炼焦课件第03章 (2).ppt
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1、炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术第三章第三章炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术第一节第一节 炼焦配煤炼焦配煤第二节第二节 扩大炼焦配煤的途径扩大炼焦配煤的途径第三节第三节 来煤的接受与贮存来煤的接受与贮存第四节第四节 炼焦用煤的粉碎与配合炼焦用煤的粉碎与配合炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 第一节第一节 炼焦配煤炼焦配煤 一、单种煤的结焦特性一、单种煤的结焦特性 单种煤的结焦特性是配合煤结焦的基础,了解并掌握单种煤的结焦特性,是指导配煤比变化的主要依据。(1)褐褐煤煤 褐煤是煤煤化化程程度度最最低低的的煤煤,变质程度只比泥炭高,在在隔隔绝绝空空气气加加热热时时不不产产生生
2、胶胶质质体体,也也没没有有黏黏结结性性。不能单独炼成焦炭,但在配配煤煤中中加加入入少少量量褐褐煤煤以以增增加加配配煤煤的的挥挥发发分分,已已取取得得一一定定的的成成果果。如果采用特殊的工艺处理,褐煤也可以炼焦,在在国国外外某某些些褐褐煤煤多多而而炼炼焦焦煤煤少少的的国国家家,有有的的就就采用褐煤炼焦采用褐煤炼焦,但其工艺过程复杂。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 (2)长焰煤长焰煤 长焰煤是烟煤中烟煤中煤化程度最低的煤,变变质程度比褐煤高质程度比褐煤高。其含氧量高,高沸点的液态产物少,胶质层厚度小于5mm,因此结焦性能很差,在普通焦炉中不能炼出合格的焦炭。若采用压紧、薄装及快速加热等方
3、法,可在土焦炉中炼制出细长条的焦炭。配煤时,加入少量长焰煤,可起瘦化作用。加入少量长焰煤,可起瘦化作用。但长焰煤的配入量较高时,会使焦炭的耐磨强度降低,特别当配煤中肥煤含量低时,焦炭质量会显著变坏,因此在配入长焰煤时要注意对焦炭质量的影响。长焰煤的脆性小,一般难以粉碎,若配入长焰煤时,最好将其单独粉碎,以免影响焦炭质量的均匀性。煤化程度(由低至高)褐煤褐煤长焰煤长焰煤气煤气煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤 炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 (3)气煤气煤 气煤的煤化程度比长焰煤高,煤的分子结构中侧链多且长,含氧量高。在热解过程中,不仅侧链从缩合芳环上断裂,而且侧链本身又在
4、氧键处断裂,所以生成了较多的胶质体,但黏度小,流动性大,其热稳定性差,容易分解。在生成半焦时,分解出大量的挥发性气体,能够固化的部分较少。当半焦转化成焦炭时,收缩性大,产生了很多裂纹,大部分为纵裂纹,所以焦炭细长易碎。在在配配煤煤中中,气气煤煤含含量量多多,将将使使焦焦炭炭块块度度降降低低,但配以适当的气煤,可以增加焦炭的收缩性,便于推焦,又保护了炉体,同时可以得到较多的化学产品。由于我国气煤贮存量大,为了合理利用炼焦煤资源,在炼焦时应尽量多配气煤。煤化程度(由低至高)褐煤褐煤长焰煤长焰煤气煤气煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤 炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 (4)肥煤
5、肥煤 肥煤的煤化程度比气煤高,属于中等变质程度的煤。肥煤所含的侧链较多侧链较多,肥煤产生的胶质体数量最多,其最大胶质体厚度可达25mm以上,并具有良好的流动性能,且热稳定性能也好。肥煤黏结性最强肥煤黏结性最强,是我国炼焦煤的基础煤种之一。肥煤单独炼焦时,由于胶质体数量多,又有一定的黏性,膨胀性较大,导致推焦困难。在配煤中,加入肥煤后,可起到提高黏结性的作用,所以肥煤是炼焦配煤中的重要组分,并为多配入黏结性差的煤创造了条件。煤化程度(由低至高)褐煤褐煤长焰煤长焰煤气煤气煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤 炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 (5)焦焦煤煤 焦煤的变质程度比肥煤稍
