淺析從入爐煤管控來提高焦炭質量的途徑

馮萍萍

【摘 要】 入爐煤質量是影響焦炭質量的主要因素之一，在配比既定的情況下，對入爐煤的質量管理尤為重要，本文從入爐煤的粒度控制、配煤比的準確性分析、入爐煤的水分控制以及通過配添黏結劑和瘦化劑來提高入爐煤的結焦性、煉焦煤的新技術---入爐煤預熱工藝的探討等方面探討了提高焦炭質量的途徑。

【關鍵詞】 焦炭質量 入爐煤粒度 入爐煤水分 結焦性

焦炭廣泛用于高爐煉鐵、沖天爐熔鐵、鐵合金冶煉和有色金屬冶煉等生產，作為還原劑、能源和供碳劑，也用于電石生產、氣化和合成化學等領域作為原料。焦炭質量的好壞，不僅影響焦化企業自身的利益，還會對鋼鐵行業的穩定生產產生較大影響。影響焦炭質量的因素很多，但影響最多的還是入爐煤性質，當煉焦用煤的配比既定的情況下，入爐煤的質量管理尤為關鍵。本文從如何提高入爐煤質量的幾個方面探討提高焦炭質量的途徑。

（1）煉焦用煤的粒度控制。煤的黏結性不僅取決于煤化度和巖相組成，也取決于煤粒子的大小以及整個煤料的粒度分布，因此必須調節各種煤的粒度和粒度分布，使之處于最佳狀態。①優化入爐煤的粉碎工藝。配合煤中各單種煤的性質不同，一種煤的不同巖相組分性質也不同，所以應將煤粉碎均勻，然后才能煉出熔融良好、質量均一的焦炭。入爐煤中黏結性好的煤和活性組分要進行粗粉碎，以防止黏結度降低；黏結性差的煤和惰性組分要細粉碎，以減少裂紋中心。我公司是年產焦炭200萬噸的獨立的焦化企業，它的130萬噸焦化配煤系統采用部分硬質煤二次粉碎的工藝，即先將硬質煤進行一次破碎，然后再按比例與其他煤種混合進行二次粉碎，這有利于對單種煤的粉碎細度進行合理控制，目前控制效果較好。②要控制好入爐煤的細粒化和均勻化。入爐煤的粒度一般控制在<3mm的占90%左右，以保證各組分之間能夠混合均勻，使不同組分的煤粒子在煉焦過程中相互作用，相互填充間隙，相互結合，以確保得到結構均勻的焦炭。煤粉碎粒度應少含過大和過小的顆粒，一般希望小于 0.2-0.5mm的要盡量少。

（2）確保配煤比的準確性。一般用不合格率來考核配煤比的準確性，若以配煤前后揮發分相差不超過±0.7%，灰分相差不超過 ±0.3%作為考核標準，以一個周期內的抽樣數據來計算，根據二項式定律，不合格率P的標準偏差為√P（1-P）/n，灰分和揮發分的總體最大不合格率為PX、Py，則該階段的配煤準確系數為1-（PX+Py）。但是，通過不合格次數評定配煤的準確性，不能從數值上反映出配煤指標差值的統計范圍，為了確定差值的可能范圍，還需利用計算標準偏差與t分布來確定。

（3）加強對入爐煤的水分的控制，可以穩定焦爐操作，改善焦炭質量。入爐煤水分對結焦過程影響較大，通常水分每增加1%，結焦時間約延長20min，不僅影響產量，也影響煉焦速度。當入爐煤水分降低到6%以下時，由于減少了煤粒表面水膜的表面張力，煤粒間的空隙容易相互填滿，故使入爐煤堆密度增大，還能使炭化室中心的煤料停留在100℃左右的時間縮短，從而可以縮短結焦時間、提高加熱速度，改善焦炭質量。但在搗固煉焦時，配合煤水分偏低，搗固密度會出現下降的趨勢，嚴重時會出現塌煤，爐頂消煙車還會出現冒黑煙的可能增大，因此要區別對待。對于搗固煉焦，入爐煤水分可控制在10%左右。

（4）通過配添適量的如瀝青、焦粉等黏結劑和瘦化劑，提高焦炭質量。為了改善煤的結焦性，在入爐煤中配入適量的黏結劑、瘦化劑和反應性抑制劑等煉焦，是對配合煤的一種有針對性的特殊技術措施。其中，配入黏結劑可以改善焦炭強度和熱性質，可以替代強黏結煤或增加非黏結煤用量，缺點是煉焦過程中生產的沉積碳較多，容易堵塞焦爐上升管，故只能少量配入；配入瘦化劑可以減少收縮系數，還能減少層間的收縮差，降低層間應力。另外，對黏結性較強而揮發分偏高的，配以適量的細焦粉，可以在維持焦炭耐磨強度M10的前提下，提高抗碎強度M40和大于40mm的塊焦率。

（5）煉焦煤的新技術---入爐煤預熱工藝。入爐煤在入爐前用氣體熱載體或固體熱載體快速加熱到熱分解開始前溫度（150℃-250℃），然后再進行裝爐煉焦，可以改善煤料的黏結性和炭化室結焦過程，還可以增加氣煤用量，提高焦爐生產能力，改善焦炭質量。實例表明：預熱入爐煤煉焦所得焦炭與同一煤料的濕煤煉焦相比，其密度大、氣孔小，常溫強度與熱態性能改善，平均粒徑為40-80mm粒級的百分率增加。此外，由于煤中部分不穩定有機硫在預熱時能夠發生熱分解，從而使焦炭含硫降低；預熱入爐煤還可以使炭化室寬向爐料的溫度梯度減小，有利于降低半焦-焦炭層內相鄰間的收縮應力，從而減小焦炭裂紋。煤預熱技術雖然具有顯著的社會效益和經濟效益，但存在許多技術難點，還有待于煉焦工作者去開發、完善，使之更好的為我們服務。

焦炭質量控制是一個復雜的系統工程，除了對入爐煤的質量控制，加熱過程中的工藝控制如煉焦方式、加熱的均勻性、結焦時間等也非常重要。只有從源頭抓起，采取各種有效的質量管理措施，并在生產中推廣使用先進生產設備和生產工藝，才能保證了焦炭質量的穩定和提高。

參考文獻：

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