炼焦配煤优化 1炼焦配煤概念及相关指标 1.1基本概念 （1）炼焦用煤是指在焦炉炼焦条件下，用于生产一定质量焦炭的原料煤。 （2）炼焦煤是指单种煤炼焦时，可以生成具有一定块度和机械强度的焦炭的煤。这类煤具有一定粘结性（能够在高温条件下融化、粘接其他物质）。炼焦煤按变质程度可以划分为气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤。 （3）炼焦是将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭。 （4）炼焦配煤是指将几种不同类别的炼焦用煤，按一定比例配合作为加入炼焦炉炼焦的过程。 1.2炼焦煤的相关指标 （1）水分 将煤加热到105～110℃并保持恒温，直至煤样处于恒重时，煤样的失重即为煤样水分的质量，该质量占煤样质量的百分比即为水分。配合煤的水分大小稳定性对焦炉操作、焦炭产量和质量以及环保、炉体寿命有很大影响。配合煤的水分一般在4～12%。 （2）细度 炼焦用煤使用小于3mm 粒级所占的含量（细度）作为入炉煤的细度。炼焦用煤的粒度组成对焦炭质量影响很大，要根据不同煤种进行粉碎和筛分。对于硬度较高的气煤等煤种要细破碎，对于易粉碎的焦煤和肥煤可有较大的粒度。常规炼焦（顶装煤）时为75%~80%，配型煤炼焦时约85%，捣固炼焦时为90%以上。 （3）灰分 将煤在815℃的条件下完全燃烧后所得的残渣作为煤的灰分，残渣占煤样质量的百分数，称为煤的灰分产率。焦炭的灰分主要来自配合煤，配合煤灰分可按各单种煤灰分用加和计算，也可直接测定。在炼焦过程中，煤的灰分全部转入焦炭，配合煤的灰分控制值可根据焦炭灰分要求按下式计算： ,%coal coke A KA (1-1) 其中，coal A 、coke A 分别为煤和焦炭的灰分，K 为全焦率，% （4）硫分 配合煤硫分可以按单种煤硫分加权得到，也可以直接测定。在炼焦过程中，煤中的部分硫酸盐和硫化铁转化为FeS 、CaS 、FenSn+1而残留在焦炭中，另一部分如有机硫则转化为气态硫化物，在流经高温焦炭层缝隙时，部分与焦炭反应生
2010年第3期 doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2010.03.046 能源技术与管理 粘结剂配煤炼焦研究进展 郑志磊，吴国光，孟献梁，曹勇飞，季伟 （中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室，江苏徐州221008）［摘要］通过向煤中加入粘结性添加剂可以部分替代强粘结煤或增加炼焦煤中不粘结煤的用量，达到节约炼焦煤资源的目的。从所添加粘结剂性质以及粘结剂对煤炭的改质 效果和对焦炭质量的影响等几方面阐述了近年来在配煤炼焦中粘结性添加剂研究 方面所取得的进步，并指出今后应加强机理研究，以更好的指导炼焦生产。 ［关键词］粘结剂；配煤炼焦；煤沥青 ［中图分类号］TQ520.62［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2010)03-0111-03 0引言 焦炭是重要的工业原料，广泛应用于冶金、铸造、化工等行业。近年来，中国焦炭产量多年位居世界首位，但是由于优质炼焦煤的短缺，我国焦炭生产质量和成本已经受到严重制约，合理开发和利用炼焦煤资源是中国焦化工业持续、健康发展的重要基础［1］。提高焦炭质量和扩大炼焦煤源的新工艺有煤预热、捣固、型焦、配型煤和加入添加剂等。与其它工艺相比，加入添加剂的特点是工艺变动不大，操作简单灵活，成本低、焦炭质量提高且稳定。焦化用添加剂可分为两类，一类是粘结性添加剂，主要有煤沥青、煤焦油及石油残渣等；另一类是惰性添加剂，包括焦粉、无烟煤及无机惰性物质等。 日本新日铁和住友钢铁公司利用石油改质沥青与弱粘性煤进行配型煤炼焦实验收到了很好的效果，将煤料与焦油渣按9∶1的比例压型煤，然后配煤炼焦，使焦炭强度和反应性得到了改善［2－3］。 1焦化常用粘结剂 上世纪就有学者利用诸如重油之类的有机添加物将低粘结性煤料润湿得到较好质量焦炭的实例。现阶段利用添加物改善炼焦煤质的方法在共碳化及中间相理论的指导下，粘结剂研究使用的热点已经扩展到焦油沥青类粘结剂，主要包括煤焦油沥青、石油沥青、石油残渣、煤焦油、焦油渣等。此类粘结剂在型煤工艺中已经广泛使用，得到较好的发展。但是在顶装煤配煤中的研究方兴未艾［4］。煤沥青与焦油渣作为焦化工艺两种主要的副产物，和石油类添加剂相比与煤在结构、组成上有着更多的相似之处，因此，对炼焦煤改质效果也更好。 煤沥青是煤焦油加工的主要产品之一,是煤焦油蒸馏提取各种馏分后的残留物。在常温下密度为1.25~1.35g/cm3的黑色固体，加热可软化。加热温度不同，沥青既可以处于胶体状态或呈玻璃状态。通常认为其由高分子量的焦化馏分、低分子量的塑化剂以及不溶的固体物质三部分组成［5］，而这些部分的组合控制着煤沥青的特能。高分子量的焦化馏分是煤沥青炭化时结焦成炭的关键组分，这部分组分在高温下的流动性虽不及塑化组分，但当温度升高到一定程度时，对煤沥青的粘度也不会产生有害的影响；低分子量的塑化组分炭化时，虽不会结焦成炭，但与焦化组分形成共溶体，在高温下赋予沥青良好的流动性，即控制着煤沥青的高温粘度；不溶的固体物质在炭化时基本不发生变化。沥青类粘结剂按软化点不同可分为软沥青（＜70℃）、中温沥青（70℃~80℃）和硬沥青（＞85℃），作为强粘结性煤代用品的改质粘结剂一般应采用软化点100℃以上的沥青，使得其既起到粘结剂的功效，又能在炭化时具有较高的残炭率，提高焦炭强度和改善焦炭反应性。准确评价煤沥青粘结剂的性能还需要全方面分析诸如QI、TI、β树脂含量、结焦值、C/H原子比等性能指标。 焦油渣为粘稠状废渣，主要由煤尘、焦粉、沥青粉、炭化室顶部热解产生的游离碳及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质、焦油和沥青的聚合物等含碳物质等组成。渣内固定碳含量约60％，挥发分产率约33％、灰分约4％、硫含量约1.6％。焦油渣是一种炼焦工业废渣，含有苯类等 111
