提高焦炭质量的技术途径
高配比配用贫瘦煤生产优质焦炭技术的开发与应用杨鹏
高配比配用贫瘦煤生产优质焦炭技术的开发与应用杨鹏发布时间：2023-05-10T08:10:44.648Z 来源：《科技新时代》2023年5期作者：杨鹏[导读] 采用贫瘦煤替代瘦煤进行配煤炼焦，降低配合煤成本；同时逐渐加大了配合煤中贫瘦煤的配入比例，在保证焦炭质量的前提下，取得了较大的经济效益。
山西沁新能源集团股份有限公司山西长治 046500摘要：采用贫瘦煤替代瘦煤进行配煤炼焦，降低配合煤成本；同时逐渐加大了配合煤中贫瘦煤的配入比例，在保证焦炭质量的前提下，取得了较大的经济效益。
关键词:贫瘦煤；配煤；煤化度前言焦炭在高炉炼铁过程中起着热源、渗碳、还原剂和骨架的作用,随着高炉容积的不断扩大和喷吹燃料等高炉下部操作的改进，焦炭质量的好坏，对高炉顺行和高炉冶炼的技术经济指标具有重大的影响。
随着国家推进“碳达峰碳中和”政策，节约宝贵的炼焦煤资源是焦化工作者面临的新课题。
发展资源较为丰富的贫瘦煤等非炼焦煤用于配煤炼焦,是扩大炼焦用煤，节约优质炼焦煤，降低成本，提高焦炭质量，解决炼焦煤资源紧缺问题的重要途径之一。
两座JN60-60型焦炉，年产焦炭106万吨，耗洗精煤150余万吨。
今年以来随着炼焦煤价格的大幅上升，优质炼焦煤的供求关系十分紧张,焦化厂生产成本的压力越来越大。
为此，宁钢开发了价格低廉的贫瘦煤替代瘦煤进行配煤炼焦，降低配合煤成本;同时逐渐加大了配合煤中贫瘦煤的配入比例，取得了较大的经济效益。
1贫瘦煤的性质分析贫瘦煤是一种高煤化度、低挥发分、弱粘结性的烟煤。
单独炼焦时，所得焦炭裂纹少、块度大，生成的焦粉多,耐磨强度差。
在配煤炼焦中，可以使焦炭的块度增加，从而起到瘦化剂的作用。
1.1工业分析指标使用的贫瘦煤为三给贫瘦煤,对其进行化验分析,挥发分一般在14~15%,G值在10~20%,Y值在0~6mm之间，按照中国煤炭分类标准,属于贫瘦煤，如表1所示。
表1贫瘦煤的工业分析时间Ad/%G/%Mt/%Std/%Vd/%VdaW X/%Y/mm2021年1月10.6915.0011.330.9713.5915.2220.40 6.002021年2月10.4615.3310.270.8113.0114.9117.00 4.002021年3月10.0310.6711.00 1.0613.1514.6114.470.002021年4月10.0020.0010.57 1.1213.8415.3818.00 3.002021年5月9.7514.0010.40 1.1112.9814.3816.570.002021年6月10.3813.3311.200.8813.1814.7019.270.002021年7月9.9514.0010.330.9213.1014.5518.400.002021年8月10.0015.0011.230.9313.4714.9918.070.002021年9月10.1413.6710.130.8713.3714.9017.200.00 2贫瘦煤的配煤机理研究焦化厂配煤工艺采用先配后粉的流程,因此实验上采用直接配入的方法,即贫瘦煤配合前不需要先破碎，而是随着其他煤种按计划比例配入后,再将配合煤进行粉饰,配合煤细度也按照工业生产要求保持在74~76%。
炼焦新技术
炼焦新技术—煤调湿技术我国现有焦炉生产能力较大，占世界第一位，炼焦煤水分偏高，而且优质炼焦煤日益短缺，围绕现有焦炉和炼焦生产工艺，开发提高焦炭质量和利用炼焦余热的新工艺、新技术是适应企业发展，提高企业经济效益的有效途径。
煤调湿技术可降低入炉煤水分，降低炼焦耗热量，增加入炉煤堆密度，提高焦炭质量。
