2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 91 40驗(yàn)焦?fàn)t在預(yù)測焦炭質(zhì)量中的應(yīng)用 楊 揚(yáng) 1楊 逸 2（ 0300242； 【 摘 要 】 本文介紹了煤巖學(xué)在煉焦配煤技術(shù)上的應(yīng)用，闡述了煤巖配煤的基本原理及發(fā)展趨勢， 介紹了 40驗(yàn)焦?fàn)t，分析和比較了 不同爐型 試驗(yàn)焦?fàn)t 的優(yōu)缺點(diǎn) ，指出 40驗(yàn)焦?fàn)t進(jìn)行配煤煉焦的研究方向?yàn)殚_展焦炭的顯微組織構(gòu)成、堿金屬的影響、焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)也應(yīng)重視開發(fā)混煤組成及煤巖組成的自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 。 【 關(guān)鍵詞】 煤巖學(xué) 顯微組分 試驗(yàn)焦?fàn)t 焦炭質(zhì)量 焦炭質(zhì)量的預(yù)測與控制一直是焦化行業(yè)非常關(guān)注的問題，對于焦化企業(yè)穩(wěn)定焦炭質(zhì)量、控制原料成本，擴(kuò)展煉焦原料煤范圍、制定合理的煉焦配煤方案都有非常重要的意義。利用煤巖學(xué)方法來預(yù)測焦炭質(zhì)量指導(dǎo)配煤是近十年來焦化行業(yè)中的一項(xiàng)重大科技成果，該方法通過對煤中顯微組分和反射率的測定可以來鑒定煤質(zhì)，控制來煤質(zhì)量，且還可以用來解釋煉焦生產(chǎn)中的一些反?，F(xiàn)象，因而煤巖學(xué)方法指導(dǎo)配煤煉焦得到了廣泛的應(yīng)用 1， 2。 太原煤氣化公司焦化廠是我國最早進(jìn)行以煤巖學(xué)的方法指導(dǎo)配煤煉焦的企業(yè)之一。早在上世紀(jì) 80 年代末期，該廠就開始了 20 公斤小焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)，為指導(dǎo)焦化廠生產(chǎn)實(shí)踐提供了寶貴的理論依據(jù)。隨著煉焦技術(shù)的發(fā)展及鋼鐵產(chǎn)業(yè)對焦炭質(zhì)量要求日益提高，我公司焦化廠于 2008年開始，利用 40 公斤小焦?fàn)t開展了配煤煉焦試驗(yàn)的研究。 巖學(xué)基本觀點(diǎn) 目前國內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)提出的煤巖配煤由于突破了傳統(tǒng)煤分類的概念，從煤成因、變質(zhì)程度和顯微組分的層次表征煤在煉焦過程中的熔融、黏結(jié)活性，受到了煤焦技術(shù)人員的重視。煤巖學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為 3：煤是一種復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)混合體，各部分有機(jī)物的性質(zhì)不同，它們在煉焦過程中的作用也 不同，為了便于應(yīng)用，把煤中的各組分在加熱過程中能熔融并產(chǎn)生活性鍵的成分稱為有粘結(jié)性的活性組分，不能熔融沒有粘結(jié)性的稱為惰性組分；不同煤化程度的煤中各活性組分的質(zhì)量差別很大，但活性組分中鏡質(zhì)組占絕大多數(shù)，鏡質(zhì)組反射率能綜合地反應(yīng)煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)，且隨著變質(zhì)程度的加深有規(guī)律的變化并易于分辨，所以通過鏡質(zhì)組反射率分布圖來對煉焦煤性質(zhì)進(jìn)行表征；惰性組分與活性組分一樣，同樣是煉焦過程中不可缺少的成分，缺少或過剩都會(huì)對成焦不利，影響焦炭質(zhì)量，因此所有的配煤方案實(shí)際上是不同活性成分與惰性成分的組合；在成焦過程中，煤粒間 通過界面反應(yīng)、鍵合連接在一起，煤顆粒內(nèi)外同時(shí)發(fā)生裂解和縮聚反應(yīng)，產(chǎn)生的分解產(chǎn)物沿煤粒接觸表面相互擴(kuò)散，經(jīng)進(jìn)一步縮聚作用形成焦塊而并沒有相互熔融稱為均勻物質(zhì)，因此煉焦過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。 