配煤炼焦工艺 配煤的目的与意义 高炉焦和铸造焦等要求灰分低、含硫少、强大、各向民性程度高。在室式炼焦条件下，单种煤（焦煤除外）炼焦很难满足上述要求，各国煤炭资源也无法满足单种煤炼焦的需求，中国煤炭资源虽然十分丰富，但煤种和储量资源分布不均，因此必采用配煤炼焦。所谓配煤就是将两种以上的单种煤料，按适当比例均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。采用配煤炼焦，既可保证焦炭质量符合要求，又可合理利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，同进增加炼焦化学产品产量。配煤方案的制定是焦化厂生产技术管理的重要组成部分，也是焦化厂规划设计的基础，在确定配煤方案时，应遵循下列原则。 配合煤性质与本厂煤预处理工艺及炼焦条件相适应，焦炭质量按品种要求达到规定指标。符合本地区煤炭资源条件，有利扩大炼焦煤源。 有利增加炼焦化学产品；防止炭化室中煤料结焦过程产生的侧膨胀压力超过炉墙极限负荷，避免推焦困难。 缩短煤源平均运距，便于调配车皮，避免煤车对流，在特殊情况下有一定调节余地。 来煤数量和质量稳定，最终达到生产满足质量要求的焦炭的同时，使企业取得可观的经济效益。 不同品种焦炭对配合煤的质量指标要求 不同用途的焦炭，对配煤的质量指标要求不同，为保证炼出质量合格的焦炭，必须保证配煤的质量。中国20世纪50年代初的配煤方案是以气煤、肥煤、焦煤和瘦煤四种煤为基础煤按照一定比例配合确定的。但由于中国炼焦煤资源分布不均衡，不可能在所有地区满足四种煤配合的原则，因而开发了各种配煤技术如用配煤质量指标确定配煤方案。在进行炼焦配煤操作时，对配合煤的主要质量指标要求包括：化学成分指标即灰分、硫分和磷含量，工艺性质指标即煤化度和黏结性，煤岩组分指标和工艺条件指标即水分、细度、堆密度等。 炼焦基本工艺参数：
配煤炼焦
配煤炼焦基础知识 第一章煤的基础知识 一、煤的形成 大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物，构成了成煤的物质基础。在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没，或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下，堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”(不靠空气而靠夺取植物遗体里的养份而生成的微生物)的作用，脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去)，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增高。与此同时，植物残骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物残骸未被分解的族组成部份(如根、茎、叶、树皮
等)，又含有腐植酸，而且碳含量比植物残骸高、水份比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中，往往出现植物生此交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板，顶板越厚，泥炭受压力和地热的作用就越大。由于地热和压力的作用，使得泥炭中大分子缩合和构化程度提高，C/H原子比增大氢和氧含量减少，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。第一章煤的基础知识 二、煤的分类 ? 1、腐植煤 ? 根据成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广；残植煤是由高等植物中稳定组份(树皮、孢子、角质、树
配煤炼焦基础知识 第一章煤的基础知识 一、煤的形成 大约三十多亿年以前，地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内，出于地球的气候温暖、潮湿，而且有丰富的矿物养料，因此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物，构成了成煤的物质基础。在漫长的地质年代里，地球的造山运动和地壳不断的变动，使有些落群生长的植物随着地壳下沉，后来慢慢地被水淹没，或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下，堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”(不靠空气而靠夺取植物遗 体里的养份而生成的微生物)的作用，脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去)，使残留物的氧和氢的含量减少，碳含量相对增高。