6、高,挥挥发发分分比比肥肥煤煤低低,分分子子结结构构中中大大分分子子侧侧链链比比肥肥煤煤少少,含含氧氧量量较较低低。热分解时生成的液态产物比肥煤少,但热稳定性更高,胶质体数量多,黏性大,固化温度较高,半焦收缩量和收缩速度均较小,所以焦煤炼出的焦炭不仅耐磨强度高、焦块大、裂纹少,而且抗碎强度也好。就结焦性而言,焦煤是最好的能炼制出高质量焦炭的煤。配煤时,焦煤的配入量可在较宽范围内波动,且能获得强度较高的焦炭。所以配入焦煤的目的是增加焦炭的强度。由由于于我我国国焦焦煤煤贮贮量量有有限限,在在配配煤煤时时,应应尽尽量量减减少少焦焦煤煤的用量,以节约焦煤。的用量,以节约焦煤。煤化程度(由低至高)褐煤褐煤
7、长焰煤长焰煤气煤气煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤 炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 (6)瘦瘦煤煤 瘦瘦煤煤的的煤煤化化程程度度较较高高,是低挥发分的中等变质程度的黏结性煤,加热时生成的胶胶质质体体少少,黏度大。单独炼焦时,能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭,但焦炭的熔融性很差,焦炭耐磨性能也差。在在配配煤煤时时配配入入瘦瘦煤煤可可以提高焦炭的块度,作为炼焦配煤效果较好。以提高焦炭的块度,作为炼焦配煤效果较好。(7)贫贫煤煤 贫煤是煤煤化化程程度度最最高高的的烟烟煤煤,属于高变质程度的煤。贫煤没没有有黏黏结结性性,在炼焦炉中不结焦,故不能单独炼焦。在配煤中加入少量贫
8、煤可起瘦化剂的作用。因其硬度大,配入贫煤时最好将其单独粉碎以增加焦块的均匀性。(8)无无烟烟煤煤 无无烟烟煤煤是是煤煤化化程程度度最最高高的的煤煤。挥挥发发分分低低,固定碳含量高,密度大,燃烧时不冒烟,加热时不产生胶质体,没有黏结性和结焦性。在没有瘦煤的地区可配入无烟煤。煤化程度(由低至高)褐煤褐煤长焰煤长焰煤气煤气煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤 炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 二、配煤的意义和原则二、配煤的意义和原则意义:意义:炼焦煤炼焦煤贮量明显不足贮量明显不足。随着高炉的大型化,对冶金焦质量要求更高,单种煤炼焦的焦碳质量不能满足要求,单种煤炼焦存在膨胀压力大,焦
9、饼收缩量小,容易损坏炉墙,并造成推焦困难等。我我国国煤煤资资源源特特点点:煤煤源源丰丰富富,煤煤种种齐齐全全,但但炼炼焦焦煤煤贮贮量较少的量较少的配煤炼焦势在必行。配煤炼焦势在必行。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 配配煤煤炼炼焦焦定定义义:将两两种种或两两种种以以上上的单单种种煤煤,均均匀匀地地按适适当当的比比例例配配合合,使各各种种煤煤之之间间取取长长补补短短,生产出优优质质焦炭焦炭,并能合理利用煤炭资源,增加炼焦化学产品。我国从50年代就开始了炼焦配煤的研究和生产实践 配配煤煤原原则则:以气气、肥肥煤煤为基础煤种,适当的配配入入焦焦煤煤,使黏黏结结成成分分、瘦瘦化化成成分分比例适
10、当,并尽量多多配配高高挥挥发发分分弱弱黏结煤黏结煤。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 为了保证焦炭质量,又利于生产操作,配配煤煤应应遵遵循循以以下原则下原则:(1)保证焦炭质量符合要求;(2)焦炉生产中,注意不要产生过大的膨胀压力,在结焦末期要有足够的收缩度,避免推焦困难和损坏炉体;(3)充分利用本地区的煤炭资源,做到运输合理,尽量缩短煤源平均距离,降低生产成本;(4)在尽可能的情况下,适当多多配配一些高高挥挥发发分分的煤,以增加化学产品增加化学产品的产率;(5)在保证焦炭质量的前提下,应多配气煤等弱黏结性煤,尽尽量量少少用用优优质质焦焦煤煤,努力做到合理利用我国的煤炭资源。炼焦用煤的
