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【摘 要】我国煤炭资源和煤的种类分布不均匀，近年来随着工业的发展，可用煤炭资源越来越少。如何开发利用其它新煤种，降低焦炭生产成本是焦化行业一直关注的问题。在焦化企业中，炼焦用煤成本是焦炭生产的主要成本，通常占焦炭成本的75%～85%，所以，降低焦炭生产成本，主要就是降低装炉煤成本。利用捣固炼焦技术，在配合煤中配入各种低价煤是降低装炉煤成本的有效途径之一。捣固炼焦配煤技术具有通用性和特殊性，在满足捣固炼焦入炉煤基本控制条件的情况下，针对各地煤炭资源质量情况的不同，配煤技术方案也不完全相同。不同企业的生产设备和生产条件不同，捣固炼焦入炉煤适用的控制范围也不完全相同，但入炉煤质量对捣固炼焦生产和焦炭质量的影响规律是基本相同的。在捣固炼焦生产中，只要是适合企业生产实际，在保证焦炭质量的前提下，能充分利用炼焦煤资源，降低焦炭生产成本，稳定焦炭生产操作的配煤技术都是可行的。本文分析了配入各种低价煤种应用于捣固炼焦，对焦炭质量及生产成本的影响，并对捣固炼焦技术的发展方向进行了展望。
【关键词】捣固炼焦；配煤技术；装炉煤成本
1.捣固炼焦技术的特点
捣固炼焦相对于顶装炼焦最大的区别是多了一道捣固程序，即先将配合煤用捣鼓设备捣制成略小于炭化室体积的煤饼，然后将其从焦炉的机侧通过炉门装入炭化室进行高温干馏。通过捣固炼焦，可将配合煤的堆密度由散装方式的0.72t/m3提高到1.01～1.15t/m3，减小煤颗粒间距离，使接触更致密，有利于多配入高挥发分煤和弱（不）粘结性煤，改善和提高焦炭的质量。一般情况下，在装炉煤相同时，采用捣固炼焦生产的焦炭质量要好于顶装炼焦生产的焦炭质量，捣固炼焦对于改善焦炭的耐磨强度M10效果显著，特别是原料煤的细度达到90%时有利于提高焦炭质量，焦炭的各项指标均得到不同程度的优化。在焦炭质量要求相同时，采用捣固炼焦可以多用高挥发分的弱粘结性煤料，配煤结构中可增加气煤、弱粘煤到60%，增加瘦煤或贫煤配入量至10%～15%以上，减少约30%的焦煤和肥煤用量，从而降低装炉煤成本。
2.配煤技术与装炉煤成本
2.1配煤技術
配煤技术是将若干单煤种按照一定比例掺混得到配合煤的过程。焦炭质量与配合煤的质量密切相关，煤种及配煤比既影响焦炭强度又影响煤饼的捣固性能，用比例表示就是70%由配合煤的性质决定，30%由备煤及炼焦的工艺操作条件决定。因此，挑选合适的配合煤是捣固炼焦工艺的关键。相对于一般配煤方法，煤岩学能更合理地分析出煤质及焦炭质量波动情况。根据煤质及焦炭质量的变化情况，可以得出配煤规律，从而指导炼焦生产。
2.2装炉煤成本
装炉煤成本由原料煤价格及配入比例决定，而原料煤的价格由其性质决定，对于大多数焦化企业来说，炼焦用煤各煤种价格由高到低的顺序是：焦煤、肥气煤、1/3焦煤、瘦煤，指标较差的高挥发分煤和弱（不）粘结性煤相对价格比较便宜。只要配煤比方案选择合理，同期实施相关技术，配入弱粘结煤或不粘结煤，不会对焦炭质量产生大的影响。因此，通过合理配煤，捣固炼焦可以拓宽炼焦煤种，降低装炉煤成本。
3.各种低价煤的配入
3.1配入不粘煤和瘦煤、贫煤
经过对生产情况的观察研究发现，配入青海天俊不粘结低灰煤，焦炭的机械强度、灰分和硫分等指标基本稳定，M40和M10有所改善，焦炭的各项指标均能达到国家焦炭质量二级标准，但个别时间焦炭的M40和M10指标不太理想。总之，根据用户要求，可以适当配入不粘结低灰煤用于捣固炼焦生产。
