浅析捣固炼焦技术

摘要：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：捣固炼焦技术；特点；技术改进

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

焦炭在高炉炼铁中起供热源、还原剂和支撑骨架的作用。大型高炉炼铁工艺中，焦炭的支撑骨架作用尤其重要，通过生产实践和高炉炼铁研究的不断深入，发现以前评价焦炭的质量指标M40、M10仅在高炉块状带具有一定的模拟性，经历碳溶反应和高温作用，M40、M10的检测过程已经不具有模拟性。据此，提出用焦炭反应性（CRI）及焦炭反应后强度（CSR），来做为评价焦炭的质量指标。如何提高焦炭热性能成为目前焦化企业主要的研究课题。

一、捣固在结焦过程中的作用

在煤黏结成焦的过程中，胶质体的质量以及数量对其有着重要的作用，反映胶质体性质的参数比较多，比如，粘结指数、胶质层的最大厚度、奥亚的膨胀度、基氏流动度以及坩埚膨胀序数等参数。在实际运行过程中比较常见的是粘结指数以及胶质层的最大厚度等反映煤的黏结性。捣固炼焦技术是在配合煤入炉之前，先进行机械捣固再从焦炉机侧推入到炭化室进行高温干馏的一种炼焦方法。煤饼经过捣实之后，其堆密度由原来的0.70～0.75t/m3提高到1.00～1.15t/m3。随着煤料堆密度的不断增加，煤料颗粒之间的距离逐渐缩小，空隙也在不断减小，有效地减少了结焦过程中为了填充空隙所需要的胶质体的数量，即在胶质体数量相同的条件下，可以增加一些无黏结或者弱黏结煤的配入数量。同时，在结焦的过程中，由于煤颗粒之间的空隙在不断减少，导致产生的气相产物很难分离出来，极大地增大了胶质体的膨胀压力，促使煤粒受压挤紧，增强了煤炭的黏结性，增加了焦炭粒度。在成焦过程中，当半焦加热至950℃～1000℃时，进行分层结焦，此时由于煤粒之间的粒度在减小，并且不同成焦阶段相邻各层的温度以及收缩速度存在差异，产生的收缩应力在不断减小，最终导致焦炭产生的裂纹减小，机械强度、硬度以及粒度逐渐增加。

二、捣固炼焦存在的问题与改进措施

1、配入优质强粘结性煤比例过高，未能发挥捣固焦优势

捣固焦炉的最大优势是能多配入高挥发性弱粘结性煤，扩大炼焦原料，节约炼焦煤资源，降低炼焦成本。但目前有很多企业，炼焦煤中配入大量的优质强粘结性（肥煤和主焦煤），有的甚至比顶装的配入比例还高，这样不仅没有发挥捣固炼焦工艺的优点，同时对捣固焦炉也有损害作用，因此这种做法是很不可取的。各企业应该充分考虑企业所在地及周边煤资源特点和焦炭用户对焦炭质量的要求，设计出合适的配煤方案和配合煤质量，在满足焦炭质量和生产稳定的同时，将捣固炼焦工艺的特点发挥出最大，才能正在缓解炼焦煤资源紧缺的问题，起到发展捣固焦的意义。

2、超大型捣固机设计制造技术需要引进

随着焦炉大型化发展，大型化焦炉（炭化室高度在6m及以上）采用的SCP机都需要从国外引进，造成了捣固机设计制造投资成本较高。因此，要加强对超大型捣固焦炉捣固机的研发设计，在引进国外设备的同时，各企业设计院所应加强消化吸收再创新，使得大型捣固焦炉的焦炉机械实现全部国产化，且效果优于进口，这样才能益于捣固焦炉的生产稳定，降低投资成本。

3、焦炉炉温难控制，热工评定需落实

捣固炼焦不能像顶装焦炉那样测量焦饼中心温度，进行焦炉标准温度控制，所以，在生产中常会出现捣固焦炉高向加热均匀性差，焦饼成熟不均匀等问题。在生产中，有的焦炉炉顶空间温度高，导致化学产品分解过多，影响后面煤气净化稳定性；而炉顶温度偏低又容易导致炉顶空间部分结石墨困难，引起煤气窜漏等问题。因此捣固焦炉，特别是大型捣固焦炉，需要组织热工评定，制定合理的热工制度，指导焦炉稳定生产。

三、捣固炼焦技术的改进

1、优化配煤技术

配煤技术主要是指将若干的单煤种严格按照规定的比例进行掺混得到配合煤的过程。焦炭质量与配合煤的质量有着密切的关系，煤种以及配煤比不仅对焦炭的强度产生影响，同时又影响着煤饼的捣固性能。通过实际生产研究表示焦炭质量70%是由配合煤的性质决定，而30%则是由备煤以及炼焦的具体工艺操作条件决定的。因此，选择合适的配合煤是捣固炼焦技术的关键所在。与一般的配煤方法相比，利用煤岩学能更加合理地分析出煤质以及焦炭质量具体波动情况。通过对煤质以及焦炭质量变化情况的分析，能够总结出配煤规律，更好地指导炼焦生产。

