煉焦配煤及生產(chǎn)實踐探析

武麗琴

（呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 呂梁 032300）

配煤過程即將不同品種的煤按照比例進行均勻混合，同時為煉焦工作提供重要的原料儲備。在這項工作當(dāng)中的重點在于配煤工作的質(zhì)量，因為隨著相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，對于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的要求不斷提升，隨之產(chǎn)生的能源供應(yīng)矛盾也讓企業(yè)面臨了新的發(fā)展壓力。對此，我們應(yīng)尋找更加經(jīng)濟合理的技術(shù)方案，保障企業(yè)生產(chǎn)能力的同時緩解嚴(yán)峻的能源形勢。

1 煉焦配煤的技術(shù)原理

煉焦配煤過程就是將類型不同的煙煤按照一定比例配合后裝爐進行煉焦，焦?fàn)t的炭化室是一個狹長的空間，結(jié)焦過程從爐墻向炭化室中間逐漸推進所形成一個動態(tài)的過程，這一過程中爐料的供熱性能會隨著溫度的變化而發(fā)生改變。其原理如圖1所示。

圖1 煉焦配煤原理

基于這一原因，在配煤方面很多企業(yè)都一直有所開展相應(yīng)的技術(shù)研究工作，且方案也變得多樣化。不過在配煤技術(shù)方案的選擇上，通常通過以下幾個原理的研究來進行。

1.1 膠質(zhì)層原理

膠質(zhì)層原理利用的是煤本身具有的黏結(jié)能力，即煤和焦統(tǒng)一變化的規(guī)律可以為焦炭質(zhì)量強度的分析提供有效參考，這不僅可以為我們確定后續(xù)的配煤方案，同時還可以對煤進行合理的填充。對于這一項工作而言，要求的是煤膠質(zhì)體的溫度區(qū)間能保持正常范圍，從而在溫度的影響之下處于可塑性狀態(tài)，讓焦炭的形態(tài)保持均勻，也能讓結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。按照這一理論要求，配煤技術(shù)也具有相對穩(wěn)定的可操作性，能夠在短時間內(nèi)確定軟化區(qū)間和最佳的配煤方案。

1.2 共炭化原理

在這種技術(shù)模式下，會在煤當(dāng)中加入一些非煤類的黏接劑，通過這些材料來實現(xiàn)煤結(jié)焦性能的改善。共炭化為我們的技術(shù)研究提供了理論依據(jù)，同時讓橡膠類、塑料類廢物可以和煤共炭化成為可能。因此，焦炭質(zhì)量和黏接性得到了改善，廢棄物也能實現(xiàn)循環(huán)利用，對于節(jié)能減耗工作的實際意義突出。

1.3 互換性原理

互換性原理即將煤所具有的有機質(zhì)部分進行劃分，同時讓纖維部分和黏結(jié)部分實現(xiàn)比例的協(xié)調(diào)，使纖維質(zhì)組分具有足夠的強度。在這種模式下，如果配煤具有穩(wěn)定的黏結(jié)性能，可以考慮在其中增加一部分無煙煤來改善焦炭質(zhì)量。

2 配煤原則分析

2.1 成焦特性研究

煉焦配煤工作中的常見煤種包括焦煤、貧煤等多種類型，其中焦煤的結(jié)焦性能更加突出，在溫度的作用下可以產(chǎn)出穩(wěn)定的膠質(zhì)體，焦炭強度的質(zhì)量有所保障。但其它品種的煤在溫度作用下可能會出現(xiàn)強度、膠質(zhì)體等各個方面的技術(shù)問題，因此多作為輔助用煤存在。我國煤炭資源的分布不均勻，各地區(qū)的煤產(chǎn)量差異情況較大，因此要選擇煤種混合配比煉焦方案來實現(xiàn)對于資源的合理利用。整體來看，煤在炭化結(jié)束前也應(yīng)該具有良好的收縮度，防止因膨脹壓力所導(dǎo)致的推焦工作問題。在合理規(guī)劃成本的前提下可以適當(dāng)考慮加入一些弱黏結(jié)性的煤或是高揮發(fā)分煤[1]。

2.2 配煤比的優(yōu)化

一般來說可以通過煤巖學(xué)的相關(guān)知識來為焦化生產(chǎn)應(yīng)用進行輔助研究，但煤巖配煤標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的前提下，這種方法的使用具有一定的局限性。此時需要通過焦炭的質(zhì)量模型優(yōu)化過程來確定配比，并且按照配比數(shù)據(jù)進行試驗。如果優(yōu)化配煤比方案可以保持良好的準(zhǔn)確性，就可以快速地確定配煤比而縮短試驗周期。

