼焦配煤的设备大致有以下几种: (1)以预测焦炭质量为目的的设备有2kg试验焦炉、20kg试验焦炉、40kg试验焦炉、铁箱试验焦炉及200kg试验焦炉; (2)以预测炼焦煤在炼焦过程中的膨胀压力为目的的设备有4.5kg膨胀压力炉、带活动墙的200kg试验焦炉; (3)以测定炼焦煤化工产品回收率为目的的设备有5kg化工产品回收测定炉。 目前,带活动墙的200kg试验焦炉的应用最为普遍,既可测定膨胀压力,也可将活动墙固定专门做配煤炼焦试验。 第一章 文献综述 3 1.1.2.3 配煤炼焦工业试验[11],[12],[13] 在小焦炉(或铁箱)取得的试验结果一般已能满足使用要求,但在必要时还需根据试验焦炉选出的方案在现有的生产焦炉上进行工业试验。 工业试验的目的是: (1)取得半工业试验不可能得到的数据或操作情况; (2)在特殊情况下,需要验证半工业试验的结果是否符合工业生产。 工业试验可分为炉孔试验(大炉试验)和炉组试验。