近几年来，煤调湿技术在国内外炼焦行业异军突起，得到了广泛的应用，究其原因是煤调湿技术具有其独特的优越性：可使焦炭和化工产品增产11%，提高经济效益；焦炉加热用燃料降低，减少耗热量；焦炭质量得到提高；充分利用了焦炉余热，取得了明显的经济和社会效益。
一、煤调湿（Coal Moisture Control ,简称“ CMC ”）技术简述煤调湿技术是通过直接或间接加热来降低并稳定控制入炉煤的水分，该技术不追求最大限度地去除入炉煤的水分，而只把水分稳定在相对低的水平，既可达到增加效益的目的，又不因水分过低而引起焦炉和回收系统操作的困难，使入炉煤密度增大、焦炭及化工产品增产、焦炉加热用煤气量减少、焦炭质量提高和焦炉操作稳定等效果。
二、煤调湿的基本原理利用外界热能将入炉煤在焦炉外干燥，控制入炉煤的水分，从而控制炼焦耗热量、改善焦炉操作、提高焦炭产量或扩大弱粘结性煤的用量。
三、工艺流程及发展煤调湿技术通过直接或间接加热来降低并稳定控制入炉煤水分，并不追求最大限度地去除入炉煤气的水分，而只是把水分稳定在相对较低的水平，就可以达到增加效益的目的，又不会因水分过低而引起焦炉和回收系统操作困难。
煤调湿技术于20世纪80年代初在日本开始应用，历经了3 种工艺技术的变革：第一代是热媒油干燥方式；第二代是蒸汽干燥方式；第三代是最新一代的流化床装置，设有热风炉，采用焦炉烟道废气或焦炉煤气对其进行加热的干燥方式。
1、第一代煤调湿技术第一代CMC是热煤油干燥方式，其工艺见下图。
热媒油式煤调湿工艺流程图利用热油回收焦炉上升管煤气显热和焦炉烟道气的余热，温度升高到195℃的热油通过干燥机将常温的煤预热到80℃，煤的水分由9%左右降到5.7%，调湿后的煤在运输过程中水分还将降低0.7%，装入煤水分保持在5%±0.7%。
提高焦炭质量的技术途径
提升焦炭质量技术路径(一）1.焦炭在高炉炼铁中地位和作用焦炭在高炉炼铁中是不可缺乏炉料, 对高炉炼铁技术进步影响率在30%以上, 在高炉炼铁精料技术中占相关键地位。
焦炭对高炉炼铁作用是:(1)关键热量起源。
高炉炼铁炭素(包含焦炭和煤粉)燃烧所提供热量, 占高炉炼铁总热量起源71%。
伴随喷煤比提升, 焦炭用量在逐步降低。
不过, 焦炭用量总是要大于喷煤量。
理论最低焦比为250kg/t, 焦炭在风口燃烧掉55%～65%。
(2)还原剂。
焦炭还原作用是以C和CO形式来对铁矿石起还原作用。
炉料到风口焦炭溶反应为25%～35%。
(3)生铁溶碳。
在高炉炼铁过程中焦炭中碳是逐步渗透到生铁中。
通常铸造生铁含碳3.9%左右, 炼钢生铁在4.3%左右。
生铁渗碳消耗焦炭7%～10%。
(4)炉料骨架作用焦炭在高炉内是起骨架作用, 支撑着炼铁原料(烧结矿, 球团矿, 天然块矿), 又起到煤气透气窗作用。
焦炭4种作用中, 提供热源主导作用不会改变, 这就决定3个理论焦比最低值。
低于这个最低值, 高炉炼铁就难以正常生产, 或经济上就不合算了。
在多种条件下高炉炼铁中碳还原作用和渗碳功效不会有较大改变。
在高喷煤比条件下, 焦炭骨架作用会显得愈加突出, 对应对焦炭质量要求也会越来越高。
不然, 是难以实现高喷煤比, 高炉炼铁不能正常生产。
焦炭从料线到风口平均粒度降低20%～40%。
劣质焦炭和热反应性差粉化率会很大。
宝钢高炉缸内焦炭粒度可达33mm。
2.高炉炼铁对焦炭质量要求各国依据资源条件, 高炉炼铁要求焦炭质量是有较大差异(详见表1)。
不过, 工业发达国家焦炭质量是显著优于中国, 这是这些高炉技术经济指标优于中国关键原因。
表1 各国冶金焦炭质量情况美国Gary 厂焦炭挥发份为1.8%, 德国蒂森和瑞典SSAB 分别为1.1%和1.0%。
我们认为, 焦炭挥发份应控制在0.5%～1.0%为宜。