与此同时，植物残骸还受到其他生物化学作用，产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物残骸未被分解的族组成部份(如根、茎、叶、树皮等)，又含有腐植酸，而且碳含量比植物残骸高、水份比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中，往往出现植物生此交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多，泥炭层就会不断地变厚；如果地壳垂直下沉的速度比泥炭堆积的速度大，随着时间的推移。泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板，顶板越厚，泥炭受压力和地热的作用就越大。由于地热和压力的作用，使得泥炭中大分子缩合和构化程度提高，C/H原子比增大氢和氧含量减少，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。 第一章煤的基础知识 二、煤的分类 ? 1、腐植煤 ?根据成煤的原始物质条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广；残植煤是由高等植物中稳定组份(树皮、孢子、角质、树脂)富集而形成的；腐泥煤是由低等植物和少量浮游生物形成的（藻类、菌类、地衣等），分布范围小，煤层厚度不大。由于腐植煤分布范围广，且煤层厚度厚，是我国煤炭开采的主要对象，
第20卷第4期 洁净煤技术 Vol.20No.42014年 7月 Clean Coal Technology July 2014 煤炭转化 中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究 张立岗 1，2 （1．陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南714100；2．陕西陕焦化工有限公司，陕西渭南711712） 摘 要：为扩大炼焦煤资源，降低配煤成本，采用鄂尔多斯盆地南部渭北煤田西部矿区10号煤层的中 高硫瘦煤为试验煤样，分析了煤样基本性质，说明其具有高硫、低灰的特点，黏结指数和胶质层厚度较一般瘦煤高，活惰比接近2，黏结性和结焦性较好。通过中高硫瘦煤单独成焦试验、煤岩学模拟配煤、工业焦炉炼焦试验，验证中高硫瘦煤配煤炼焦的可行性，确定中高硫瘦煤配煤炼焦优化方案。结果表明：中高硫瘦煤配煤炼焦可行，应尽量控制中高硫瘦煤配入量在10%以下，多配入强黏结性煤，以提高焦炭的热态强度。中高硫瘦煤配煤炼焦工业应用表明：配入中高硫瘦煤3% 7%可生产出质量合格的焦炭，扩大了炼焦用煤范围，降低了配煤成本。 关键词：中高硫瘦煤；基本性质；工业焦炉试验；配煤；炼焦；焦炭中图分类号：TD849；TQ520.5 文献标志码：A 文章编号：1006－6772（2014）04－0047－04 Experiment and application of middle and high sulfur lean coal blending coking technology ZHANG Ligang 1， 2 （1．Shaanxi Shaanhua Coal Chemical Group Co．，Ltd．，Weinan 714100，China ；2．Shaanxi Coke Chemical Co．，Ltd．，Weinan 711712，China ） Abstract ：In order to expand the coking coal resources and reduce the cost of coal blending ，taking the middle and high sulfur lean coal as the test sample ，which is taken from No.10coal seam of western areas of Weibei coalfield in the southern of Erdos Basin．The middle and high sulfur lean coal contains low ash ，its bond index and thickness of plastic layer is higher than that of generally lean coal ，the inert and alive of petrography is close to 2，and the coking property is well．Through the coking test of middle and high sulfur lean coal ，simulated coal blending of coal petrography ，industrial coke oven coking test ，verify the feasibility and determine the optimizations of middle and high sulfur lean coal blending coking．The results show that middle and high sulfur lean coal can be used in coal blending for coking ，the blend-ing content of middle and high sulfur lean coal should be controlled below 10%， and high content of strong caking index blending coal can enhance the thermal state index of coke．