巖學(xué)預(yù)測焦炭質(zhì)量的幾種方法 通過幾十年發(fā)展 ,通過煤巖參數(shù)才預(yù)測焦炭質(zhì)量的方法 不斷充實(shí)和完善 ,一些研究院所和生產(chǎn)廠家建立了數(shù)種有代表性的煤巖配煤系統(tǒng)或數(shù)學(xué)模型 ,有的已取得較理想結(jié)果。 煤巖學(xué)預(yù)測焦炭質(zhì)量主要有以下幾個(gè)方面： 過各煤巖組分的含量來進(jìn)行預(yù)測 主要原理是按結(jié)焦性把煤巖組分分為 活性 組分和 惰性 組分兩大類，通過對各顯微組分定量分析，得出配合煤中實(shí)際的惰性組分含量與活性組分之間的比例關(guān)系與最佳惰性組分含量比來進(jìn)行預(yù)測。 活性 組分 =鏡質(zhì)組 +殼質(zhì)組 +1/3半鏡質(zhì)組 惰性 組分 =絲質(zhì)組 +2/3半鏡質(zhì)組 +礦物組 過鏡質(zhì)組反射率為基礎(chǔ)預(yù)測焦炭質(zhì)量 (1)鏡質(zhì)組反射率 通過進(jìn)行單種煤和配煤煉焦實(shí)驗(yàn)，對數(shù)據(jù)篩選擬合得到同類型焦炭質(zhì)量預(yù)測模型，得到實(shí)用預(yù)測模型： 2)鏡質(zhì)組反射率 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年 6月 8日 11日 92 通過以鏡質(zhì)組反射率 R (3)鏡質(zhì)組反射率 通過以鏡質(zhì)組反射率 R (4)鏡質(zhì)組反射率 容惰能力預(yù)測法 以鏡質(zhì)組反射率 R 惰性 組分含量 容惰能力 1010=驗(yàn)焦?fàn)t簡介 我公司焦化廠 2008年從北京煤炭科學(xué)研究院引進(jìn)了 0試驗(yàn)焦?fàn)t是在分析、比較和總結(jié)國內(nèi)外各種類型小焦?fàn)t的基礎(chǔ)上自主開發(fā)、設(shè)計(jì)而成，它克服了國內(nèi)小焦?fàn)t的不足之處，吸收了國外小焦?fàn)t的優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)理想的最新一代試驗(yàn)焦?fàn)t。該試驗(yàn)焦?fàn)t可用于 進(jìn)行配煤煉焦試驗(yàn)、驗(yàn)證配煤方案、預(yù)測焦炭強(qiáng)度等方面的研究 ，進(jìn)而應(yīng)用于合理地選擇煉焦用煤、提高焦炭質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，從而 指導(dǎo)生產(chǎn) 實(shí)踐。 廠選用 40目前國內(nèi)外主要采用的半工業(yè)性煉焦試驗(yàn)焦?fàn)t最大裝載量有 2040200 采用 20對各種煤及不同的配合煤具有一定的區(qū)分能力，試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性好。但是 200資大 (200萬元左右 )，備樣困難，試驗(yàn)周期長，不便于對大量配煤方案進(jìn)行優(yōu)選比較。 科研單位常采用的 20驗(yàn)焦?fàn)t，則存在加熱速度較快，試驗(yàn)誤差較大的缺點(diǎn)，其測量值與生產(chǎn)數(shù)據(jù)比較，有時(shí)甚至?xí)贸鱿喾吹慕Y(jié)果。 相比較而言， 40爐墻抗急冷急熱性好， 試驗(yàn)可比性較好，兼顧了用煤量小、 操作方便、對生產(chǎn)焦?fàn)t的模擬性好等優(yōu)勢，同時(shí)還具有 先進(jìn)的微機(jī)監(jiān)控和配煤管理系統(tǒng)，控溫系統(tǒng)配置精良，控溫精度高的優(yōu)點(diǎn)， 是國內(nèi)試驗(yàn)焦?fàn)t的主流裝備，因而我廠最終選用該爐型焦?fàn)t進(jìn)行配煤煉焦試驗(yàn)的研究。 