現代煉焦工藝趨勢探討

彭勇(攀枝花煤業（集團）有限責任公司生技部 四川省 攀枝花市 617066)

中國是一個煤炭生產大國，同時也是一個焦炭生產和出口大國。2004年末，中國年產焦炭達到1.8億t，居世界首位。焦炭是高爐的重要原燃料，其生產技術的先進程度、產品質量的優劣，直接影響到高爐的經濟技術指標和生產操作。焦比是高爐經濟技術考核的重要指標，現階段高爐為了降低焦比，趨向大型化并廣泛運用富氧噴煤技術，對焦炭質量提出了更高的要求，在突出焦炭物料骨架作用的同時，要求焦炭在高爐中更長的停留時間[1]。我國煤炭資源豐富，但煉焦煤蘊藏量不大，僅占全國煤炭的36.78%，隨著逐年開采規模加大，煉焦煤正面臨著資源匱乏、供應緊張的局面；我國煉焦煤地區分配不均，華北地區約占全國的2/3（其中山西省占全國的50%以上）；煉焦煤種齊全，但氣煤多，儲量占56.66%，并且地區分布不均[2]。在煉焦配煤不變、煉焦生產操作技術管理水平基本一致的情況下決定焦炭質量的關鍵因素為煉焦工藝。面對焦炭用戶對質量提出的更高要求，原料煤分布不均，資源匱乏等情況，有必要分析研究不同煉焦工藝情況下資源利用、焦炭生產、焦炭質量的差別，煉焦工藝下一步的發展趨勢。

一、原料煤的預處理

我國煤炭儲量中非粘結煤達60%以上，粘結煤中氣煤又占55%以上，因此采取各種預處理技術，節約優質煉焦煤，確保高爐用焦質量，在焦化生產中具有重要意義。國內外已經做了大量工作，并取得一定成效，主要措施包括控制和調整煤料粒度組成，配煤摻油、煤料干燥、預熱、配型煤、搗固煉焦、添加粘結劑或瘦化劑等。

煤的粘結性不僅取決于煤化度和巖相組成，同時因煤粒子的大小而異，因此必須調節各煤種的粒度，實現配合煤料最佳粒度分布，改善焦炭質量。配煤摻油，可以提高煤料堆比重，從而改善焦炭質量。煤料通過干燥或預熱，可增加堆比重，提高加熱速度，改善焦炭質量，多配高揮發分弱粘結煤。根據煤料性質，煤料粘結性不足可添加粘結劑，高流動度高揮發分煤料可添加瘦化劑。將配合煤搗固成煤餅，推入炭化室煉焦，堆比重可以達到1150kg/m3左右，可以大量配用高揮發分弱粘結性煤，改善焦炭質量，充分利用煉焦煤資源。將30-40%粉煤成型和粉煤混裝煉焦，可提高焦炭質量，擴大弱粘煤或不粘煤配用量。

搗固煉焦與散裝煤煉焦相比投資高，操作復雜，炭化室有效利用率低，結焦時間較長。從擴大和增加氣煤用量來分析，他與預熱、配型煤等相比，設備簡單，容易操作管理，基建投資少。從全國煉焦煤種儲量看，從增加煤料堆比重改善結焦性能角度看，搗固煉焦這種有效擴大弱粘性氣煤的預處理方式是煉焦煤預處理方式的發展方向，但在具體選擇原料煤預處理方式時須參考當地及周邊煤源分布、獲取情況、噸焦原料煤成本、投資及操作管理等情況。

二、焦爐爐型

我國目前在用的焦爐爐型比較多，焦爐的基本尺寸相差也較大。20世紀90年代以來，炭化室高6m焦爐爐型逐步成為我國煉焦行業的基本爐型，并逐步在我國焦化行業占據主導地位。近幾年，我國一些焦化企業已開始建設炭化室高7.63m的超大容積焦爐[3]。