According to coal blending coking in industrial application of middle and high sulfur lean coal ，show that using middle and high sulfur lean coal coking can produce quality qualified coke blending ratio of 3% 7%，expand coking coal resources and reduce the cost of blending coal using middle and high sulfur lean coal coking． Key words ：middle and high sulfur lean coal ；basic properties ；industrial coke oven test ；coal blending ；coking ；coke 收稿日期：2014－04－02；责任编辑：白娅娜 DOI ：10．13226/j．issn．1006－6772．2014．04．015 基金项目：陕西煤业化工集团科技计划资助项目（2014SMHKJ －B －J －23） 作者简介：张立岗（1964—），男，陕西富平人，高级工程师，从事煤化工技术开发应用和管理工作。E －mail ：stc315@126．com 引用格式：张立岗．中高硫瘦煤配煤炼焦试验及应用研究［ J ］．洁净煤技术，2014，20（4）：47－50，72．ZHANG Ligang．Experiment and application of middle and high sulfur lean coal blending coking technology ［J ］．Clean Coal Technology ，2014，20（4）：47－50，72． 0引言 中国是钢铁生产大国，焦炭是钢铁工业的“基 本食粮”。随着中国焦炭产量的逐年增长，对炼焦煤资源的需求不断加大，炼焦煤供应紧张，扩大炼焦 用煤资源已是当务之急。因此，研究新的配煤技术， 扩大炼焦用煤，优化、节约炼焦煤，提高煤炭资源利用效率尤为重要。中国中高硫煤总量大，约占全国煤炭总量的9.33%，是重要的煤炭资源，主要用于硫煤液化、高硫煤制甲醇、生产煤制橡胶填料等［1］ 。 炼焦方面，高硫煤因硫分较高，被称为劣质资源，价 格低廉 ［2］ 。通过配入一定量的高硫煤，控制焦炭硫
1配煤的必要 配煤作为炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序 早期炼焦只用单种煤，随着焦化行业的发展，炼焦煤储量的明显不足，高炉用焦要求的提高，单种煤已不可能用来炼焦，走配煤之路已势在必行。如济源金马焦化配煤比：35%ZJM，35%JM,15%FM,15%SM,可练出供济钢用的一级冶金焦，同时加入了肥煤，增加了化产回收，成本在1000元/t，而只用主焦煤炼焦成本在1200元/t，同时降低了化产回收，配煤效益可见一斑。 2 配煤的选择及方法 各单种煤的结焦性 （1）褐煤 褐煤的变质程度高于泥煤而低于分类方案中的其它所有煤种。在分类方案中，它的可燃基挥发分大于40%，煤中含有多量水分，加热时它不能产生胶质体，因此没有粘结性，在现代炼焦炉中不结焦，我们不将它划分在炼焦煤范围内。在某些炼焦煤非常缺乏的国家，他们是通过复杂的工艺，利用褐煤制造型块炼成型焦，这已不属配煤炼焦的范畴，故不多述。 （2）长焰煤 长焰煤的变质程度比褐煤高，在分类中其可燃基挥发分大于37%，胶质层厚度小于5毫米，这种煤粘结性极弱，在现代炼焦炉中不能单独结成焦炭。在某些长焰煤多的地区，可以少量配用，但配入量稍多时，常会使焦炭强度和耐磨变坏，尤其是配煤中肥煤不够多时更为明显。所以长焰煤也不列入炼焦煤范围内。 (3) 气煤 气煤的变质程度较长焰煤高。在分类图中气煤是一大类，它包括可燃基挥发分在30%~37%、胶质层厚度大于9~25毫米以及可燃基挥发分大于37%、胶质层厚度大于5~25毫米两区域。前者属肥气煤，有一定的结焦性，其中二号肥气煤在现代焦炉中能单独炼焦，但质量较差，只能供中、小高
配煤方案
5.2.1 配煤方案的说明及讨论 木里庆华煤单独炼焦时所得焦炭块度稍碎, 裂纹较少, 表面较为粗糙, 色泽一般, 气孔稍多, 粘结性稍显不足, 熔融性一般。从表7焦炭质量分析结果看, 焦炭灰、硫、磷含量均很低( A d=6.63%、 S t,d=0.27%、P d=0.016%) ; 其冷态转鼓强度( M40=77.3%、 M10=8.4%) 达到国家二级冶金焦标准, 热态强度( CRI=38.3%、CSR=45.8%) 一般。总体上木里庆华煤所得焦炭除热态强度外, 其余指标均达到或优于国家二级冶金焦标准, 特别是很低的灰、硫及磷含量。 木里义海煤单独炼焦时所得焦炭块度较大, 裂纹较多, 色泽发暗, 气孔多、质较轻、表面粗糙, 粘结性不足, 熔融性较差。从表7焦炭质量分析结果看, 焦炭灰( A d=7.51%) 、硫( S t,d=0.23%) 含量较低, 均远优于国家一级冶金焦标准, 磷含量稍高( P d=0.032%) ; 其冷态转鼓强度( M40=60.8%、 M10=17.5%) 及热态强度( CRI=49.6%、 CSR=28.4%) 很差。总体上木里义海煤单独炼焦所得焦炭除具有较低的灰硫含量外, 焦炭强度很差。 方案1以青海煤为基础( 木里义海和木里庆华) , 同时配加凯鸿煤保证配合煤的粘结性, 考察焦炭质量。其配比是木里义海40%、木里庆华30%、凯鸿30%。从外观上看, 该方案所得焦炭块度较碎, 裂纹较多, 色泽较好, 气孔多、偶有蜂焦、质轻, 粘结性好、熔融性一般。从表7焦炭质量分析结果看, 焦炭灰含量( A d=9.07%) 较低, 远优于国家一级冶金焦标准, 硫( S t,d=0.64%) 含量适中, 接近国家一级冶金焦标准; 焦炭冷态转鼓强度( M40=75.6%、M10=8.3%) 及热态指标反应性( CRI=36.8%) 、反应后强度( CSR=49.5%) 一般, 均接近国家二级冶金焦标准。总体上该方案所得焦炭质量一般, 特别是焦炭强度一般, 仅接近国标二级冶金焦。 方案2在方案1的基础上增加木里庆华煤的配比, 用五虎山煤代替凯鸿, 同时以大头羊( 洗) 煤降低挥发分, 考察焦炭质量。具体配比为:
