CN104087328B - 提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法。该方法按照以下步骤进行：a、将长焰煤进行二级破碎，送入储配仓与粘结剂混合；b、将配入粘结剂的长焰煤进预粉碎，送入配煤室，将已混合粘结剂的长焰煤配比提高至80%，同时将强粘结的气肥煤配比调整至20%，配合后送粉碎机将煤料粉碎；c、配好后的混合煤，进行一次喷水，然后送入粉碎机室粉碎；粉碎好的混合煤前进行二次喷水；炼焦煤给入装煤车进行捣固，使炼焦煤捣固成一个密实的煤饼；然后送入炭化室进行高温干馏；d、对炼焦煤进行高温干馏，采用干法熄焦，最后自然冷却得到化工焦焦炭产品。本方法能生产低成本冶炼、化工行业碳材，弥补了冶炼、化工行业低成本碳材缺乏的空缺。
Description
技术领域
本发明涉及能源转化加工行业中一种提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法。
背景技术
焦化是能源转化加工行业，是将炼焦通过干馏转化成焦炭、焦炉煤气、煤焦油、粗笨等产品的过程。与煤制油、煤气化等煤炭深加工形式相比，煤焦化模式是煤炭深加工形式中工艺最简单、能源转化率最高，成本最低、关联产品最丰富的一种模式。但是由于历史、技术、管理、机制等方面的原因，我国焦化行业长期处于高污染、高能耗、粗放的状态，且在焦炭价格下降的同时，产品质量要求越来越高，面临的成本压力、环境压力、市场压力越来越大。因此，如何发挥流程产业优势、工艺能质转换的综合价值，培育企业新的竞争力，已成为中国焦化行业面临的新问题。
因为以往没有专门针对冶炼、化工行业的碳材，往往用炼冶金焦剩余的“边角余料”或一些替代产品来进行冶炼，如兰炭、无烟煤等，不仅造成大量浪费，而且无法降低生产成本。
焦化是钢铁产业的重要组成部分，为针对钢铁高炉冶炼，目前我国绝大多数焦化企业所产焦炭是冶金焦。而占冶金焦生产主要配比的炼焦用煤的气煤、肥煤、焦煤、瘦煤只占煤储量的23%。储量少需求大而导致价格较贵。且我国炼焦用煤的灰分多在20%以上，以中灰煤占多数，低灰煤很少，基本无特低灰煤。煤中硫分以中硫占多数，硫分高于2%的约占1/5，低硫和特低硫很少。同时为低灰、低硫者则更少，所以，作炼焦用煤，均需洗选和脱硫。
而占我国煤储量77%的非炼焦用煤，特别是本次研究的长焰煤，储量巨大，价格便宜，且低硫、低灰、低磷，热值高，挥发分高，配煤炼焦无需洗选。只是因为粘结性很弱，不能结焦，现在主要用于发电和烧锅炉。
长焰煤的粘结性很弱，单独炼焦不能结焦。因为热值高，储量大，价格相对便宜，现在主要用于发电和烧锅炉。个别焦化厂在炼焦配合煤中，有时配用少量低灰低硫的长焰煤，以降低焦炭的灰分和硫分。但配入量不宜多，否则会使焦炭强度明显变坏。
基于上述原因，急需提供一种生产低成本冶炼、化工行业碳材的焦炉炼焦方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产低成本冶炼、化工行业碳材的焦炉炼焦方法，尤其是一种提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法。
本发明的基本构思是：解决长焰煤不能作为主要炼焦煤种炼焦的问题，本发明生产的焦炭完全符合冶炼行业的化工焦要求。本发明不仅能生产出优质的化工焦产品，又大大节约了成本。还可以利用长焰煤挥发分高的特点，将原本大量放散污染环境的焦炉尾气全部回收利用制成清洁能源液化天然气（LNG），从而达到增加经济效益，节能减排，实现循环经济的目的！
本发明的方案针对化工焦的生产，利用长焰煤为主要组分与其他煤配伍并添加一定比例中温沥青，在试验焦炉上进行配煤炼焦试验，得到的焦炭强度满足化工焦要求，提高了煤气产率。
本发明解决了长焰煤不能作为主要煤种配煤炼焦的问题，提高了长焰煤利用价值。通过多配入长焰煤炼焦，在得到优质化工焦的同时，大大增加了焦炉煤气产量，改变了焦炉主产焦炭的功能，使之成为发气装置。
