爐體溫度對焦炭質量的影響

龐健 張嵐 李云婕

摘要：焦炭資源的獲得是需要經歷一系列的過程，而在這些過程中，煉焦溫度直接影響焦炭的成焦過程，換而言之，爐溫高低直接影響焦灰的塊度、氣孔率等方面，一旦爐體溫度把握不到位的話，在很大程度上會影響焦炭的質量。需要注意的是，爐體溫度對焦炭質量的影響表現在多個方面。為此，本文分析了爐體溫度對焦炭質量的影響，并在此基礎上進行相關方面的探討和研究，希望可以促進焦炭生產的整體發展。

關鍵詞：爐；溫度；焦炭；質量

一、前言

煤的成焦過程是由三個階段組成的，第一個階段為煤的干燥脫氣階段，在這一階段中溫度要保持在常溫到300攝氏度之間，釋放出來的產物為水分，并析出甲烷、一氧化碳和氨氣；第二階段是以解聚和分解反應為主，在這一階段中的溫度是維持在300攝氏度到600攝氏度之間，此時的煤粘結成半焦；第三階段是半焦變成焦炭的時期，在這一階段中溫度要保持在600攝氏度到1000攝氏度之間，此階段是以縮聚反應為主，產生大量煤氣，主要是氫氣為主，半焦經收縮形成有裂縫的焦炭。焦炭在結焦過程中很容易受到爐體溫度的影響，一旦不合理控制爐體溫度，對焦炭質量會產生很大的影響，因此，明確爐體溫度對焦炭質量的影響，并且在此基礎上降低爐體溫度對焦炭質量的影響，有利于提高焦炭的質量。

二、結焦過程中不同部位的特征分析

探討爐體溫度對焦炭質量的影響，首先從結焦過程中不同部位的特征入手，而這主要從三個方面作為切入點，分別是溫度變化與爐料動態、不同部位的焦炭特征、不同煤種的焦炭裂紋特征，以此來明確這一部分的內容。

（一）溫度變化與爐料動態

炭化室的內料結焦過程所需要的熱能由于單向供熱而是從高溫爐墻側向炭化室的中心逐漸傳遞，由于煤的導熱能力較差，尤其是膠狀體的更差，因此，在其他條件相同的情況下，距離爐墻不同距離的各層煤料的溫度不同，爐料的狀態也就不同。各層處于結焦過程的不同階段，總在爐墻附近先結成焦炭而后逐層按照焦炭層、半焦層、塑性層、干煤層、濕煤層等逐層向炭化室的中心推移，因此，爐內溫度的變化，與爐料的動態成正比例關系。

（二）不同部位的焦炭特征

根據有關實驗表明，當爐料溫度達到350攝氏度到500攝氏度之間時，靠近爐墻的煤料升溫速度就會變快。因此，不同部位的焦炭具有不同的特征，而這些特征表現在以下幾個方面：第一，在進入半焦收縮階段，也就是溫度達到500攝氏度以后，爐墻附近半焦升溫速度快，產生焦炭裂紋多且深，并且會產生“焦花”；第二，距爐墻較遠的內層，由于升溫速度較慢，產生焦炭裂紋不僅會較少，而且也較淺；第三，在炭化室的中心部位，當兩個膠質層在中心匯合后，在熱分解的作用之下會產生膨脹，將焦餅壓向爐墻兩側，形成與炭化室的中心面重合的焦餅中心裂紋。

（三）不同煤種的焦炭裂紋特征

焦炭上存在很多的裂縫的根本原因在于是半焦的熱分解和熱縮聚反應，由于相鄰層之間的升溫速度是不相同的，也導致熱分解和熱縮聚反應的速度也是不同的，進而影響到半焦收縮速度不同。氣煤的膠質體溫度間隔較窄，往往是本層內部由于收縮產生的拉應力使半焦或焦炭破裂，因此氣煤焦炭的裂紋，主要是垂直于炭化室墻的縱裂紋；而肥煤由于膠質層溫度間隔寬，再加上內部粘結性較強，所以肥煤焦 炭中以平行于炭化室墻的橫裂紋居多，由此可見，炭化室內由于單向供熱必然造成各層升溫速度不同，從而使各層焦炭塊度、耐磨強度和抗碎強度也就不同。

三、結焦過程中工藝條件對結焦過程的影響

探討爐體溫度對焦炭質量的影響，其次從結焦過程中工藝條件對結焦過程的影響入手來進行分析，希望對這一方面內容的明確，可以更好地了解爐體溫度對焦炭質量的影響。

（一）加熱速度產生的影響

加熱速度與煤料之間具有緊密相連的關系，因為加熱速度的提高，能夠使得煤料的膠質體溫度范圍變寬，在增加流動性的基礎上改善煤料的黏結性，使焦塊致密。具體來講的話，加熱速度的提高，改變了煤的熱解動態過程，不僅加大了膠質體的溫度停留范圍，改善了膠質體的流動性，而且也增加了單位時間內產生的氣體，增大了膨脹壓力，使得煤的黏結性得到有效提高。因此，利用快速加熱能夠擴大煉焦煤源。但是需要注意的是，快速加熱對半焦收縮發揮著不利的作用，因為加熱速度的提高，相鄰層之間的連接強度會加大，使得收縮應力會變大，從而產生更多的裂縫。由此可見，合理的應用加熱速度，有利于降低對焦炭質量的影響。

（二）煤料粉碎度產生的影響

煤料粉碎度和焦炭強度這兩者之間存在著以下的關系：同一種煤的粉碎度增加的話，焦炭強度就會得到增加，而當煤粉碎度達到某一種極限值之后繼續增加的話，焦炭的強度不會再繼續增加反而會降低。需要注意的是，煤炭的種類不同，其焦炭強度的極大值對應的粉碎度取決于煤的黏結性，若黏結性高的煤，其焦炭強度極大值對應的煤粉碎度愈高，而固體顆粒對液體的吸附作用，使得吸附體黏度增大，因此，要注重煤料細度，希望能夠有效提高焦炭的質量。

（三）長結焦時間爐墻溫度的變化所產生的影響

長結焦時間爐墻溫度的變化，也會在一定程度上影響焦炭的質量，而長結焦時間爐墻溫度的變化，其溫度的特點是由于中部火道需要熱量大量減少，邊火道單位時間內散熱損失下降不多，邊火道溫度將降低，而中部火道溫度相對升高，再加上各個燃料室的煤氣量在減少，使得橫管的煤氣壓力降低，尤其是在橫磚的煤氣道中焦爐，煤氣的分配受橫墻中部立火道溫度相對高，進而影響到焦炭的質量。

四、結束語

溫度作為影響焦炭質量的主要因素之一，會直接影響焦炭的成焦過程，尤其是爐體溫度的變化，更是會影響焦炭質量的多個方面。為此，本文從爐體溫度對焦炭質量的影響切入，分別從結焦過程中不同部位的特征、結焦過程中工藝條件對結焦過程的影響這兩方面入手進行詳細的分析，希望通過上述論點的探討，可以有效提高焦炭質量，從而使其得到更好的利用。

參考文獻：

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