过高会有生焦存在, 焦炭强度差; 过低是因为炼焦过火原因, 这时焦炭裂纹多, 易碎。
如何提高焦炭的质量
如何提高焦炭的质量
焦炭是高炉冶炼的重要资源，焦炭的质量对高炉铁水质量影响很大，较好性能的焦炭是冶炼优质铁水的重要物料条件。
采用适宜的提高焦炭特性的途径能有效地克服先天煤层带来的缺陷。
常规的提高焦炭质量的途径和措施有：1）改善配煤结构。
配煤中做较大幅度的互代，改善焦炭的热态强度和热反应强度，以生产出增加焦炭光学各向同性结构的含量来提高热性能和高温抗碱性能；配煤时，最大限度地增加惰性组分的量，来增加焦炭中的类丝+破片组分，可增加焦炭的反应性；配入添加物，如焦粉、改质沥青、石油延迟焦，提高反应强度。
2）降低焦炭灰分。
灰分的存在对后续高炉的产量和造渣原料都会带来负面影响。
因此对原煤的成份需要严格挑选。
3）新工艺采用。
干熄焦技术可以提高反应后强度4个百分比，而且技术已比较成熟；配型煤炼焦工艺能改善焦炭诸多性能，且容易实施，但该工艺目前还需向日本引进。
4)延长结焦时间。
增加结焦时间，可改善焦炭的微观性能从而提高焦炭的热性能。
5）炉外处理。
配合煤（焦炭）喷加负催化剂。
负催化剂能明显改善焦炭的热性能。
此外，负催化剂富积在焦炭表面，能阻碍溶损反应，从而提高焦炭热性能；增加ZBS添加剂，ZBS添加剂能改善焦炭的气孔分布，另一方面，ZBS添加剂与焦炭的共生化合物，能降低焦炭表面的活化，抑制溶损反应，提高焦炭性能。
以上相关技术，能实现生产高性能的优质焦炭，从而能最大效率地起到焦炭高炉铁矿还原剂作用和改善高炉下降区透气性的目的，冶炼出优质高炉铁水。
浅析提高焦炭质量的途径
浅析提高焦炭质量的途径作者：杨舜伊袁纯红蒋高华尹瑞瑕来源：《科技视界》 2014年第2期杨舜伊1 袁纯红1 蒋高华2 尹瑞瑕1(1.昆明工业职业技术学院冶金化工学院，云南昆明 650302；2.云南能源职业技术学院资源与环境工程学院，云南曲靖 655001)【摘要】通过对影响焦炭质量因素分析，结合生产实际，提出四方面提高焦炭质量的途径：（1）优化配煤结构；（2）开发优质炼焦煤；（3）运用焦炭的炉外处理新工艺；（4）强化炼焦生产操作。
【关键词】焦炭质量；影响因素；途径焦化工业为冶金工业的重要组成部分，其主要任务是为钢铁企业提供焦炭燃料。
早在16世纪就已经开始出现高温炼焦，它始于炼铁的需要。
随着世界钢铁工业的发展，高炉日趋大型化，对焦炭质量和稳定性要求愈来愈高。
虽然我国煤炭资源十分丰富，但优质炼焦煤却明显短缺，对如何提高焦炭质量，满足大型高炉用焦的要求是炼焦工作者面临的一个关键问题。
结合云南及周边的煤炭资源现状，通过对影响焦炭因素分析，提出四个方面提高焦炭质量的途径：（1）加强进厂炼焦煤质量管理；（2）优化配煤结构；（3）开发优质炼焦煤；（4）运用焦炭的炉外处理新工艺。
1 影响焦炭质量的主要因素1.1 配煤结构现代配煤理论认为：炼焦配合煤中活性组分与惰性组分应有一个合适的比例。
惰性组分的适宜比例因煤化度（煤的变质程度）不同而异。
当配煤的平均最大放射率Rmax＜1.3%时，以30%～32%较好；当Rmax＞1.3%时，以20%～25%为好。
配合煤中的惰性组分如同混凝土中的“砂石”，有利于形成致密的焦炭，同时也可缓解收缩应力，减少裂纹的形成。
另有研究认为，焦炭的反应性与配煤惰性组分有一定的相关关系。
在一定范围内，焦炭的反应性随惰性组分含量的增加而降低。
1.2 粉碎细度煤料及其组分的粉碎细度对焦炭的机械强度和物理化学性质都有着重要影响。
通常情况下抗碎性差的镜煤、亮煤、软丝炭易被过度粉碎，而含有惰性组分的暗煤、硬丝炭、矿化镜煤和页岩则难以粉碎。
采取技术措施-提高焦炭质量分析