结合中国煤炭分级标准的规定，本发明的方案拟采用的煤种为低全水分（Mt=8.10%）、特低灰（Aad=7.19%）、低硫（St,ad=0.28%）、高挥发分（Vdaf=38.72%）、中等固定碳（FCd=55.54%）、高热值煤（Qgr,d=30.0MJ/kg）。煤岩相分析其平均任意反射率Rran=0.631，平均最大反射率为Rmax=0.674。依据中国煤层煤分类国家标准GB/T17607-1998，属于变质程度偏低的低阶烟煤。根据中国煤炭分类标准（GB/T5751-2009），根据Vdaf=38.72%和粘结指数G=9，可以判别煤样为42号长焰煤。其实，严格而言本煤炭兼有气煤和长焰煤特征，可以认为它介于弱粘煤RN32和长焰煤CY42之间。
本发明的基本步骤是：将长焰煤运输到焦化厂后，由于该煤不用洗选，卸煤后直接进行二级破碎，由粒度800mm破碎至粒度100mm再破碎至粒度5mm以下然后送至机械化煤场堆放。生产过程中经取料机取煤，送入储配仓与粘结剂(以中温沥青为主，其次，出于成本的考虑可添加腐质酸，添加比例占中温沥青总重量的10%至20%。所述腐质酸即腐植酸（HumicAcid，简写HA）是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及一系列的化学过程和积累起来的一类有机物质。)按16:1～20:1混合。
配入粘结剂的长焰煤进预粉碎粉碎至粒度5mm以下，并在粉碎过程中使弱粘结的长焰煤与粘结剂中充分混合，使原粘结指数只有9的长焰煤提高至35～40。通过预粉碎混合粘结剂的长焰煤送入配煤室。在配煤室，将已混合粘结剂的长焰煤配比提高至80%，同时将强粘结的气肥煤配比调整至20%，配合后送粉碎机将煤料粉碎至<3mm占85%以上。配好后的混合煤出配煤室进行一次喷水，水分控制在8%～10%，然后送入粉碎机室粉碎<3mm粒度的占85%以上。粉碎好的混合煤送入煤塔前进行二次喷水（水分控制在10%～12%）。煤塔里的炼焦煤经摇动给料器均匀给入装煤车进行捣固，捣固机采用30锤定点式捣固机，每分钟68-～2次的高强度捣固，捣固时间7～9分钟，使以长焰煤为主加以粘结剂和气肥煤的炼焦煤捣固成一个长15275mm，高6000mm，宽500mm，重50.16t，密实的煤饼，送入1250～1350℃以上的炭化室进行高温干馏。煤饼送入炭化室在密闭状态下对炼焦煤进行高温干馏，干馏时间25小时。因为长焰煤的低硫、低磷、低灰的特点，所以以长焰煤为主的煤饼经干馏后得到的焦炭抗碎强度M40达到50左右，耐磨强度M10达到15～20左右，非常符合化工焦的要求。熄焦方式采用干法熄焦，干熄焦时间一般在2小时左右，焦炭从1000℃降至200℃以下。循环气体温度由130℃升至900以上，补充氮气纯度是99.9%。整个循环过程还有发生一些化学反应，为保证***的安全性，对循环气体的可燃成分加以控制，干熄炉入口处CO不得大于6%，H2不得大于3%。通过氮气将焦炭显热换出发电，既节约能源又提高焦炭质量，同时大大降低了焦炭的水分，所以可以得到，高固定碳、低硫、低磷、低灰，低水分非常优质的化工焦产品。同时根据电弧炉的不同要求，将焦炭破碎到不同的粒度（见表1）。
化工焦技术指标如下：
固定碳大于84%、灰分小于14%、挥发分小于2.0%、硫分小于1.5%、磷小于0.04%、水分小于1.0%。粒度根据电弧炉的容量而定，见表1。
表1
具体来说，本发明的提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法其特征是按照以下步骤进行：
a、将长焰煤运输到焦化厂，卸煤后直接进行二级破碎，由粒度800mm破碎至粒度100mm再破碎至粒度5mm，然后送至机械化煤场堆放；生产过程中经取料机取煤，送入储配仓与粘结剂按16:1～20:1混合；
b、将配入粘结剂的长焰煤进预粉碎，粉碎至粒度5mm，并在粉碎过程中使弱粘结的长焰煤与粘结剂充分混合，使原粘结指数只有9的长焰煤提高至35～40；通过预粉碎混合粘结剂后的长焰煤送入配煤室；在配煤室，将已混合粘结剂的长焰煤配比提高至80%，同时将强粘结的气肥煤配比调整至20%，配合后送粉碎机将煤料粉碎至<3mm占85%；
c、配好后的混合煤，出配煤室进行一次喷水，水分控制在8%～10%，然后送入粉碎机室粉碎<3mm粒度的占85%；粉碎好的混合煤送入煤塔前进行二次喷水，水分控制在10%～12%；煤塔里的炼焦煤经摇动给料器均匀给入装煤车进行捣固，捣固机采用30锤定点式捣固机，每分钟68～72次的高强度捣固，捣固时间7～9分钟，使以长焰煤为主加以粘结剂和气肥煤的炼焦煤捣固成一个长15275mm，高6000mm，宽500mm，重50.16t，密实的煤饼；然后送入1250～1350℃的炭化室进行高温干馏；
