煉焦工藝條件對焦炭強度的影響分析

衛飛飛 王崗（山西焦化集團股份有限公司 041606）

一、煉焦工藝發展

結合我國國情，現有的煤炭根據煤化程度分為以下幾類：無煙煤、煙煤、褐煤，煙煤中有貧瘦煤、瘦煤、肥煤、焦煤、1/3焦煤、氣煤、氣肥煤以及1/2黏煤等，這些均是傳統煉焦中廣泛應用的煤種，即所謂的煉焦煤。而在室式焦爐中得到的則是無法結焦的弱黏結煤、非黏結煤等，這些統稱為非焦煤。事實上，搗固煉焦和型煤煉焦最多只能配入10%～20%的弱、非黏結煤，配入量可謂是相當有限。在日本與美國等國外的鋼鐵公司，為了有效應對焦煤短缺的情況，紛紛開始著手進行非焦煤煉焦技術的研究，以此來達到擴大配煤途徑的目的。即便是在煉焦工藝及煉焦技術飛速發展的今天，非焦煤資源同樣得到了最大限度的應用。

二、影響焦炭強度的因素分析

1.配合煤的成分和性質

焦炭中的硫分、磷分和灰分決定了煉煤的成分，并且與煉成焦炭的強度和塊度有直接關系。例如，在配合煤中增加高揮發分、低變質程度的氣煤，會使焦炭變得細長，塊度變小；在配合煤中增加焦煤和瘦煤，會使焦炭的收縮裂紋減少，塊度增大；配合煤中含有的礦物雜質多，會影響焦炭的強度；配合煤的粉碎細度也會影響焦炭的強度。

2.入爐煤水分

煤炭在入爐后水分的多少直接關系到了焦炭的強度，對焦炭的氣孔率也有一定影響。一是影響入爐煤堆密度，水分增大，堆密度減小；二是影響焦爐溫度。入爐煤水分高不僅影響炭化室焦炭成熟時間，而且會造成相鄰炭化室爐溫波動，影響焦炭的收縮和成焦，使視密度降低、氣孔率增大。入爐煤水分一般控制在7%較為適宜。

3.煤的粒度

為了保證煤的黏結組分和惰性組分之間適當的粒度分布，配合煤的粉碎是十分重要的。實踐證明，最好采用先粉碎后配煤工藝。一般在固定的堆密度下，煤粒度的降低能提高焦炭強度，這是由于煤粒的破碎導致焦炭的黏結物質和誘發裂紋物質的分布更均勻。

4.結焦速率

結焦速率慢，煤粒在結焦過程中熔融良好，生成的焦炭裂紋減少，焦炭強度高；反之，提高結焦速率，生成的焦炭裂紋增加，焦炭強度就會降低。黏結性較差的入爐煤結焦速率對焦炭強度的影響更加明顯。

5.炭化室內煤料的堆密度

堆密度對于焦炭強度也有著重要影響，為了獲得機械強度高的焦炭，通常需要加大炭化室內的煤料堆密度，使煤粒緊密地黏結，獲得機械強度高的焦炭。對頂裝式焦爐應通過控制裝平煤過程，盡量增大堆密度。一方面裝煤要快、滿；另一方面，平煤要壓實、平透。這樣，既可增加入爐煤上、下部的堆密度，又可減少爐頂泡焦量，提高成焦率。

6.煉焦的加熱制度

影響加熱制度的主要因素是加熱速度和結焦末期溫度。許多研究工作表明，加快結焦速度可使膠質體的流動性增加，焦炭比較堅固。但是，加快結焦速度，會使焦炭的收縮裂紋增加，焦炭的塊度變小。而提高結焦末期溫度，可以增加焦炭的耐磨性，但會減小焦炭的塊度。焦爐溫度測量管理是焦爐加熱控制的重要過程之一，焦爐溫度控制的好壞直接影響焦炭質量的高低。

三、煉焦工藝及用煤技術發展進步的實踐

1.干法熄焦工藝

干法熄焦主要是利用冷的惰性氣體在干熄爐內和紅焦直接換熱，達到冷卻炭焦的目的。隨著技術的日趨成熟以及設備的完善，并且經過不斷的調試及改進，成功地解決了紅焦熱量回收、水資源浪費、濕熄焦污染以及煉焦煤短缺等問題，顯著改善且提高了焦炭的質量。

2.煤調濕技術

煤調濕技術采用間接傳熱和煙氣攜濕降氧相結合的蒸汽管回轉干燥技術，在干熄焦發電后將蒸汽作為干燥熱源，同時將焦爐煙道所產生的廢氣引入蒸汽管回轉筒干燥機，以此作為載氣和部分熱源。這一工藝技術大大提高了我國煉焦工藝技術水平，并且這一實質性的突破在節能環保的同時提高了經濟效益，更重要的是獲得了良好的社會回報。

3.脫硫脫氫制酸工藝

我國現有的煤氣脫硫脫氫工藝種類尤為繁多，比如 A S法脫硫脫氫技術、H PF氨法脫硫等，其中也不乏脫硫效率底、廢液處理難、設備腐蝕等問題的存在。

四、煉焦工藝及用煤技術發展趨勢

首先，應當大力開發新煤資源，從我國的長久發展來看，雖然目前總的煉焦沒資源尚且可以供應，但是也存在某一煤種資源短缺的問題，我國曾用過的諸多礦點煤目前已經逐漸枯竭，所以急需開發新資源；其次，要強化地方煤的管理以及應用，煤質量的好壞直接影響著焦炭的質量，隨著我國煉焦煤質量的下滑，這便需要進一步加大對來煤質量的監督、檢查的重視程度，同時要充分掌握來煤的質量變化情況，這些均對保障焦炭質量穩定具有重要作用；再次，應當完善煉焦和備煤工藝，在積極努力探尋外部資源支持的同時，還需要不斷完善自身的工藝水平，這是焦煤生產行業的重中之重。就當前的形勢來看，在提高焦炭質量、降低優質焦煤、肥煤用量方面，主要是采取煤調濕、配型煤、搗固煉焦等措施。

結束語

總之，煉焦技術是保障我國鋼鐵業持續長久發展的重要前提，焦炭是高爐冶煉不能替代的原燃料，我國的煉焦煤資源的越來越匱乏，對我國未來煉焦產業的穩定有著深遠影響，也對我國鋼鐵業的整體發展形成一定阻礙。而要想改變這一現狀，除了繼續優化傳統工藝之外，還應當積極尋求可代替常規工藝的非焦煤煉焦新技術，擴大煉焦用煤資源，為我國鋼鐵業的持續發展保駕護航。

[1]王進先，張進.國內配型煤煉焦工藝發展概況[J].燃料與化工，2002，01：7-10.

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[3]田秀林，焦玉杰.太鋼煉焦工藝技術及裝備技術進步的實踐[J].中國鋼鐵業，2013，02：19-21.