我们在混合煤中配入不粘煤和瘦煤后进行了炼焦模拟试验。结果表明，对混合煤料进行捣固处理，可以增大煤料的最大胶质层厚度和堆密度，降低煤料的最终收缩度；对于不粘煤配加量≤10%的混合煤料，捣固炼焦后，可以生产出合格的冶金焦。我们通过对实际生产情况的观察研究得出，以强粘结煤作为基础煤，配少量的焦煤，再适当配入不粘煤和贫煤，用捣固炼焦工艺可以炼出机械强度、反应性、反应后强度为一级的冶金焦；在捣固炼焦配煤中，当以肥煤为基础煤时，不粘煤和贫煤的配入量不宜太多，否则会影响冶金焦的反应性和反应后强度。捣固炼焦相对顶装炼焦而言，配合煤中的硫转到焦炭中的较多。
3.2配入弱粘结性煤
我们通过进行捣固炼焦与顶装炼焦的对比试验得出，在焦炭质量略好或基本持平的情况下，采用捣固炼焦，可以提高弱粘结煤的配入量，少用或不用主焦煤。通过对配入弱粘结性煤捣固焦炉生产实践的研究，发现配入受火成岩侵蚀变质程度较深含天然焦的低挥发分煤，及粘结性为零的高挥发分煤，所炼焦炭的质量较好。
从配入20%～65%不同比例弱粘结性煤的捣固炼焦试验中发现，随着不粘煤或弱粘结性煤配入量的增加，M40下降，M10上升，不粘煤对焦炭强度的影响明显大于弱粘结性煤。
捣固炼焦中，在单种煤粘结性（结焦性）过强（Y值>17mm）时，适量配入弱粘结性煤可以提高捣固炼焦机械强度。利用中等粘结性能的1/3焦煤（Y值介于13～17mm之间）或焦煤作为基础煤，不粘煤（Y值为0）适宜的配入量为≤30%，弱粘结性煤（Y值介于5～10 mm之间）的适宜配入量为≤60%，可以生产合格的二级冶金焦；当继续增加不粘煤、弱粘结性煤的配入量，焦炭的机械强度急剧下降。
3.3配入高挥发分的1/3焦煤、气煤
配合煤挥发分介于23%～34%之间时，均可以生产出合格的二级冶金焦炭，但在配合煤挥发分<30%时，挥发分上升，M40上升，M10下降；随着挥发分继续上升（>30%），M40下降，M10上升。若保持基本相同的焦炭机械强度，可多配约20%的高挥发分气煤；煤料粉碎细度对捣固炼焦效果也有很大影响，细度在约90%时效果较好；若用挥发分更高、粘结性差的煤种，其效果会更好。
3.4配入长焰煤、无烟煤
长焰煤是变质程度最低的烟煤，粘结性很弱，一般不结焦，但其具有低灰、低硫（入厂煤指标：Ad<6%；Sad<0.4%；Vdaf>37%），价格低等特点。采用捣固炼焦配煤工艺，配入一定量无烟煤，通过合理调整1/3焦煤、肥煤、焦煤的配比，焦炭质量完全可以达到一级冶金焦要求。但为保证配合煤的粘结性和焦炭的热性质，必须配入一定量的肥煤和焦煤，同时在工业性生产时应慎重考虑装炉煤饼在炼焦过程中产生的膨胀压力对炉墙的影响问题。
4.结语
捣固炼焦技术，是炼焦技术的发展方向之一。近几年，随着捣固焦炉的相继投产，利用捣固炼焦技术在保证焦炭质量的基础上能够多配入低价煤已得到焦化行业的共识。但国内捣固炼焦技术，尤其是大型捣固焦炉的捣固炼焦技术还不够成熟，仍存在一些问题需要解决。目前，国内捣固炼焦技术工艺、设备、环保等方面都比预期有一定的差距。将来，随着捣固炼焦技术的日益成熟，通过改进工艺技术，对原料煤预处理、焦炉加热制度及关键设备设施运行等环节进行优化控制，逐步解决捣固焦炉实际生产中遇到的问题，捣固炼焦技术的优势将进一步得到体现。
【参考文献】
[1]白金锋，徐君.捣固炼焦——解决优质炼焦煤短缺的重要发展方向[J].鞍钢技术，2011（04）.
