热态性能对配合煤炼焦的影响

热态性能对配合煤炼焦的影响

侯亮

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摘要：我国炼焦煤资源虽然储量丰富,但肥煤,焦煤等优质炼焦煤资源却十分短缺,因此合理调整炼焦用煤结构,包括使用进口煤替代等研究,对指导配煤炼焦具有重要的现实意义。

关键词：煤炼焦、温度、焦化厂

炼焦煤的热态性能研究包括炼焦煤的基氏流动度研究和奥亚膨胀度研究，属于炼焦煤深层次研究学科，需要精密的科学仪器来测量，更需要研究人员长时间的实践和探索，才能形成一套系统的科学体系，并应用于准确判断炼焦煤品质、指导配煤炼焦和预测焦炭质量等方面。

目前我国绝大多数洗煤厂都存在着炼焦煤混洗和混配的问题，而且都有自己的一套看似科学的混洗方法，如果焦化厂只从煤的工业分析、硫含量、粘结指数和胶质层指数等指标来判断，将无法判断混煤程度如何，更无法准确判定煤质好坏，不能科学地指导配煤炼焦。经过研究人员3年多对炼焦煤热态性能的开发、研究和应用，公司积累了大量炼焦煤热态性能研究分析经验，能做到快速准确地判断炼焦煤质量，科学地指导配煤炼焦，努力使得配煤比达到最优化，在稳定焦炭质量的同时，有效地降低配煤炼焦的成本。

一、研究思路

(1) 通过确定单种煤的热态性能的评判标准，快速准确地判断单种煤的质量，并根据单一煤种的热态性能研究结果优化配煤结构。

(2) 分别研究单种煤的基氏流动度和奥亚膨胀度在优化配煤结构过程中所起的作用，指导单种煤配煤炼焦的使用。

(3) 通过炼焦煤基氏流动度和奥亚膨胀度分析手段的研究和应用，建立炼焦煤热态性能指标和焦炭质量的对应关系，快速准确地预测焦炭质量，达到稳定焦炭质量和降低焦炭成本的目的。

二、研究制定公司单种煤的热态性能评判标准

单种煤的热态性能研究包括单种煤的基氏流动度研究和奥亚膨胀度研究。基氏流动度测量和奥亚膨胀度测量有很多相似的地方，像胶质体软化温度、胶质体固化温度、塑性温度区间等，它们最大的不同在于：奥亚膨胀度测量的是胶质体最大膨胀度，也就是测量煤加热过程中生成的胶质体数量；基氏流动度测量的是胶质体最大流动度，即胶质体的黏度，也就是胶质体的质量。通过测定单种煤的热态性能，我们可以快速准确的判断进厂洗精煤的质量，指导单种煤配煤炼焦的使用。

表1列出了2011年至2012年公司焦化厂主要用于配煤炼焦的单一煤种的热态性能分析数据，其中，T1为胶质体初始软化温度，T2为胶质体固化温度，T12为胶质体塑性温度期间（即T12=T2-T1），Q为胶质体最大流动度，a为胶质体最大收缩度，b为胶质体最大膨胀度。

表1 2011年至2012年公司焦化厂进厂煤种的热态性能分析结果

从表1可以得出，第一，随着煤种变质程度的升高，胶质体初始软化温度T1随之升高，胶质体固化温度有升高的趋势；第二，肥煤的胶质体塑性温度期间最宽；第三，从胶质体最大流动度来看，优质肥煤和高硫气肥煤的最大；第四，高硫气肥煤的胶质体最大膨胀度最大，说明瘦煤和贫瘦煤在炼焦过程中体积一直是收缩的，生成的胶质体数量很少。

为了更直观地表现不同煤种炼焦过程中胶质体的生成情况，达到准确判断煤质好坏，指导配煤炼焦的作用，我们根据表1中各种单一煤种的热态性能分析数据，分别作了如下四图（即图1-图4），其中，把最大膨胀度为仅收缩的煤种的最大膨胀度值极限设定为-20%。

图1是不同煤种的胶质体初始软化温度（T1）的变化图，图1表明，随着煤的变质程度升高，开始形成胶质体的温度随之升高，高硫气肥煤和1/3焦煤的T1在350 oC左右，肥煤的T1在360-380 oC之间，焦煤的T1在400-420 oC之间，黄岛瘦煤的T1为472 oC，鹤壁贫瘦煤的T1最高，高达485 oC。图2为不同煤种的胶质体塑性温度区间（T12）的变化图，从图中可以看出，同一煤阶的煤种塑性温度区间是不同的，质量好的煤种的塑性温度区间比较宽，如肥煤1号的T12比肥煤2号的T12大，焦煤1号的T12比焦煤2号和峰峰焦煤的T12也要大一些，所以通过测量胶质体塑性温度区间，我们可以快速判断煤种的好坏。

图3是不同单种煤的胶质体最大收缩度（即a）的变化情况，图3说明，不同种类的煤炼焦过程中形成的胶质体都有不同程度的收缩过程，肥煤的a要比其他煤种的a要大一些，这是因为肥煤生成的胶质体数量多。图4是不同单种煤的胶质体最大膨胀度（即b）的变化情况，从图中可以说明，对于同一煤阶的煤种来说，质量好的煤种的胶质体最大膨胀度要好于质量差的煤种，说明炼焦过程中，质量好的煤种形成的胶质体数量多，所得焦炭的块度大，如肥煤1号的最大膨胀度比肥煤2号的要好，焦煤1号的最大膨胀度要优于焦煤2号和峰峰焦煤的最大膨胀度要结合基氏流动度和奥亚膨胀度的胶质体变化图形来综合判定。

综合分析图1至图4，结合表1的数据，我们总结出了单种煤热态性能指标的评判标准：首先，要有较宽的胶质体塑性温度区间；其次，胶质体最大流动度和最大膨胀度要越大越好；第三，煤质好坏的评判要先把煤种进行归类，然后根据不同煤阶的指标要求值来准确判别煤质。我们通过3年多的试验研究和分析，摸索出不同煤阶的煤种一套系统的、准确的热态性能值指标的范围。

综上所述，通过建立单种煤的b值和Q值与焦炭质量的对应关系，我们找到了炼焦煤质量和焦炭质量的对应关系，实现了单种煤科学地配煤炼焦，并使得配煤结构最优化，达到快速准确地预测焦炭质量和降低焦炭成本的目的。

国内首次提出配合煤所用煤种的选择标准是保持配合煤的胶质体最大流动度在300-2000 ddpm之间、最大膨胀度在10-50%之间，焦炭质量保持较高的稳定水平（CSR在67%以上），且焦炭成本会降到最低的水平。较全面完成了公司炼焦煤的Q值和b值与焦炭质量的对应关系图，能快速准确地预测焦炭质量，科学地指导单煤种配煤炼焦的使用。