3 配煤的生產(chǎn)實踐過程

3.1 配煤材料的應(yīng)用

在材料的應(yīng)用環(huán)節(jié)，將同類型的煤種進行配混，因為一些性能質(zhì)量相對接近的煤種可以具有良好的穩(wěn)定性，且在不出現(xiàn)特殊煤種的情況下可以展開統(tǒng)一管理。如果需要分類分級，那么需考慮到煤在長期存放過程中可能出現(xiàn)的性能缺陷，例如水分問題、氧化、變質(zhì)等。在庫存煤的處理方式上要盡量地縮短堆放時間，避免不同級別和類型的煤隨意堆放出現(xiàn)其它層面的技術(shù)問題。通?？梢越柚@微光度計來測定煤的鏡質(zhì)組反射率，結(jié)合反射率的差異進行巖相分析，進行煤種區(qū)分[2]。

3.2 配煤過程

在進行煤源調(diào)查之后，了解煤礦周邊的地理位置、運輸條件等，對煤的供應(yīng)量和成本進行綜合性劃分，同時制定采樣計劃，以便于對質(zhì)量進行整體評估。按照相關(guān)的煤質(zhì)量測定結(jié)果來確定配煤方案后，進行小焦?fàn)t試驗，展開相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整。技術(shù)人員按照要求進行模擬的配料計算，了解不同煤種的配比量問題，確定最佳配煤方案。不過在實際的生產(chǎn)過程中，不同的煤種在不同時期的質(zhì)量必然存在差異，對于新進煤的技術(shù)把關(guān)問題要落實到位，如果配煤條件出現(xiàn)了顯著的異常情況，也要及時采取技術(shù)手段展開控制。

3.3 影響因素的試驗分析

為了能確定其它性質(zhì)對煉焦過程產(chǎn)生的影響，可以借助鐵桶試驗來進行進一步研究，分析在不同的工藝條件下會對煉焦配煤產(chǎn)生怎樣的影響，而裝煤堆密度是首要的影響條件分析[3]。在試驗環(huán)節(jié)中我們可以利用分層的方法裝煤，讓煤的堆密度控制在不同的層次，然后進行煉焦，分析不同堆密度裝煤與焦炭性能之間的聯(lián)系。相關(guān)研究表明，焦炭的冷態(tài)強度會隨著不同裝煤堆密度的變化而變化[4]。原因在于裝煤堆密度的增加會讓煤顆粒之間更加緊密，熱分解產(chǎn)物的析出，提升了膨脹壓力和分子間的結(jié)合力，煤粒之間形成了良好的黏結(jié)，且焦炭結(jié)構(gòu)變得更加緊密。另一方面，煤粒之間的膨脹壓力增加，間隙減小，氣體在膠質(zhì)體當(dāng)中的停留時間同樣增加，內(nèi)部提升的膨脹壓力促使熱解產(chǎn)物之間出現(xiàn)縮合反應(yīng)，時間不斷地延長，煤的塑性也出現(xiàn)了調(diào)整，其強度必然受到影響。

前面提到過在煤中加入一些低揮發(fā)性的品種煤工作，但此類材料的加入可能會降低煤的黏結(jié)程度，降低焦炭的機械強度，對此，可以考慮加入一些添加劑來改善此類問題。同樣可以借助鐵桶試驗來確定。例如在20kg的鐵桶條件下，在試驗過程中增加瀝青，來分析其對于焦炭質(zhì)量和強度的影響。從變化趨勢來看，添加瀝青等材料的確可以起到改變焦炭強度的作用，具體的添加量要結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境與工藝條件確定，以滿足實際需求。

4 結(jié)語

煉焦配煤對于煉焦生產(chǎn)過程和焦炭質(zhì)量控制方面都可以發(fā)揮重要作用，且這一方面的技術(shù)內(nèi)容也需要得到創(chuàng)新研究，在配煤理論的支持下實現(xiàn)對于生產(chǎn)實踐條件的控制，一方面實現(xiàn)質(zhì)量保障，另一方面降低生產(chǎn)成本。而后續(xù)的試驗研究也說明在一定的生產(chǎn)條件下，可以通過某些影響因素的分析來實現(xiàn)強度的轉(zhuǎn)變，為實際生產(chǎn)提供一部分的指導(dǎo)。