40kg试验焦炉与工业焦炉对应关系研究 山西焦化配煤实验中心 二〇一四年十一月三日
40kg试验焦炉与工业大炉对应关系研究 1、选题背景及意义 由于煤的复杂性，煤与煤之间的性质千差万别，不同煤田的煤质差别较大，即使是同一煤田中不同煤层之间的煤质，其差异性也很大；成煤阶段的不同，成煤地质条件的不同，也造就了煤与煤之间性质的千差万别，到目前为止，还没有那个化验指标能准确反映煤的炼焦结果，有时还出现反常的现象：分类牌号为焦煤的煤，在配煤中却不能做为焦煤使用，煤的镜质组反射率相同的煤种，却炼出机械强度明显差异的焦炭，奥亚膨胀度差异明显的煤种，却又能得到焦炭强度相似的结果，如何合理利用各种炼焦煤特性，全面指导炼焦配煤，进行经济配煤，实现利润最大化，就是对各种煤通过实验焦炉进行炼焦试验，建立相关数据库模型，才能更好的指导生产。 试验焦炉最大限度模拟工业焦炉生产的工况条件，尽量贴近工业生产状态，使得试验结果能直接表示生产结果，或者使试验结果与生产结果建立良好的相关性。 实验焦炉类似缩小的工业焦炉，它的特点是与工业焦炉的模拟性好，结焦过程与工业焦炉相似。工艺参数检测较全面，焦炭机械强度测定设备与工业生产一样，试验结果直观，重现性好、区分性好，相关性好。 山焦焦化配煤实验中心自2013年11月23日成立以来，对中心40kg试验焦炉与工业焦炉之间的对应关系进行了重点研究，初
步找到了40kg试验焦炉与工业大炉之间焦炭机械强度、热性质的对应性，自2014年7月份以来应用该数学模型指导生产取得了较好的经济效益。 2、 40kg试验焦炉与工业焦炉焦炭质量的对应关系 配煤实验中心自2014年2月40KG试验焦炉正式投入运行以来，对三个系统装炉煤、凉焦台焦炭进行了质量跟踪、对比实验，并利用数学工具LINEST函数对40KG试验焦炉与工业焦炉实验数据进行了线性回归分析。 2.1 40kg试验焦炉、工业焦炉焦炭的M40、M10对应性实验 2.1.1实验数据 40KG小焦炉与凉焦台焦炭质量对比实验数据 序列系 统 40kg试验焦炉凉焦台M40 M10 ≥80 60～80 40～60 25～ 40 ≤25 M40 M10 1 一82.60 9.5 23.20 40.03 27.28 4.71 4.78 76.20 8.2 2 一82.90 9.9 39.0 3 36.67 17.12 2.95 4.23 76.00 10.7 3 二79.90 8.6 36.18 33.0 4 21.47 4.42 4.90 73.60 8.4 4 三83.10 9. 5 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 76.78 11 5 一81.20 9 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 74.20 9.2 6 三81.90 8.6 40.33 31.8 7 19.60 3.87 4.34 75.80 9.1 7 二79.60 9.6 35.28 36.98 20.31 1.98 5.45 73.60 9.8 8 一83.70 9 37.47 34.42 20.23 3.92 3.95 76.60 9.6 9 一80.60 9.6 27.09 41.93 24.50 2.48 3.97 74.80 9.8 10 二77.90 9 44.36 29.66 16.35 3.71 5.92 72.00 9.6 11 一81.40 9 32.51 36.39 21.63 4.01 5.45 75.00 9.4 12 三81.80 8.5 28.85 31.83 29.67 4.20 5.45 76.40 8.6 13 一81.40 8.9 38.76 32.54 18.53 4.54 5.64 75.40 9.6 14 二79.10 10.2 33.31 34.89 20.02 4.55 7.24 73.60 10.2 15 一80.60 9.4 23.14 32.13 31.63 7.21 5.89 74.80 10 16 二81.00 10 28.58 42.46 19.88 3.59 5.48 73.20 10 17 一81.90 10.3 26.93 42.56 19.87 3.74 6.90 76.00 9.8 18 二79.20 8.5 33.10 37.90 20.76 3.26 4.98 73.60 9.4 19 一81.90 9.4 24.61 43.40 18.93 5.01 8.05 75.40 9.2