采取技术措施：提高焦炭质量分析背景焦炭是冶金、化工等领域的重要原料，其质量对于产品的质量影响非常大。
针对焦炭质量分析，传统的方法是通过目测、人工判断等方式进行，容易出现误差，限制了分析结果的准确性及稳定性。
因此，采用技术手段来提高焦炭质量分析的准确性和稳定性是非常必要的。
技术措施1. 建立基于机器视觉的分析系统机器视觉技术可以将图像捕捉、处理、分析与决策相结合，建立一套进行焦炭质量分析的智能化系统。
其主要包括以下几步：•图像预处理：对焦炭表面进行预处理，提取出所感兴趣的区域。
•特征提取：采用特定算法提取出焦炭表面的纹理、颜色、形态等特征。
•分类与辨识：将不同的特征与实际质量相联系，对焦炭进行分类和辨识，并最终得出相应的分析结果。
与传统的目测、人工判断方法相比，基于机器视觉的分析系统可以避免人为因素造成的分析误差，实现大规模、连续化、高精度的焦炭质量分析。
2. 合理选择光源采用不同光源对焦炭表面进行照射，可以得到不同的特征信息，进而影响分析结果。
因此，在进行焦炭质量分析时，应根据所需的特征选择合适的光源。
通常情况下，选择面均匀光源所得到的分析结果较为准确。
如果需要对焦炭表面的缺陷进行检测，可以采用定点光源或激光分析，以提高分析的准确性。
3. 优化图像处理方法图像处理是机器视觉分析中非常重要的一环，其处理效果会直接影响分析结果的准确性。
因此，在进行焦炭质量分析时，需要优化图像处理方法，以提高其对焦炭表面的特征提取能力。
常用的图像处理方法有灰度化、滤波、分割等。
不同的方法对应着不同的算法，要根据实际的分析需求进行选择。
同时，结合深度学习等技术，优化图像处理方法也是提高分析效果的重要手段。
结论采取技术手段来提高焦炭质量分析的准确性和稳定性，是冶金、化工等生产领域所必须面对的问题。
如何选择合适的光源、优化图像处理方法，以及建立基于机器视觉的分析系统，是关键的解决策略。
通过这些措施，不仅可以提高焦炭质量分析的准确度和效率，也能为生产的发展提供强有力的支撑。
提高焦炭质量的若干措施
提高焦炭质量的若干措施高炉大型化和富氧喷煤因其巨大的经济效益和社会效益已经成为世界范围内的大趋势，这对焦炭质量提出了更高的要求。
目前我国焦炭质量的现状有些还适应不了这种需求，探索和寻求提高焦炭质量的途径与措施，是炼焦工作者义不容辞的责任。
1 提高焦炭质量的若干措施影响焦炭质量的因素较多且遍布于炼焦生产的各个环节，提高焦炭质量的技术措施也就是对炼焦生产环节进行改进和完善。
1．1原料的选择与预处理（1）合理选择炼焦煤基地和配煤方案。
炼焦煤的性质是决定焦炭质量的基本因素，选择适当的炼焦煤及其配比是提高焦炭质量的首要措施。
随着煤炭供应的市场化，使得焦化厂选择优质炼焦煤、合理调整配煤比成为可能。
如北焦、太原煤炭气化等在部分炉组上采用适当多配低灰、低硫、强粘结性煤的方法炼制优质焦炭（灰分＜10.5%）出口，创造了可观的经济效益。
（2）煤料捣固。
将炼焦煤在炉外捣固，使其堆积密度提高到950～1150kg/m3，一般可使焦炭M40提高1～6个百分点，M10改善2～4个百分点，CSR提高1～6个百分点。
在保证焦炭质量的情况下，采用煤料捣固还可以多配15%～20%的弱粘结性的气煤及气肥煤。
（3）型煤压块。
将炼焦装炉煤的一部分进行压块成型，与散状煤料混合装炉炼焦，通过提高装炉煤散密度来改善焦炭质量。
一般情况下，焦炭质量在一定范围内随型煤配入量的增加而提高，如果保持焦炭机械强度不变，则可增加10%～15%的弱粘结性煤的用量。
如宝钢所在的华东地区，弱粘结性气煤几乎占78%，为在炼焦用煤中多配入弱粘结性气煤，并满足4000m3大型高炉的生产要求，从新日铁引进的成型煤工艺，取得了较好的经济效益。
（4）煤调湿技术。
