炼焦工艺条件对焦炭强度的影响分析

2022-09-11

一、炼焦工艺发展

结合我国国情, 现有的煤炭根据煤化程度分为以下几类:无烟煤、烟煤、褐煤, 烟煤中有贫瘦煤、瘦煤、肥煤、焦煤、1/3焦煤、气煤、气肥煤以及1/2黏煤等, 这些均是传统炼焦中广泛应用的煤种, 即所谓的炼焦煤。而在室式焦炉中得到的则是无法结焦的弱黏结煤、非黏结煤等, 这些统称为非焦煤。事实上, 捣固炼焦和型煤炼焦最多只能配入10%~20%的弱、非黏结煤, 配入量可谓是相当有限。在日本与美国等国外的钢铁公司, 为了有效应对焦煤短缺的情况, 纷纷开始着手进行非焦煤炼焦技术的研究, 以此来达到扩大配煤途径的目的。即便是在炼焦工艺及炼焦技术飞速发展的今天, 非焦煤资源同样得到了最大限度的应用。

二、影响焦炭强度的因素分析

1. 配合煤的成分和性质

焦炭中的硫分、磷分和灰分决定了炼煤的成分, 并且与炼成焦炭的强度和块度有直接关系。例如, 在配合煤中增加高挥发分、低变质程度的气煤, 会使焦炭变得细长, 块度变小;在配合煤中增加焦煤和瘦煤, 会使焦炭的收缩裂纹减少, 块度增大;配合煤中含有的矿物杂质多, 会影响焦炭的强度;配合煤的粉碎细度也会影响焦炭的强度。

2. 入炉煤水分

煤炭在入炉后水分的多少直接关系到了焦炭的强度, 对焦炭的气孔率也有一定影响。一是影响入炉煤堆密度, 水分增大, 堆密度减小;二是影响焦炉温度。入炉煤水分高不仅影响炭化室焦炭成熟时间, 而且会造成相邻炭化室炉温波动, 影响焦炭的收缩和成焦, 使视密度降低、气孔率增大。入炉煤水分一般控制在7%较为适宜。

3. 煤的粒度

为了保证煤的黏结组分和惰性组分之间适当的粒度分布, 配合煤的粉碎是十分重要的。实践证明, 最好采用先粉碎后配煤工艺。一般在固定的堆密度下, 煤粒度的降低能提高焦炭强度, 这是由于煤粒的破碎导致焦炭的黏结物质和诱发裂纹物质的分布更均匀。

4. 结焦速率

结焦速率慢, 煤粒在结焦过程中熔融良好, 生成的焦炭裂纹减少, 焦炭强度高;反之, 提高结焦速率, 生成的焦炭裂纹增加, 焦炭强度就会降低。黏结性较差的入炉煤结焦速率对焦炭强度的影响更加明显。

5. 炭化室内煤料的堆密度

堆密度对于焦炭强度也有着重要影响, 为了获得机械强度高的焦炭, 通常需要加大炭化室内的煤料堆密度, 使煤粒紧密地黏结, 获得机械强度高的焦炭。对顶装式焦炉应通过控制装平煤过程, 尽量增大堆密度。一方面装煤要快、满;另一方面, 平煤要压实、平透。这样, 既可增加入炉煤上、下部的堆密度, 又可减少炉顶泡焦量, 提高成焦率。

6. 炼焦的加热制度

影响加热制度的主要因素是加热速度和结焦末期温度。许多研究工作表明, 加快结焦速度可使胶质体的流动性增加, 焦炭比较坚固。但是, 加快结焦速度, 会使焦炭的收缩裂纹增加, 焦炭的块度变小。而提高结焦末期温度, 可以增加焦炭的耐磨性, 但会减小焦炭的块度。焦炉温度测量管理是焦炉加热控制的重要过程之一, 焦炉温度控制的好坏直接影响焦炭质量的高低。

三、炼焦工艺及用煤技术发展进步的实践

1. 干法熄焦工艺

干法熄焦主要是利用冷的惰性气体在干熄炉内和红焦直接换热, 达到冷却炭焦的目的。随着技术的日趋成熟以及设备的完善, 并且经过不断的调试及改进, 成功地解决了红焦热量回收、水资源浪费、湿熄焦污染以及炼焦煤短缺等问题, 显著改善且提高了焦炭的质量。

2. 煤调湿技术

煤调湿技术采用间接传热和烟气携湿降氧相结合的蒸汽管回转干燥技术, 在干熄焦发电后将蒸汽作为干燥热源, 同时将焦炉烟道所产生的废气引入蒸汽管回转筒干燥机, 以此作为载气和部分热源。这一工艺技术大大提高了我国炼焦工艺技术水平, 并且这一实质性的突破在节能环保的同时提高了经济效益, 更重要的是获得了良好的社会回报。

3. 脱硫脱氢制酸工艺

我国现有的煤气脱硫脱氢工艺种类尤为繁多, 比如AS法脱硫脱氢技术、HPF氨法脱硫等, 其中也不乏脱硫效率底、废液处理难、设备腐蚀等问题的存在。

四、炼焦工艺及用煤技术发展趋势

首先, 应当大力开发新煤资源, 从我国的长久发展来看, 虽然目前总的炼焦没资源尚且可以供应, 但是也存在某一煤种资源短缺的问题, 我国曾用过的诸多矿点煤目前已经逐渐枯竭, 所以急需开发新资源;其次, 要强化地方煤的管理以及应用, 煤质量的好坏直接影响着焦炭的质量, 随着我国炼焦煤质量的下滑, 这便需要进一步加大对来煤质量的监督、检查的重视程度, 同时要充分掌握来煤的质量变化情况, 这些均对保障焦炭质量稳定具有重要作用;再次, 应当完善炼焦和备煤工艺, 在积极努力探寻外部资源支持的同时, 还需要不断完善自身的工艺水平, 这是焦煤生产行业的重中之重。就当前的形势来看, 在提高焦炭质量、降低优质焦煤、肥煤用量方面, 主要是采取煤调湿、配型煤、捣固炼焦等措施。

结束语

总之, 炼焦技术是保障我国钢铁业持续长久发展的重要前提, 焦炭是高炉冶炼不能替代的原燃料, 我国的炼焦煤资源的越来越匮乏, 对我国未来炼焦产业的稳定有着深远影响, 也对我国钢铁业的整体发展形成一定阻碍。而要想改变这一现状, 除了继续优化传统工艺之外, 还应当积极寻求可代替常规工艺的非焦煤炼焦新技术, 扩大炼焦用煤资源, 为我国钢铁业的持续发展保驾护航。

摘要：随着时间的推移, 炼焦工艺随之得到大幅度提升, 通过焦炉大型化、煤调湿、捣固等技术的进步, 传统炼焦工艺经过长时间发展已经逐步成熟, 在扩展炼焦煤资源方面也产生了重大作用, 尤其是在捣固、配型煤的方式上, 目前已经被国内外予以广泛应用。焦炭的强度关系到焦炭的质量, 炼焦施工工艺是影响焦炭强度的重要因素。本文就将对炼焦工艺条件对焦炭强度的影响展开详细探讨。

关键词：炼焦工艺,因素,炼焦强度,影响