裝爐煤堆密度對焦炭質量的影響

焦會強

摘要：高爐大型化的不斷發展與富氧噴煤科技的日益升級，要求全面改善焦炭的質量。為實現高爐的穩步、優良運轉，所用焦炭的塊度應滿足要求，熱態性能要突出。筆者將以焦炭質量為研究對象，探討裝爐煤堆密度對其產生的具體影響。

關鍵詞：裝爐煤堆密度；焦炭質量；影響

對焦炭而言，影響其結焦性的因素較多，除和煤干蒸餾環節形成的膠質體的實際質量存在關聯外，黏結成焦環節的煤粒間距也會對焦炭的結焦性產生影響。因此，可利用裝爐煤堆密度調整來強化結焦性能，進而提升焦炭的質量。

1裝爐煤堆密度在焦炭質量中的具體影響

裝爐煤堆密度也被稱作煤的散密度，主要指代焦爐碳化室中單位體積裝煤實際質量。若裝爐煤堆密度有所提升，則各煤粒將緊密接觸，熱解環節形成的氣相產物將面臨較大的逸出阻力，增加膠質體自身的膨脹壓力。若煤粒軟化膨脹擴大的體積超出煤粒間空隙，則會拓展各個煤粒的實際接觸面積，讓煤粒變得更加緊密，增強焦炭的強度。另外，提升裝爐煤堆密度可促進界面位置的煤粒反應，致使熱解析小分子有效縮合，形成液相物質，具有不易揮發性，提升焦炭的黏結性。若從氣孔結構角度來說，堆密度的提升改變了逸出阻力，致使熱解氣體無法輕易散出，降低煤炭氣孔率，縮減表面積，削弱焦炭的反應性。由此可知，提升裝爐煤堆密度能夠改善焦炭質量。

2提升裝爐煤堆密度，改善焦炭質量

2.1減少裝爐煤的水分

利用載熱介質換熱，可有效蒸發煤料內部的水分，使其滿足規定標準。現階段，煤調濕以及煤預熱最為常用。待煤料水分有所下降后，其表面張力所產生的作用也會降低，減小滑動影響，讓煤料進一步接觸，促進堆密度的提升，并順著碳化室高度不斷減小，控制煉焦工序中因上下堆密度存在差異而引發質量下降問題。通過有關實驗發現，對于含水1%干煤與含水12%濕煤而言，前者的堆密度較大，而含水6%干煤以及含水12%濕煤在堆密度方面并不存在顯著差異。這是因為水分偏高時，經由上層煤料自身重力的作用，使得堆密度與水分呈現正相關，水的表面張力僅僅是次要因素。某些探索活動還指出，對于不同煤種，當預熱溫度日漸提升時，相應的堆密度會表現出近似等同的變化，溫度達到200℃時，水分大約為2%，在這一狀態下，堆密度最大，若繼續提升溫度，則堆密度提高幅度將不會十分明顯，有時還會有所下降。另外，預熱溫度不允許偏高，當上升至煤熱解溫度將可能產生許多氣體，導致煤粒軟化，制約堆密度的提升。

2.2對裝爐煤進行物理壓實

利用物理壓實可提升裝爐煤堆密度，主要包含搗固煉焦與配型煤這兩種技術。其中搗固煉焦指代在正式入爐之前，借助搗固機對配合煤進行搗實操作，使其變成煤餅，再從機側著手將其推向碳化室，開展煉焦工藝，經由搗固操作后，堆密度有所提高，因該技術具有一定局限性，主要將其應用在小型焦爐中；配型煤煉焦指代在部分煤料中添加粘結劑，通過壓制，變成型煤，將其與散煤以適宜比例混合推入碳化室進行煉焦，該技術產生的型煤密度與散煤相比，其密度顯著提升。

經由物理壓實操作，裝爐煤堆密度有所提升，在煉焦環節，膠質體自身的膨脹壓力顯著提升，可促進焦炭粘結性的提升，降低氣孔率，減小比表面積，優化焦炭氣孔的基本結構，改善冷態強度，增強熱態強度。因搗固煉焦與配型煤煉焦可改善裝爐煤堆密度，在煉焦煤固定的條件下，可加大弱黏性煤的實際配入量、提高非煉焦煤配入，拓展煤源選擇領域，節省優質資源。在我國，因氣煤灰分含量主要為5%左右，優質煉焦煤內部的灰分含量偏高，由此可知，多配氣煤能夠縮減焦炭灰分，優化焦炭質量。

2.3改變煤料粉碎粒度

改變煤料粉碎粒度是一種裝爐煤堆密度調控手段，主要選擇頂裝煤料內部的焦爐煤料，將其細度大約調控在80%；實施搗固煉焦，能夠增加煤料細度，使其提升至90%左右，促進煤粒接觸，改善結焦性能。由于煤料細度以及粒度分布將會影響焦炭質量，若煤料粒度偏大，則煤粒間空隙隨之變大，致使堆密度變小、降低配合煤自身的均勻性、縮減膠質體，干擾焦炭質量；若煤料粒度偏小，將會提高裝爐難度，致使熱解過程形成的液相產物無法完全浸潤顆粒表層，煤料自身的熱解氣體非常易分解析出，縮短結合時間，阻礙液相產物生成，降低焦炭質量。

進入新世紀后，人們開始大力研究大型焦爐，具有微粉成型、高效加熱等基本特性，可優化煤料預處理，進而獲得適宜的膨脹壓力，提高弱粘煤以及不黏煤的實際配入，拓展用煤范圍。這一技術已應用到了工業生產活動中，利用煤高效預熱，借助粉煤壓塊來調整堆密度，當弱粘煤配比超出一半，焦炭質量依然有提高，其焦炭強度明顯優于傳統焦爐。

3結語

裝爐煤堆密度與焦炭質量密切相關，提升裝爐煤堆密度能夠顯著改善焦炭質量，這將成為當下乃至未來的主要研究領域。煉焦行業具有耗能高、排放量大的特點，為實現環境保護與資源的永久利用，我們應不斷降低能源消耗，控制環境破壞，增加用煤的選擇。