配煤炼焦原理.docx

配煤炼焦原理目录1 .摘要1.胶质层重叠原理12 .互换性配煤原理1.共炭化原理33 .煤岩配煤原理3.摘要当前世界各国炼焦煤资源稀缺，高炉的大型化对焦炭质量及其稳定性的要求越来越高，而炼焦 煤资源中强黏结性煤却越来越少，这一矛盾在我国尤为突出。考虑到经济效益及现实情况，国内外 各焦化厂都在致力于配煤方案的研究。虽然方案千变万化，而常规的配煤原理却不外乎胶质层重叠 原理、互换性原理、共炭化原理这三种。1 .胶质层重叠原理要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦 过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善黏结过程，并保证焦炭的结构均匀。其中 典型的方法是“J法”配煤技术。“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳 （实用）配煤方案的新技术，以“煤的黏结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依 据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf （黏结力一挥发分）配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确 定“主导煤"，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤"，用简易'优选法”确定配煤比，定出配煤方案。2 .互换性配煤原理配煤炼焦时除了按加和方法根据单种煤的灰分、硫分控制配合煤的灰分、硫分以外，要求配合 煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中,能在较 大的温度范围内煤料处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。不同牌号炼焦煤的 塑性温度区间如图所示，各煤种的塑性温度区间不同，其中肥煤的开始软化温度最早，塑性温度区 间最宽，瘦煤固化温度最晚，塑性温度区间最窄、气、肥、焦、瘦煤适当配合可扩大配合煤的塑性 温度范围。这种以多种煤万相搭配、胶质层彼此重叠的配煤原理，曾长期指导苏联和我国的配煤技 术。鞍山热能研究院周师庸曾以焦炭界面结合的情况对配煤的适应性进一步作了判断。认为各种煤 的胶质体间实际上均有一定的重叠，但结合情况差异很大，以两种煤炼成的焦炭界面结合指数来判断结合的好坏。该指数可在偏反光显微镜下用块焦光片观察后按下式计算。日日赵股唯图都日日赵股唯图都320360 400 440 480遢度，C图1不同煤化度炼焦煤的塑性温度区间对不同的一些煤，两两结合所测得的界面结合指数如表。表1数据说明有五种结合类型。表1不同煤化度煤炼焦时的界面结合指数(1)低挥发弱粘煤与高挥发弱粘煤配合炼焦时，界面结合指数仅02%,属完全不结合类型，各自呈单独炭化。(2)中挥发强粘结煤相互配合炼焦时，界面全部结合。(3)高挥发弱粘煤与中挥发强粘煤配合炼焦时，界面大部分结合。(4)低挥发弱粘煤与中挥发强粘煤配合炼焦时，界面部分结合。(5)低挥发弱粘煤之间或高挥发弱粘煤之间配合炼焦时，界面结合很差。以上说明，在配煤炼焦时，中等挥发的强粘结煤起重要作用，它可以与各类煤在结焦过程中良 好结合，按胶质层重叠原理，中挥发强粘煤的胶质层温度间隔宽，可以搭接各类煤的胶质体，从而 保证焦炭结构的均匀。因此配煤炼焦时，要以肥煤为基础煤。3 .共炭化原理现在虽然煤炭的重要位置已逐渐被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油资源 的日渐枯竭，必然走向衰败，而煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术 日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。煤中加入非煤黏结剂进行炭化，称为共炭化。共炭化研究为采用低变质程度弱黏结煤炼焦时选 用合适的黏结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油、塑料类、橡胶类、沥青等与煤共炭化提供了 可能性，并目为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。国外Collin在400下将废朔料 与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱黏结煤共焦化能提高其结焦 性；乌克兰的研究工作则是利用配煤同塑脂废料共焦化，由于芳香结构的有机物对配煤的结焦性具 有良好的影响，所得焦炭强度得以提高，并获得贵重的化学产品。国内中国科学院山西煤炭化学研 究所李保庆等利用10g固定床反应器研究废塑料与煤共焦化特性。试验结果表明，当废塑料添加量 不超过5%时，煤气产率增加，焦油收率提高，焦油中脂肪煌和甲基化芳香化合物明显增加，而半 焦性质基本不受影响。研究认为，废塑料与煤共焦化技术可行。该所曾对几种沥青与重庆焦化渣用 Corbett法进行了组成分析，研究表明，减压渣油和丙烷脱沥青饱和燃含量较高，沥青质很少，作 为改质剂性能较差。热裂化渣油和乙烯焦油含有相当高的芳煌与沥青，QI （喳咻不溶物）少，因此 作为改质剂性能较好。煤焦油沥青具有较高的芳香性能，因此溶剂性能较好，但QI含量高，对焦 油过程中间相发展不利。4 .煤岩配煤原理随着煤岩学的发展，科学的配煤几乎离不开煤岩学，目前使用的配煤炼焦技术，或多或少都与 煤岩学发生联系。煤是不均一的物质，而是一种复杂的有机物混合体。这些有机物的性质不同，在配煤中的作 用不同，因此，可以说每种煤都是天然配煤。因天然配煤并不按照人的主观愿望配合，故绝大多数 煤不合乎单独炼焦的要求。为便于应用，把煤的有机物质按其在加热过程中能熔融并产生活性键， 视作有黏结性的活性组分；加热不能熔融、不产生活性键的成分视作没有黏结性的惰性组分。按照 此种划分标准，镜质组和壳质组是活性组分，惰质组是惰性组分。一种煤的活性组分的质量不是均一的，这可用反射率分布图解来表示。活性组分的质量差别 很大，不但不同变质程度煤差别大，而且即使同一种煤，所含的活性组分的质量也有差别。如果以 反射率表示一种煤中所含不同性质的活性成分的组成，则每一种煤的活性成分反射率图解都呈正态 分布，活性成分的反射率分布图是决定炼焦煤性质的首要指标。惰性成分和活性成分一样，同是配煤中不可缺少的成分，缺少或过剩都对配煤炼焦不利，都 会导致焦炭质量下降。要得到所要求的焦炭质量的方案，实际上是不同活性成分与适量惰性成分的 组合。配煤炼焦中的活性组分与惰性组分的关系，相当于水泥行业在炼制混凝土过程中水泥与沙子、 石子的关系一样。水泥相当于活性组分，沙子、石子等相当于惰性组分，水泥、沙子、石子以及水 是按一定比例配合而成的，如果水泥过多，即活性组分过剩，造成混凝土裂纹较多、强度下降；如 果沙子、石子等惰性组分含量多，造成混凝土表面粗糙，质量不稳。而且依据水泥质量的不同，水 泥与沙子、石子的比例是有所变化的。煤岩学配煤炼焦的道理与此类似，即要求有一个适宜的活惰比。在确定配合煤性质时，要视反 射率和惰性组分含量而定。成焦过程中，煤粒间并不是互熔成均一的焦块，而是通过煤粒间的界面反应，键合而连接起 来的，也包括物理结合的过程。炼焦煤隔绝空气炭化过程中的可塑带期间，煤粒间并没有互相熔融成为均匀的物质，而是煤颗 粒内外同时并行的发生裂解和缩聚反应，煤颗粒产生的分解产物沿着煤粒的接触表面相互扩散，经 进一步缩聚作用而形成焦块。