[2]张星原.4.3m捣固焦炉与6m顶装焦炉的比较[J].煤化工，2005（04）.
[3]廖占平，朱子宗.我国非炼焦煤在炼焦中的应用[J].燃料与化工，2009（06）.
【关键词】捣固炼焦；配煤技术；装炉煤成本
1.捣固炼焦技术的特点
捣固炼焦相对于顶装炼焦最大的区别是多了一道捣固程序，即先将配合煤用捣鼓设备捣制成略小于炭化室体积的煤饼，然后将其从焦炉的机侧通过炉门装入炭化室进行高温干馏。通过捣固炼焦，可将配合煤的堆密度由散装方式的0.72t/m3提高到1.01～1.15t/m3，减小煤颗粒间距离，使接触更致密，有利于多配入高挥发分煤和弱（不）粘结性煤，改善和提高焦炭的质量。一般情况下，在装炉煤相同时，采用捣固炼焦生产的焦炭质量要好于顶装炼焦生产的焦炭质量，捣固炼焦对于改善焦炭的耐磨强度M10效果显著，特别是原料煤的细度达到90%时有利于提高焦炭质量，焦炭的各项指标均得到不同程度的优化。在焦炭质量要求相同时，采用捣固炼焦可以多用高挥发分的弱粘结性煤料，配煤结构中可增加气煤、弱粘煤到60%，增加瘦煤或贫煤配入量至10%～15%以上，减少约30%的焦煤和肥煤用量，从而降低装炉煤成本。
2.配煤技术与装炉煤成本
2.1配煤技術
配煤技术是将若干单煤种按照一定比例掺混得到配合煤的过程。焦炭质量与配合煤的质量密切相关，煤种及配煤比既影响焦炭强度又影响煤饼的捣固性能，用比例表示就是70%由配合煤的性质决定，30%由备煤及炼焦的工艺操作条件决定。因此，挑选合适的配合煤是捣固炼焦工艺的关键。相对于一般配煤方法，煤岩学能更合理地分析出煤质及焦炭质量波动情况。根据煤质及焦炭质量的变化情况，可以得出配煤规律，从而指导炼焦生产。
2.2装炉煤成本
装炉煤成本由原料煤价格及配入比例决定，而原料煤的价格由其性质决定，对于大多数焦化企业来说，炼焦用煤各煤种价格由高到低的顺序是：焦煤、肥气煤、1/3焦煤、瘦煤，指标较差的高挥发分煤和弱（不）粘结性煤相对价格比较便宜。只要配煤比方案选择合理，同期实施相关技术，配入弱粘结煤或不粘结煤，不会对焦炭质量产生大的影响。因此，通过合理配煤，捣固炼焦可以拓宽炼焦煤种，降低装炉煤成本。
3.各种低价煤的配入
3.1配入不粘煤和瘦煤、贫煤
经过对生产情况的观察研究发现，配入青海天俊不粘结低灰煤，焦炭的机械强度、灰分和硫分等指标基本稳定，M40和M10有所改善，焦炭的各项指标均能达到国家焦炭质量二级标准，但个别时间焦炭的M40和M10指标不太理想。总之，根据用户要求，可以适当配入不粘结低灰煤用于捣固炼焦生产。
我们在混合煤中配入不粘煤和瘦煤后进行了炼焦模拟试验。结果表明，对混合煤料进行捣固处理，可以增大煤料的最大胶质层厚度和堆密度，降低煤料的最终收缩度；对于不粘煤配加量≤10%的混合煤料，捣固炼焦后，可以生产出合格的冶金焦。我们通过对实际生产情况的观察研究得出，以强粘结煤作为基础煤，配少量的焦煤，再适当配入不粘煤和贫煤，用捣固炼焦工艺可以炼出机械强度、反应性、反应后强度为一级的冶金焦；在捣固炼焦配煤中，当以肥煤为基础煤时，不粘煤和贫煤的配入量不宜太多，否则会影响冶金焦的反应性和反应后强度。捣固炼焦相对顶装炼焦而言，配合煤中的硫转到焦炭中的较多。