11、预处理技术炼焦用煤的预处理技术 我国大多数地区煤炭有以下几个特点特点:(1)肥煤、肥气煤黏结性好,有一定的贮量,但灰分和硫分较高,大部分煤不易不易洗选;(2)焦煤黏结性好,在配煤中可以提高焦炭强度,但贮量不多,且大部分焦煤灰分高、难洗选;(3)弱弱黏结黏结性煤贮量较多性煤贮量较多,灰分、硫分较低,且易易洗选。在确定配煤比时,应以配煤原则为依据,应应以以肥肥煤煤和和肥肥气气煤煤为为主主,适当配入焦煤,尽量多利用弱黏结性煤。结合本地区的实际情况,尽尽量量做做到到就就近近取取煤煤,防防止止南南煤煤北北运运及及对对流流,避免重复运输避免重复运输。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 三、配煤理论与
12、焦炭质量预测三、配煤理论与焦炭质量预测 由于煤的多样性和结构的复杂性,要提出一个普遍适用的配煤理论和焦炭质量预测的方法比较困难。又由于各种配煤理论都有一定的局限性,都是在一定区域内或煤源条件下得到采用,所以确定的配煤方案,也需经过配煤试验来验证其合理性。目前常用的配煤理论及焦炭质量预测方法有以下几种:1 1黏结组分和纤维质组分的配煤概念黏结组分和纤维质组分的配煤概念 2挥发分、流动度配煤概念及焦炭质量的预测方法挥发分、流动度配煤概念及焦炭质量的预测方法 3煤岩配煤理论及焦炭质量预测方法煤岩配煤理论及焦炭质量预测方法炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 四、配合煤的质量指标及其计算方法四、配
13、合煤的质量指标及其计算方法 配配煤煤质质量量指指标标:配合煤的水水分分、灰灰分分、挥挥发发分分、硫硫分分、胶质层厚度胶质层厚度、膨胀压膨胀压力、黏结性黏结性及细度细度等。不同的焦炭使用部门对其质量要求不同,则配合煤指标也有所不同。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 1.1.水分水分 配合煤水分是否稳定,主要取决于单种煤的水分。水分过小过小,会恶化焦炉装煤操作环境;水分过大过大,会使装煤操作困难。通常水分每增加每增加1%1%,结焦时间约延长延长2020分钟分钟。水分增高,会使结焦时间延长水分增高,会使结焦时间延长,炼焦耗热量增高水分过高影响焦炭产量,同时影响焦炉寿命影响焦炉寿命。要力求使配
14、煤的水分稳定,以利于焦炉加热制度稳定。为降低水分,来煤应尽量避免直接进配煤槽,应在煤场堆放一定时期,通过沥水稳定水分,也可通过干燥,稳定装炉煤的水分。一般,配合煤水分稳定在8%8%12%12%较为合适较为合适。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 2.2.灰分灰分 成焦过程中,煤料中的灰灰分分几几乎乎全全部部转转入入焦焦炭炭中。一般配煤的成成焦焦率率为为70708080%,焦炭的灰分即为配煤灰分的1.31.31.41.4倍倍。灰分是惰性物质惰性物质,灰分高则黏结性降低黏结性降低。灰分的颗粒较大,硬度比煤大,它与焦炭物质之间有明显的分界面,而且膨胀系数不同,当半焦收缩时,灰灰分分颗颗粒粒成成
15、为为裂裂纹纹中中心心,灰分颗粒越大则裂纹越宽、越深、越长,所以配配合合煤煤的的灰灰分分高高,则则焦焦炭炭强强度度降低。降低。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 3.3.硫分硫分 硫在煤中是一种有害物质在配煤炼焦中,可通过控制配煤比以调节配合煤的硫分含量,使硫分控制在硫分控制在1.11.1左右。在确定配煤比时,必须同时兼顾对焦炭灰分、硫分、同时兼顾对焦炭灰分、硫分、强度的要求强度的要求。降低配合煤硫分的根本途径是降低洗精煤的硫分降低洗精煤的硫分,或配用低硫洗精煤。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 4.4.配合煤的煤化度指标配合煤的煤化度指标 常用的煤化度指标常用的煤化度指标:干燥无
