焦碳破碎工艺(影响焦炭质量的因素分析之一：备煤炼焦工艺条件)

Posted 2023-06-02

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焦碳破碎工艺(影响焦炭质量的因素分析之一：备煤炼焦工艺条件)

文｜汇锦数能-掌上煤焦

研究和不断探讨提高焦炭质量是焦化企业的长期任务。焦炭质量的好坏直接关系到高炉生产能否顺利运行。焦炭质量主要取决于煤料性质，同时还与备煤炼焦工艺条件密切相关。

备煤炼焦工艺条件主要指煤料粉碎的细度、装炉煤的水分含量和堆密度、升温速率和炼焦最终温度等，这些条件对焦炭质量影响较大。

首先，入炉煤堆密度是影响焦炭气孔率的显见因素，若不合理控制的话，直接会影响到焦炭的质量；其次，装炉煤的粒度会直接影响到焦炭的密度；此外，炼焦温度直接影响着焦炭的成焦过程。

具体来看：

1.煤料细度

煤料粉碎细度与焦炭强度的关系是:同一种煤细度增加时，焦炭强度增加，达到某一极值后焦炭强度随细度的增加呈现降低的趋势;对不同煤种而言，黏结性越好的煤，其焦炭强度的极大值对应的细度越高。常规配煤炼焦细度一般要求在80%左右，捣固炼焦细度一般大于85%。

煤料细度指的是炼焦煤料粉碎后小于 3mm 的粒级所占的百分比。这个指标对焦炉操作、焦炭的强度及炼焦化产品回收的质量均有较大影响。细度不够，配合煤混合不均匀，焦炭内部结构不均一，导致强度低；细度过高，堆密度降低，同时由于惰性组分比表面积增大，活性组分被过度吸附，胶质体减薄，胶质体围绕惰性组分成焦减弱，焦炭气孔壁变薄，影响焦炭强度。

图配合煤的粒度与堆密度、焦炭强度的关系

上图给出了不同堆密度的煤料有不同的最佳粒度上限。对任意堆密度的煤，均有一个焦炭强度最高的最佳粒度上限，该上限随堆密度提高而降低。在一般散装煤的堆密度（0.75t/m3）条件下，若仅控制细度（＜3mm的含量）为85%，所得焦炭强度比控制粒度粒度为5mm时要低2.5%，对于堆密度为0.9t/m3的捣固煤料其最佳粒度上限应为3mm。

实际控制中应对强粘结煤粗粉碎以保持其粘结性，弱粘结煤细粉碎以利于分散。破碎工艺应用选择性粉碎工艺，将达到粒度的部分筛选出来，未达到粒度的部分继续进行粉碎，避免大粒度中惰性组分未粉碎，小粒度中活性组分过细粉碎。

2.入炉煤水分

入炉煤的水分主要影响焦炭的强度和气孔率，同时炼焦过程当中，入炉煤水分对煤料的堆密度以及焦炉温度也会产生一定影响。

配合煤水分变化对焦炭热强度影响较大。配合煤水分增大会导致配合煤堆密度降低，焦炭成熟不好，生产出来的焦炭致密性变差，中心气孔及泡焦增多，使焦炭热强度降低。而配合煤实际控制过程中，因来煤水分的不稳定，使配合煤水分波动较大，炼焦过程又不能及时根据水分变化对炉温进行调整，使焦炭质量出现较大波动。

结合生产实践数据，配合煤水分每增加1%，焦炭反应后强度约降低2-3%。生产上一般要求入炉煤水分控制在7%-10%，并保持稳定。

3.煤料堆密度

在备煤和炼焦工艺条件中，入炉煤的堆密度是影响焦炭强度很重要的因素。煤料的堆密度与煤料水分和细度之间关系密切。诸多研究结果显示:水分为 7%-10%，煤料的堆密度最小，在此基础上逐渐增加或减少水分时，堆密度均逐渐加大，但水分减少时堆密度增加较快。在配煤炼焦规定的水分范围内，煤粉碎得越细，堆密度越小。

细度高有利于煤料混合均匀，但在同一水分下细度高则堆密度低，且装炉烟尘量增加，所以在配煤炼焦时要综合权衡煤料的水分、细度和堆密度的关系。目前主要通过煤干燥、捣固工艺、配型煤工艺、煤预热工艺等来提高入炉煤的堆密度。

4.升温速率及炼焦终温

炼焦过程中，升温速率增加会使煤料处于胶质体的温度范围变宽，流动性增强，从而改善煤的黏结性，进而使焦炭结构致密，耐磨强度得到一定的改善;但同时由于相邻层的连结强度也增加，所以焦炭的裂纹也随之增多。提高升温速率对半焦形成后的收缩是不利的。当升温速率提高时，相邻层连结强度加大，从而收缩应力大，半焦收缩的速度也会随之加快，生成裂纹较多，焦炭抗碎强度会有所降低。合理的升温速率应为煤料黏结阶段快、半焦收缩阶段慢。

提高炼焦最终温度或延长焖炉时间，可以提高煤的热解程度，使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高，降低焦炭的挥发分含量，使焦炭结构更加致密。

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