3.2配入弱粘结性煤
我们通过进行捣固炼焦与顶装炼焦的对比试验得出，在焦炭质量略好或基本持平的情况下，采用捣固炼焦，可以提高弱粘结煤的配入量，少用或不用主焦煤。通过对配入弱粘结性煤捣固焦炉生产实践的研究，发现配入受火成岩侵蚀变质程度较深含天然焦的低挥发分煤，及粘结性为零的高挥发分煤，所炼焦炭的质量较好。
从配入20%～65%不同比例弱粘结性煤的捣固炼焦试验中发现，随着不粘煤或弱粘结性煤配入量的增加，M40下降，M10上升，不粘煤对焦炭强度的影响明显大于弱粘结性煤。
捣固炼焦中，在单种煤粘结性（结焦性）过强（Y值>17mm）时，适量配入弱粘结性煤可以提高捣固炼焦机械强度。利用中等粘结性能的1/3焦煤（Y值介于13～17mm之间）或焦煤作为基础煤，不粘煤（Y值为0）适宜的配入量为≤30%，弱粘结性煤（Y值介于5～10 mm之间）的适宜配入量为≤60%，可以生产合格的二级冶金焦；当继续增加不粘煤、弱粘结性煤的配入量，焦炭的机械强度急剧下降。
3.3配入高挥发分的1/3焦煤、气煤
配合煤挥发分介于23%～34%之间时，均可以生产出合格的二级冶金焦炭，但在配合煤挥发分<30%时，挥发分上升，M40上升，M10下降；随着挥发分继续上升（>30%），M40下降，M10上升。若保持基本相同的焦炭机械强度，可多配约20%的高挥发分气煤；煤料粉碎细度对捣固炼焦效果也有很大影响，细度在约90%时效果较好；若用挥发分更高、粘结性差的煤种，其效果会更好。
3.4配入长焰煤、无烟煤
长焰煤是变质程度最低的烟煤，粘结性很弱，一般不结焦，但其具有低灰、低硫（入厂煤指标：Ad<6%；Sad<0.4%；Vdaf>37%），价格低等特点。采用捣固炼焦配煤工艺，配入一定量无烟煤，通过合理调整1/3焦煤、肥煤、焦煤的配比，焦炭质量完全可以达到一级冶金焦要求。但为保证配合煤的粘结性和焦炭的热性质，必须配入一定量的肥煤和焦煤，同时在工业性生产时应慎重考虑装炉煤饼在炼焦过程中产生的膨胀压力对炉墙的影响问题。
4.结语
捣固炼焦技术，是炼焦技术的发展方向之一。近几年，随着捣固焦炉的相继投产，利用捣固炼焦技术在保证焦炭质量的基础上能够多配入低价煤已得到焦化行业的共识。但国内捣固炼焦技术，尤其是大型捣固焦炉的捣固炼焦技术还不够成熟，仍存在一些问题需要解决。目前，国内捣固炼焦技术工艺、设备、环保等方面都比预期有一定的差距。将来，随着捣固炼焦技术的日益成熟，通过改进工艺技术，对原料煤预处理、焦炉加热制度及关键设备设施运行等环节进行优化控制，逐步解决捣固焦炉实际生产中遇到的问题，捣固炼焦技术的优势将进一步得到体现。
【参考文献】
[1]白金锋，徐君.捣固炼焦——解决优质炼焦煤短缺的重要发展方向[J].鞍钢技术，2011（04）.
[2]张星原.4.3m捣固焦炉与6m顶装焦炉的比较[J].煤化工，2005（04）.
[3]廖占平，朱子宗.我国非炼焦煤在炼焦中的应用[J].燃料与化工，2009（06）.