16、灰基挥发分Vdaf镜质组平均最大反射率。挥挥发发分分Vdaf的测定方法简单,更能确切的反映煤的煤化度性质。在一定的煤化度区域内两者之间有很好的线性关系。据鞍山热能研究所对国内148种煤所做的回归分析,得出如下线性回归方程:煤化度煤化度=2.35-0.04 Vdaf(相关系数r=-0.947)炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 5 5配合煤的黏结性指标配合煤的黏结性指标 配合煤的黏结性指标是影响焦炭强度的重要因素。反映黏结能力大小的指标的适宜范围为:黏结指数黏结指数 G=5872,胶质层最大厚度胶质层最大厚度 Y=1722mm,最大流动度最大流动度 MF=701000DDPM,奥亚膨胀度指
17、标奥亚膨胀度指标 bt50%。配合煤的黏结性指标一般不能用单种煤的黏结性指标按加和性计算。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 6 6配合煤的膨胀压力配合煤的膨胀压力煤的膨胀压力由多种因素决定,煤热解时配合煤中各组分煤之间存在着相互作用,因此其膨胀压力只能通过实验的方法加以测定。采用200kg的实验焦炉,将炭化室的一侧炉墙做成可以活动的,通过活动炉墙和框架间的测压装置测定膨胀压力的大小。根据我国的生产经验,膨胀压力的极限值应不大于137196Pa。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 7 7煤料细度煤料细度 煤煤料料细细度度是指粉碎后配合煤中的小于3mm的煤料量占全部煤料的质量百分率。
18、常规炼焦煤料细度要求为80%左右,捣鼓炼焦细度一般大于85%。细度过低,配合煤混合不均匀,焦炭内部结构不均一,强度降低。细度过高,不仅粉碎机动力消耗增大,设备生产能力降低,而且装炉煤的堆密度下降要要尽尽量量减减少少粒粒度度小小于于0.50.5mmmm的的细细粉粉含含量量,以减轻装炉时的烟尘逸散,以免造成集气管内焦油渣增加,焦油质量变坏,甚至加速上升管的堵塞。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 五、配煤试验五、配煤试验 前面讲述的配煤理论,可粗略的指导配煤,但要获得优质焦炭,确定配煤方案,还需通过配煤试验。1 1配煤试验的目的配煤试验的目的 a 为新建的焦化厂寻寻求求供供煤煤基基地地,在节
19、约优质炼焦煤的前提下,确定合理的配煤方案;b 为新建煤矿试验其煤质情况,评定在配煤中的结焦性能,以扩大炼焦煤源;c 对生产上已使用的炼焦用煤进行工艺试验,扩大炼焦配煤途径,以提供增加产量和改善质量的措施;d 此外,变更煤种或较大范围调整配煤比例时,也必须做配煤试验。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 2.2.配煤试验的煤源调查和煤样采集配煤试验的煤源调查和煤样采集 (1)煤源调查要求准确,要了解煤矿的名称、地理位置、生产规划、采矿能力和洗选能力;(2)制定采样计划,若采集的为原煤煤样,要首先进行洗选,并作浮沉试验,然后再制样,若采集的是洗精煤可直接制样;(3)对煤样进行煤质分析,煤质分析
20、包括煤的工业分析、岩相分析、全硫测定、黏结性指标的测定等;(4)根据分析结果,对煤质进行初步鉴定,并拟定出配煤方案;(5)按照配煤方案对洗精煤进行粉碎,配合后在实验室试验焦炉和半工业试验焦炉中进行炼焦试验。3.炼焦配煤试验炼焦配煤试验(1)小焦炉试验)小焦炉试验(2)在炼焦炉中的试验)在炼焦炉中的试验炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 (1 1)小焦炉试验)小焦炉试验 配煤炼焦试验设备有配煤炼焦试验设备有:2kg、45kg试验小焦炉及铁箱试验,4.5kg膨胀压力炉和5kg化产产量率试验炉 200kg试验炉 我国最常用的是我国最常用的是200200kgkg试验炉试验炉。小焦炉的结构如下:炭