0要尺寸 (長 X寬 外形 :254025403326化室 :480400480 加熱和溫度控制系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t最高操作溫度為 1300，額定功率為 30化室加熱元件為 12 根直徑 18/500/350 的硅碳棒，從碳化室兩側(cè)進(jìn)行加熱 ，采用 藝參數(shù) 10%； 85%； 干基 ):400%水分煤為 40 1050； 18小時(shí) (正常情況下 )； 950。 匹配的轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)參數(shù) 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑 1000鼓內(nèi)部長度 250鼓焦炭 速 20r/次試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)數(shù) 100。 用 40在備煤和煉焦 工藝固定的條件下，焦炭質(zhì)量決定于配煤質(zhì)量，煉焦配煤所衍生的各種焦炭顯微結(jié)構(gòu)組成將直接決定焦炭的質(zhì)量 4,5。通過研究 40合煤的常規(guī)煤質(zhì)指標(biāo)，分析各類煉焦煤的結(jié)焦性與其巖相組成的關(guān)系，初步建立煤巖配煤預(yù)測焦炭質(zhì)量關(guān)系模型， 找到小焦?fàn)t與生產(chǎn)焦?fàn)t之間的關(guān)聯(lián)， 即 兩種焦炭抗碎強(qiáng)度 10，以及 最終得到最優(yōu)化的配煤方案，實(shí)現(xiàn)用研究煤和焦炭的巖相分析來指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐中的配煤2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 93 煉焦，達(dá)到煉焦煤資源達(dá)到合理利用，生產(chǎn)出成本低 、質(zhì)量好的焦炭的最終目標(biāo)。 焦炭結(jié)構(gòu)是決定焦炭質(zhì)量的主要影響因素，而在煉焦工藝固定的情況下焦炭的顯微結(jié)構(gòu)組成主要受配合煤的顯微成分及變質(zhì)程度的影響。所以我們應(yīng)從全面深入掌握煉焦煤和焦炭的性質(zhì)入手，分析原配煤技術(shù)的不足，利用現(xiàn)有科技手段，通過開展焦炭的顯微組織構(gòu)成、堿金屬的影響、焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步改進(jìn)配煤技術(shù)，優(yōu)化焦?fàn)t操作，提高焦炭質(zhì)量。 目前利用試驗(yàn)焦?fàn)t指導(dǎo)生產(chǎn)存在的主要問題在于，大多數(shù)情況下小焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)只作為對生產(chǎn)配比的初步驗(yàn)證，沒有與煤巖測試有機(jī)結(jié)合，使得試驗(yàn)焦?fàn)t焦 炭質(zhì)量與生產(chǎn)焦?fàn)t焦炭質(zhì)量關(guān)系不確定，沒有能充分發(fā)揮試驗(yàn)焦?fàn)t的作用。此外吸收近年來圖像分析技術(shù)的成果，結(jié)合焦化生產(chǎn)實(shí)際情況，開發(fā)混煤組成及煤巖組成的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，有利于提高測試精度，使測試結(jié)果能夠服務(wù)生產(chǎn)，是一項(xiàng)迫切需要開展的工作。 參考文獻(xiàn) 1楊永珍 ， 煤巖配煤技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 J， 煤化工， 2004， 3： 6