2、改造装煤车，降低入炉煤的实际密度。

原因：在提高焦炭热性能的同时，焦炉推焦电流不断升高，当热性能达到CRI23%，CSR63%左右时，出现大量难推焦，极大的影响了焦炉生产，结焦时间被迫延长，出现了生产及质量的问题。依据国内7m顶装焦炉生产现状，在同等配比条件下能够正常出焦，且焦炭质量良好，7m顶装焦炉的入炉煤密度一般约0.83t/m3，丰达公司决定把煤箱平均宽度调整到400mm，使实际密度降低并与之匹配，从而降低推焦电流。减小捣固煤饼宽度，煤饼的密度保持不变（1.03t/m3），但相对于整个炭化室来说，实际密度有所降低，缓解煤在结焦过程中的膨胀量以及提高粘结性的作用，从而解决难推焦问题。更换捣固机煤槽后挡板，将后挡板宽度调整到400mm。

3、研究捣固焦冶炼性能，选择最优配煤方案

目前有3000m3高炉全部使用捣固焦生产案例，但大容积、超大容积高炉全部使用捣固焦的案例还不多见。大高炉全部使用捣固焦的生产过程中，多数捣固焦都配入了较多的优质炼焦煤，没有起到捣固炼焦工艺的优势作用。因此需要各方合作，共同研究捣固焦的冶炼性能，结合企业特点，指导捣固炼焦配煤，将捣固焦多配入弱粘结性煤的优势发挥至最大，真正节约资源，降低成本。

4、应根据地理位置和资源特点合理选择炉型

捣固焦将成为今后发展的主流，但应根据地方资源特点，合理选择采用顶装工艺还是捣固工艺。捣固炼焦最大的特点是多配入弱粘结性炼焦煤，扩大原料来源，相反多配入优质强炼焦煤不但没有发挥捣固焦炉的优势，对炉体还将产生损害，减少焦炉寿命。对于炼焦煤资源贫乏，特别是主焦煤和肥煤贫乏的内陆地区，选择捣固焦较为合适，对有丰富优质炼焦煤的地区以及沿海有港口地区，选择顶装焦炉较为合适。企业在选择焦炉炉型时应从区域内资源、企业炼焦煤供应、交通运输条件等多方面综合考虑。

5、低价煤的配入

（1）配入弱粘结性煤

在保持焦炭质量较好或是基本一致的条件下，使用捣固炼焦技术，有助于提高弱粘结煤的配入量，少用或者不用主焦煤。捣固焦炉生产实践研究发现，配入受到火成岩侵蚀变质程度较深且含天然焦的低挥发分煤以及粘结性为零的高挥发分煤，制造出的焦炭的质量相对比较好。在进行捣固炼焦的过程中，当单种煤粘结性偏高时，适当地配入弱粘结性煤有利于提高捣固炼焦的机械强度。将中等粘结性能的1/3焦煤或是焦煤作为基础煤，则不粘煤(Y值为O)适宜的配人量为≤30%。弱粘结性煤(Y值介于5～10之间)的适宜配人量为≤60%，可以生产出合格的二级冶金焦;当继续增加不粘煤、弱粘结性煤的配入量时，则焦炭的机械强度急剧下降。

（2）配入长焰煤、无烟煤

长焰煤属于一种变质程度最低的烟煤，其粘结性非常弱，一般不会结焦，但其具备低灰、低硫以及价格便宜等显著特征。使用捣固炼焦配煤工艺，需要配入一定量的无烟煤，通过合理调整1/3焦煤、肥煤以及焦煤的配比，能够保证焦炭质量完全达到国家规定的一级冶金焦要求。但是，为了保证配合煤的粘结性以及焦炭的热性质，需要配入一定量的肥煤和焦煤。

6、设计和生产应持续完善

捣固焦炉在我国发展很快，但积累并不深厚，很多方面都有较大的改进空间。设计建设单位应与生产企业建立投产后回访机制，对焦化厂生产中出现的问题要进行总结改进，通过不断改进设计，使捣固焦设计建设成熟和完善。企业在生产过程中应不断总结，积累经验，熟练操作，完善管理，持续改进，稳定捣固焦生产。

结束语

综上所述，使用捣固炼焦技术，有助于提高焦炭的质量。但是，目前，我国捣固炼焦技术工艺、设备以及环保方面与预期还存在一定的差距，因此，需要积极地改进捣固炼焦工艺，加强对原料煤预处理、焦炉加热制度等环节的有效控制，促使捣固炼焦技术的优势能够得到进一步的体现。

参考文献

[1]李明富，吴宽鸿.捣固炼焦的配煤试验[J].煤气与热力，2012年.

[2]翟瑞津，付利俊.优化配煤结构降低成本改善焦炭质量[J].煤炭科学技术，2011年.