采用加寬、加高碳化室尺寸等大型化及采用焦爐加熱自動控制等熱工高效化技術的大型焦爐，在多年的焦炭生產實踐中表明，具有許多的技術優勢：（1）炭化室容積增大能提高煤的堆密度，優化和改善了煤的結焦工藝，焦炭質量明顯提高。（2）炭化室容積增大提高單孔炭化室的焦炭產量，提高了勞動生產率和設備利用率。（3）生產規模與外部環境相同的情況下增大碳化室容積，可以在延長結焦時間的基礎上減少焦炭出爐次數，在很大程度上降低了裝煤和推焦對自然環境產生的陣發性污染，同時對降低焦爐煉焦能耗有著重要作用。

現階段焦爐大型化技術水平已成為衡量一個國家煉焦技術水平的主要標準，對提高焦炭行業整體裝備水平、生產效率有著重要作用，焦爐大型化、高效化是焦爐下一步的發展趨勢，超大容積焦爐將是新建焦化企業的首選建議參考爐型。

三、熄焦工藝

目前國內熄焦工藝大致分為四類，其一是傳統的濕法熄焦工藝；二是低水分熄焦工藝，三是穩定熄焦工藝；四是干熄焦工藝。濕法熄焦的缺點非常明顯，其一浪費紅焦大量顯熱；其二焦炭質量降低，水分波動大；其三、濕熄焦蒸汽夾帶焦炭殘留腐蝕性介質，侵蝕周圍物體，污染周圍空氣；其四、濕熄焦蒸汽夾帶焦粉，污染環境，浪費資源。低水分熄焦和穩定熄焦是改進后的兩種濕熄焦工藝，雖然在某些方面緩解了傳統濕熄焦的不足，但還不能從根本上解決能源浪費，環境污染以及焦炭質量差等方面的問題。相對濕法熄焦而言，采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的干熄焦工藝具有很多優點：（一）是焦炭質量明顯提高，距有關資料報道，干熄焦比濕熄焦焦炭M40可提高3%～5%，M10可降低0.2%～0.5%，反應性有一定程度的降低，全焦篩分區別不大；（二）充分利用紅焦顯熱，節約能源，同濕法熄焦相比，干熄焦可回收利用紅焦約83%的顯熱，每干熄1t焦炭回收的熱量約為1.35GJ；（三）降低有害物質的排放，保護環境。干熄焦采用惰性循環氣體在密閉的干熄爐內對紅焦冷卻，可以免除對周圍設備的腐蝕和對大氣的污染。此外由于采用焦罐定位接焦，焦爐出焦的粉塵也更易于控制。干熄爐爐頂裝焦及爐底排、運焦產生的粉塵以及循環風機后放散的氣體、干熄爐預存段放散的少量氣體經地面站凈化后再排入大氣。干熄焦因多項優點而在焦化行業中大量推廣[4]。

結束語：

在煉焦配煤不變、煉焦生產操作技術管理水平基本一致的情況下決定焦炭質量的關鍵因素為煉焦工藝。煉焦工藝主要由煉焦煤的預處理、焦爐爐型、熄焦等的工藝決定。面對煉焦煤資源匱乏、分布不均、供應緊張，高爐對焦炭提出更高質量要求的情況下，具有很多技術優勢的搗固煉焦，焦爐大型化，干熄焦工藝必將得到長足發展，推動煉焦工藝的發展，對通過改善焦爐作業環境實現節能減排的可持續發展戰略有著重要意義，所以搗固煉焦、焦爐大型化、干熄焦在新時期煉焦事業發展中有著重要的地位，必將成為焦化企業發展、規劃、建設時的首選工藝。

[1]姚昭章.煉焦學.冶金工業出版社.1986.

[2]鄧淵.煤氣規劃設計手冊.中國建筑工業出版社.1992.

[3]潘立慧，魏松波.煉焦技術問答.北京:冶金工業出版社.2007.

[4]潘立慧，魏松波.干熄焦技術.北京:冶金工業出版社.2005.