煤调湿技术是将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分，保持装炉煤水分稳定且相对较低（一般为6%左右）。
这项技术因其具有显著的节能、环保和经济效益，以及提高焦炭质量等优势而受到普遍重视，并在日本得到迅速发展。
第2代煤调湿技术以干熄焦发电机抽出的蒸汽为热源，在多管回转式干燥机内采用蒸汽与湿煤间接换热。
提高焦炭质量的一些措施
提高焦炭质量的一些措施摘要：随着高炉的大型化和高喷煤低焦比操作, 对焦炭的质量要求逐步提高, 从炼焦工艺分析, 目前提高焦炭质量主要从原料的选择与预处理，焦炉加工工艺，焦炭的后处理等方面着手从未来发展趋势来看需要进一步提高工艺手段, 提高焦炭质量的针对性和有效性。
关键词：焦炭质量；炼焦；提高伴随着高风温、高喷煤技术的日新月异, 高炉入炉焦比大幅下降, 焦炭作为热源、还原剂、渗碳剂尤其是骨架作用更加重要。
改善焦炭质量, 对提高高炉冶炼操作及技术经济指标起着关键的作用。
因而只有不断提高焦炭质量, 才能满足日益提高的高炉喷吹冶炼对焦炭质量的要求。
然而, 我国焦炭质量的现状, 远远适应不了上述炼铁技术发展的要求, 成为制约其发展的一个主要因素。
1. 焦炭在高炉冶炼中的作用由于高炉采用富氧喷煤技术, 焦炭在高炉冶炼中扮演的角色发生了很大的变化: 一方面, 喷吹燃料逐渐增加, 焦炭提供热量、作为还原剂和渗碳剂的功能逐渐下降; 另一方面, 伴随焦比的逐渐下降, 焦炭在高炉中滞留时间的延长, 焦炭在高炉料柱中的负荷也就逐渐增加, 其支撑骨架的作用就变得更加重要了, 要求焦炭有更高的强度、均匀的粒度和化学稳定性。
所以, 最大限度地模拟焦炭在高炉冶炼中的运行过程, 确定相应的检验指标, 以达到提高焦炭质量的目标。
2.高炉富氧喷煤后对焦炭质量的要求2.1 提高焦炭的冷态强度为保证高炉操作顺行, 焦炭必须有足够的冷态强度。
因为焦炭在高炉中不仅受到料柱压力、物料之间的相互磨擦等破坏作用, 还会受到热破坏作用及化学侵蚀( 如CO2、碱金属等)作用。
焦炭中的细裂纹是应力集中处, 焦炭受到热、化学侵蚀及外力的作用, 就会使裂纹扩展而断裂, 形成较多小块焦, 这种小块焦进入风口回旋区进一步碎裂粉化, 将严重影响高炉操作。
国内常用的冷态指标一般为M40、M10。
生产实践证明, M40每提高1 % , 高炉利用系数可提高0.04 , 综合焦比可降低5.6kg; M10 每改善0.1 % , 高炉利用系数将提高0.025 , 综合焦比将降低3.5 kg。
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提高焦炭质量的技术途径
提高焦炭质量的技术途径包括以下几方面：
1.选矿和煤种混配优化：通过合理选择矿石和煤种，进行精细
研磨和混配优化，以提高焦炭的固定碳含量和低灰分含量。
2.炼焦工艺控制：控制炼焦工艺中的操作参数，如炉温、焦炭
炼化时间、煤气回收等，以减少焦炭中的杂质含量和灰分含量。
同时，根据不同的炼焦炭质要求，调整炼焦进程，提高焦炭的力学性能。
3.焦炭后处理：采用不同的焦炭后处理工艺，如脱硫、脱气、
经疏水处理等，以降低焦炭含硫量、苯满度等指标，提高焦炭的品质。
4.炉前煤气净化：炉前煤气中的杂质会对焦炭的品质产生影响，通过采用净化设备，如除尘器、脱硫装置等，减少炉前煤气中的杂质含量，从而提高焦炭的质量。
5.新技术的应用：采用一些新技术，如高温炼焦技术、高深度
脱硫技术、煤质表征技术等，提高焦炭的产率和质量，并降低炼焦过程中的环境影响。
综上所述，通过选矿和煤种优化、炼焦工艺控制、焦炭后处理、炉前煤气净化以及新技术的应用等途径，可以有效提高焦炭的质量。