配煤 炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。 炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序。配煤方法有配煤槽配煤和露天配煤厂配煤两种。 配煤理论简介： 当前世界各国炼焦煤资源稀缺，高炉的大型化对焦炭质量及其稳定性的要求越来越高，而炼焦煤资源中强粘结性煤却越来越少，这一矛盾在我国尤为突出。考虑到经济效益及现实情况，国内外各焦化厂都在致力于配煤方案的研究。虽然方案千变万化，而配煤的原理却不外乎胶质层重叠原理、互换性原理、共炭化原理这三种。 1 胶质层重叠原理 要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。其中典型的方法是“J法”配煤技术。“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。 2 互换性配煤原理 焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%～5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。 3 共炭化原理 煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油﹑塑料类﹑橡胶类﹑沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。国外Collin在400℃下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱
1 引言 1.1 煤岩学简介 煤岩学是把煤作为有机岩石为其研究对象,研究其性质、变化及应用的一门学科。它认为,煤本身是一种由多种性质不同的组分以不同的结构混合组成的、性质复杂多变的有机岩石,而非单一的纯净物;提出了活性组分和惰性组分的概念,并按镜质组、半镜质组、丝质组、壳质组以及矿物,对显微组分进行分类和定量统计分析。煤本身的一些物理、化学性质及经历的成煤过程,如密度、元素组成和成煤作用、地质年代等,同煤岩显微组分组成及镜质组反射率这两项指标具有非常密切的关系。 应用煤岩学是:抓住煤本身并非单一纯净物这一特征,运用各种常规研究手段来研究煤中各组分及组分间交互作用对煤性质的影响;研究不同变质程度煤及其交互作用对混合煤性质的影响。 1.2 炼焦配煤技术 从单种煤炼焦到多种煤配合炼焦是焦化工业的一大进步,现代焦炉几乎都采用多种煤配合炼焦。配煤技术作为一个科研领域正在不断发展,但近几十年来,配煤技术较多停留在定性的、经验的阶段。随冶金技术对焦炭质量要求的逐步提高,经验配煤由于不能从根本上解释配煤炼焦生产中出现的反常现象,不能实现从定性到定量的转化,已不能满足焦化生产要求。对此,作为近代焦化基础理论之一煤岩学,虽然发展仍不够完善和成熟,但由于其对煤的重新认识及其理论的可行性,较现行原料煤分类却更科学和先进。 随着煤岩理论的深入和完善,以及配煤技术的发展,科学配煤离不开煤岩学已得到一致公认。目前,世界各国开发的配煤技术,凡是论证较充分、效果较好的,无一不以煤岩学为基础。上世纪80年代,国内的煤岩配煤技术开始得到较快发展。用煤岩学观点和方法预测焦炭质量,并指导配煤是50多年煤岩学发展的大事,也是焦化工业重大科研成果。目前,煤岩学已广泛应用于煤的研究及生产实践中。在焦化工业,煤岩学作为一种有用理论正在被广泛接受并逐渐应用于生产实践。 2 煤岩配煤的基本原理 根据煤岩学理论及其对煤的深入认识,煤岩配煤的发展已形成几条公认的基本原理。 2.1 煤是不均一物质 每种煤都是一种天然的配合煤,所以绝大多数煤都不合乎单独炼焦的要求。为此,煤岩工作者通过显微镜观察,即煤在加热过程中的动态变化,把加热过程中能熔融并产生活性键的成分划为有粘结性的活性组分;加热不能熔融、不产生活性键的划为无粘结性的惰性组分。镜质组和壳质组是活性组分,丝质组是惰性组分,半镜质组是两性组分。 2.2 煤中各活性组分质量的非均一性 镜质组的反射率分布图证明了这一点。对于任何单种煤,由于其各活性组分经历的成煤作用集中且较接近,变质程度亦相近,在镜质组的反射率分布图上,均呈现正态分布。 2.3 惰性组分和活性组分在配煤中都不可缺少 缺少或过剩都对成焦不利,会导致焦炭质量的下降。对焦炭质量有一定要求的配煤,实际
2kg铁罐配煤炼焦试验 1）添加高强度改质剂2kg铁罐试验各煤种配比见表1。 表1试验配煤比例ω/% 编号龟兹QM 托克逊1/3JM 25JM 15JM 改质剂1-0# 6 33 16 45 - 1-1# 6 33 16 45 0.20 1-2# 6 33 16 45 0.40 1-3# 6 33 16 45 0.60 1-4# 6 33 16 45 0.80 1-5# 6 33 16 45 1.00 注：改质剂用量= 试验用煤质量×改质剂用量百分数。 2）添加Al合金粉2kg铁罐试验各煤种配比见表2。 表2试验配煤比例ω/% 编号龟兹QM 托克逊1/3JM 25JM 15JM 合金2-0# 6 33 16 45 - 2-1# 6 33 16 45 0.20 2-2# 6 33 16 45 0.40 2-3# 6 33 16 45 0.60 2-4# 6 33 16 45 0.80 2-5# 6 33 16 45 1.00 注：合金用量= 试验用煤质量×合金用量百分数。 3）添加高各向异性炭粉2kg铁罐试验各煤种配比见表3。