21、化室有效长 800mm 炭化室有效高 900mm 炭化室平均宽 450mm 有效容积 0.32m3 结焦时间 16h 装煤量(干煤)0.23t/孔 火道平均温度 1050炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 试验用的原煤样品,需先经过洗选,洗选后的精煤应先粉碎后混合。要要求求配配煤煤指指标标:一次装干煤量230kg,细度855%,水分(Mad)101%。每个煤样按9点取样法缩取出化验室煤样,同时对煤样进行化验室检验。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 配煤计算时,一律采用干基一律采用干基 配煤时将各种粉碎后的单种煤充分混合均匀,并根据计算量将水均匀喷入煤中(粉碎时精煤含水量46%)。
22、装装炉炉前前炭化室炉墙表面温度不得低于940,焦炉的平均火道温度为1050要要求求:试验焦炉的火道温度必须均匀、稳定、上下温差不超过10,两侧平均温差应不大于10。出焦后立即熄焦出焦后立即熄焦。焦炭除了测定水分、灰分、硫分和挥发分外,还要测定机械强度和筛分组成。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 (2 2)在炼焦炉中的试验)在炼焦炉中的试验 通过200kg小焦炉试验,选出最佳方案,然后根据此方案,在生产焦炉上选择一孔或数孔选择一孔或数孔焦炉进行工业试验。目目的的:用于测定推焦是否顺利,按此配煤方案能否达到所规定的焦炭质量,从而决定煤料能否在实际生产中应用。注注意意:进行生产焦炉的炉孔试验
23、时,必须严格控制配煤比、细度和水分,准确记录结焦时间、焦饼中心温度、焦饼收缩情况和推焦电流。通过炉孔试验,最终确定配煤方案。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 第二节第二节 扩大炼焦配煤的途径扩大炼焦配煤的途径 扩大炼焦煤源扩大炼焦煤源的基本途径主要有以下几个方面:(1)为了利用大量高挥发分弱黏煤,常采用炉炉外外干干燥燥、预预热热、捣捣固固的方法炼焦,对高挥发分弱黏结煤,可采用选择粉碎,改善配煤比等方法;(2)为了提高化学产品的产率,改善焦炭质量或制取特殊用焦,可以配入添加物炼焦;(3)为了利用高硫煤炼焦,可采用炼制缚硫焦等。扩大炼焦配煤的途径扩大炼焦配煤的途径一、捣固炼焦二、配入添加物
24、炼焦三、干煤炼焦四、预热煤炼焦五、配型煤炼焦六、缚硫焦炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 一、捣固炼焦一、捣固炼焦 定定义义:将配合煤在入炉前在捣固机内捣实成体积略小于炭化室的煤饼后,从焦炉的机机侧侧推入炭化室内的炼焦方法。参参 数数:煤 饼 捣 实 后 堆 密 度 可 由 散 装 煤 的 0.700.75t/m3提高到1.001.15t/m3。优点:优点:1 1 随着煤料堆密度的增大,煤煤料料颗颗粒粒间间距距缩缩小小,空空隙隙也也减减小小,从从而而减减小小了了结结焦焦过过程程中中为为填填充充空空隙隙所所需需的的胶胶质质体体液液相相产产物物的的数数量量,即即用用一一定定的的胶胶质质体体液
25、液相相产产物物可可多多配配入入高高挥发分弱挥发分弱黏结黏结性煤。性煤。2 2 结焦过程中产生的气相产物由于煤煤粒粒间间空空隙隙减减少少而而不不易易析析出出,增增大大了了胶胶质质体体的的膨膨胀胀压压力力,使变形的煤粒受压挤紧,加强了煤粒间的结合,从而改善了焦炭质量从而改善了焦炭质量。炼焦用煤的预处理技术炼焦用煤的预处理技术 1 1捣固炼焦的效果捣固炼焦的效果 (1)原原料料范范围围加加宽宽:可多配入高挥发分煤和弱黏结煤 捣固炼焦时,既可掺入焦粉和石油焦粉生产优质冶金焦,还可采用高配比的高挥发分煤生产气化焦等。例如:山山西西太太原原东东盛盛焦焦化化煤煤气气公公司司按40%50%的瘦煤、10%15%
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