表3试验配煤比例ω/% 编号龟兹QM 托克逊1/3JM 25JM 15JM 炭粉 3-0# 6 33 16 45 - 3-1# 6 33 16 45 0.20 3-2# 6 33 16 45 0.40 3-3# 6 33 16 45 0.60 3-4# 6 33 16 45 0.80 3-5# 6 33 16 45 1.00 注：炭粉用量= 试验用煤质量×炭粉用量百分数。 4）煤的热重分析 新疆各单种煤和疆外JM的差热分析（DTA）和热重分析（TGA）。 表4 煤的差热分析和热重分析 煤种A d%V daf%FC ad%G R. I.X,mm Y,mm R— max% CRI%CSR% QM 7.92 40.30 54.18 85 36.0 12.4 0.79 61.1 25.6 1/3JM 10.27 34.67 58.34 59 49.0 11.0 1.04 59.0 32.1 25JM 10.77 24.10 67.31 83 31.3 12.5 0.94 34.8 58.1 15JM 10.69 18.58 72.41 68 40.1 12.0 1.45 47.1 42.2 疆外JM1 10.87 19.50 71.47 83 36.9 13.7 1.51 12.6 78.4 疆外JM2 10.63 21.06 69.76 79 18.0 69.0 注：疆外JM1为疆外古交煤；疆外JM2为疆外薛国宁煤。 5）煤的元素分析 分析相同变质程度的新疆煤和内地煤C、H、O三种元素的含量，根据元素分析结果，可以进一步了解新疆煤与内地煤的差异所在。 煤种 煤质分析焦炭质量 A d%V daf%FC ad%G R. I.X,mm Y,mm S t,d%R— max A d%FC ad%CRI%CSR% 弘扬 15JM 10.69 18.58 72.41 68 40.1 12.0 0.57 1.45 12.30 86.3347.1 42.2 疆外 JM3 10.09 19.85 71.09 85 31.0 20.1 1.51 11.85 87.12 14.5 77.4
第二章室式炼焦过程与配煤工艺 第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程 一、炭化室内炉料的动态变化 焦炉的炭化室是一个带锥度的窄长空间，煤料受两侧炉墙传递的热量加热，下面我们分析炼焦过程及其特点，并由此分析炭化室内各部位焦炭质量与特征。 1、成层结焦与温度变化 在煤化学中我们知道，粘结性煤加热过程中，经历了干燥、热分解、形成塑性体、转化为半焦和焦炭的过程。过程所需要的热量，由两侧炉墙提供。绘出图（表明两侧加热），因煤和塑性层导热系数低，因此在整个成焦过程的大部分时间内，炭化室内与炉墙垂直方向上炉料的温度梯度较大(图2-1左)。这样在结焦过程的大部分时间内，离炭化室墙面不同距离的各层炉料因所受到的温度不同而处于热解过程的不同阶段，整个炭化室内炉料的状态随时间而变化(图2-1右)。靠近炉墙附近的煤先结成焦炭，而后焦炭层逐渐向炭化室中心推移，这就是常指的“成层结焦”。炭化室中心面上的炉料温度始终最低，因此以结焦末期炭化室中心面的温度(焦饼中心温度)作为焦饼成熟度的标志，称为炼焦最终温度。 如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不同，传热条件也就各不相同，最靠近炉墙的煤料升温速度最快，约5℃／min 以上，而位于炭化室中心部位的炉料升温速度最慢，约2℃／min以下，这种温度变化的差别必然导致焦炭质量的差异。 常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹在两个塑性层之间，这样湿煤层内的水汽不易透过塑性层向两层外流出，致使大部水汽窜入内层湿煤中，并因内层温度低而冷凝下来，这样内层湿煤水分增加，加之煤的导热系数小，使得炭化室内中心煤料升温速度缓慢，长时间停留在水的蒸发温度以下，煤料水分愈多，结焦时间就愈长，炼焦的耗热量也就愈大。
JL-40型40kg试验焦炉 产品介绍: 鞍山科技大学从50年代以来一直进行练焦配煤研究的工作，开发研制过各种试验焦炉。我公司依托鞍山科技大学的技术力量在总结了国内外开发研制的各种试验焦炉的基础上，新开发研制JL-40型电加热试验焦炉（分底装和测装），是一种介于200kg半工业性试验焦炉和试验室7kg、和20kg小焦炉之间的试验焦炉，增加了密封熄焦装置。它即保留了200kg焦炉的优点，又克服了其煤样量大，炼焦周期长，劳动强度大的不足之处，是200kg焦炉更新换代产品。JL-40型试验焦炉同时克服了实验室7kg和20kg小焦炉炉幅偏窄，焦样量小的缺点，它一次装煤量大于40kg，用1/3库姆转鼓达到了焦炭鉴定与工业焦炉焦炭鉴定相仿的目的（这一点是7kg和20kg焦炉很难做到的）。独特的结构设计和两侧炉墙两路独立计算机精密控温，保证了炼焦结果和生产焦炉有良好的相关关系。焦炭强度指标直观性好，即可测定M40和M10，也可测定M25和M10.试验结果重现性好。 本焦炉炭化室采用积木式设计，便于砌筑和维修，炉墙采用薄壁炭化硅砖，烘炉时间短，结焦周期短。40kg试验焦炉采用程序控温加热，有良好的工作界面，可以按需要设定加热制度，接通计算机能够显示，记录和打印各种试验参数。实验证明JL-40型试验焦炉焦饼中心温度曲线与生产焦炉焦饼中心温度曲线相似。 JL-40型试验焦炉是比较先进的炼焦研究设备，它主要的作用是根据炼焦用煤资源，结合焦炭的质量要求，将各种煤按一定比例配合后进行炼焦的试验。配煤试验在于：（1）为新建焦化厂寻找供煤基地，并确定经济合理的用煤方案；（2）对新投产的煤矿的煤和新使用的煤进行煤质鉴定，评定其结焦性和在配煤练焦中的作用，以便合理的利用炼焦煤资源和扩大炼焦煤基地；（3）根据煤炭供应情况，调节生产配煤方案，以保证焦炭质量；（4）检验炼焦煤准备和炼焦新工艺的效果。 主要特点: 增加了炉煤密度处理装置（捣固机），能根据常规炼焦和捣固炼焦两种工艺对装入煤料密度的要求，进行适当的捣固操作。 试验焦炉模拟工业焦炉的单孔炭化室，采用前后炉门，两侧加热，顶部导出荒煤气的结构。炭化室两侧炉墙选用炭化硅砖，用以降低能耗，提高传热效率，确保温度调节的灵敏性。炭化硅制品具有导热系数大，膨胀系数小，能耐极冷热，使用寿命长等优点。试验焦炉采用两侧火道电加热方式，加热体为硅炭碳棒。炉温控制由微电脑智能控制仪来实现对两侧火道的单独程序控温。焦饼中心温度的测定由热电偶采集。炉门采用刀边炉门、锁紧装置。焦炉保温层选用轻质高铝耐火材料。为使煤气顺利导出，焦炉设置了可控温的上升管。底装焦炉实现了装煤出焦的机械化。 控制系统配置异地控制的中央控制柜，含有一台联想微机和一台喷墨打印机，可随时跟踪设备的运行状况和试验数据的记录、处理、储存、和管理。熄焦操作在密闭的熄焦室中进行，本装置有环境污染少的特点。 焦炉的技术指标:
炼焦配煤与焦炭质量关联性的初步研究 摘要 本课题组通过对相关资料的查阅和生产上大量数据的分析，设计了合理可靠的煤焦质量预测模型。并证明了单种煤的灰分、硫分和挥发份与配合煤的灰分、硫分和挥发份有一定的线性关系，可以运用一元线性回归预测模型进行有效地预测；但粘结指数预测值与实测值相差较大，不能用一元线性回归法进行预测。同时，配合煤的灰分、硫分与焦炭中的灰分、硫分具有线性关系，可以运用一元线性回归预测模型进行有效地预测；但焦炭机械强度运用一元线性回归预测结果与实测值偏差较大，故只能运用二元线性回归法做出焦炭机械强度的预测模型。 对预测模型进行评估即把设计的模型用于具体工厂数据上，证明此模型可以简单预测焦炭质量。故在今后工业生产中可以运用此模型合理有效地控制炼焦煤中灰分，检验配煤的合理性以达到合理指导配煤的作用。为选择可行的、经济的配煤方案提供理论依据，进而优化配煤方案，来实现生产成本的降低，满足市场需求，提高焦炭企业的市场竞争能力。 关键词：配煤，线性回归，预测模型 I
FIRST STEP RESEARCH OF COAL BLENDING CONNECT WITH COAL QUALITY ABSTRACT Based on the information available on the production of large amounts of data and the analysis, design CHAR a reasonable and reliable quality prediction model. And to prove that a single species of coal ash, sulfur, volatile and with the coal ash, sulfur and volatile linear relationship to a certain extent, you can use one yuan linear regression model for effective forecast predicted, but Bond Index forecast And measured large difference, which can not be one yuan linear regression to predict. At the same time, with coal ash, sulfur and coke in the ash, sulfur linear relationship, you can use one yuan linear regression model for effective forecast predicted, but the mechanical strength of coke use of one yuan linear regression predicted and measured deviation Larger, it can only use the dual linear regression to the mechanical strength of Coke prediction model. The prediction model that is designed to assess the model for specific data on the plant that this model can be simple prediction coke quality. Therefore, in industrial production in the future can use this model, rational, and effective control of coking coal ash, testing the reasonableness of the blending of a reasonable guide to the role of coal. For the selection of viable economic programme providing the basis for coal, coal blending programme to optimize and reduce the cost of production and meet market demand and improve the market competitiveness of coke. Thus blending reasonable guidance and control the coal ash in order to ensure the quality of coke. KEY WORDS: coal blends，Linear regression，Prediction model， II