d、煤饼送入炭化室在密闭状态下对炼焦煤进行高温干馏，干馏时间25小时；熄焦方式采用干法熄焦，干熄焦2小时，焦炭从1000℃降至200℃以下；循环气体温度由130℃升至900℃以上，补充氮气纯度是99.9%；最后自然冷却得到化工焦焦炭产品。
本发明的步骤a中所述粘结剂为中温沥青或添加有腐质酸的中温沥青，腐质酸添加比例占中温沥青总重量的10%至20%。
通过本发明技术利用长焰煤的高挥发分特点生产的化工焦正好非常符合电石、冶炼行业对焦炭的要求，这是本领域技术人员从现有技术中无法合理预知的技术效果，且能大大降低成本，是非常优质的化工原料，弥补了冶炼、化工行业低成本碳材缺乏的空缺。
本发明不仅利用长焰煤的高挥发分特点制造低成本化工焦产品，同时由于长焰煤的高挥发分（Vdaf=38.72%），在炭化室干馏的过程中会挥发出大量的焦炉煤气（约每吨原煤400～450方焦炉煤气），而焦炉煤气中含很多可利用的成分，如含23%～25%的甲烷，49%～55%的氢气，6%～10%的一氧化碳，1.5%～3%的二氧化碳。以往的焦化行业对于焦炉煤气往往就是直接放散或者是点“天灯”，既污染了环境，增加了碳排放，还造成了资源的浪费，没有得到合理的利用。本发明还可以通过电石尾气回收利用制造甲醇的经验，对焦炉煤气全部回收利用制成液化天然气（LNG），既增加的企业效益，又解决了焦炉尾气以往直接放散污染环境的问题，变废为宝，节能减排。并且将煤炭的热值利用率从32%提高到85%～90%。在现在既要发展经济，又要注重环保，提倡绿色GDP的今天，具有非常好的示范作用。
与前述现有同类产品相比，本发明的提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法利用长焰煤的高挥发分特点，生产低成本冶炼、化工行业碳材，取得了本领域技术人员预料不到的技术效果，弥补了冶炼、化工行业低成本碳材缺乏的空缺。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
具体实施方式
实施例1：本实施例中所述提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、将长焰煤运输到焦化厂，卸煤后直接进行二级破碎，由粒度800mm破碎至粒度100mm再破碎至粒度5mm，然后送至机械化煤场堆放；生产过程中经取料机取煤，送入储配仓与粘结剂按16:1混合；
b、将配入粘结剂的长焰煤进预粉碎，粉碎至粒度5mm以下占85%，并在粉碎过程中使弱粘结的长焰煤与粘结剂充分混合，使原粘结指数只有9的长焰煤提高至35；通过预粉碎混合粘结剂后的长焰煤送入配煤室；在配煤室，将已混合粘结剂的长焰煤配比提高至80%，同时将强粘结的气肥煤配比调整至20%，配合后送粉碎机将煤料粉碎至<3mm占85%；
c、配好后的混合煤，出配煤室进行一次喷水，水分控制在8%，然后送入粉碎机室粉碎<3mm粒度的占85%；粉碎好的混合煤送入煤塔前进行二次喷水，水分控制在10%；煤塔里的炼焦煤经摇动给料器均匀给入装煤车进行捣固，捣固机采用30锤定点式捣固机，每分钟68次的高强度捣固，捣固时间7分钟，使以长焰煤为主加以粘结剂和气肥煤的炼焦煤捣固成一个长15275mm，高6000mm，宽500mm，重50.16t，密实的煤饼；然后送入1250℃的炭化室进行高温干馏；
d、煤饼送入炭化室在密闭状态下对炼焦煤进行高温干馏，干馏时间25小时；熄焦方式采用干法熄焦，干熄焦2小时，焦炭从1000℃降至200℃以下；循环气体温度由130℃升至900℃以上，补充氮气纯度是99.9%；最后自然冷却得到化工焦焦炭产品。
本实施例步骤a中所述粘结剂为中温沥青。
实施例2：本实施例中所述本实施例中所述提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、将长焰煤运输到焦化厂，卸煤后直接进行二级破碎，由粒度800mm破碎至粒度100mm再破碎至粒度5mm，然后送至机械化煤场堆放；生产过程中经取料机取煤，送入储配仓与粘结剂按20:1混合；
b、将配入粘结剂的长焰煤进预粉碎，粉碎至粒度5mm以下占85%，并在粉碎过程中使弱粘结的长焰煤与粘结剂充分混合，使原粘结指数只有9的长焰煤提高至40；通过预粉碎混合粘结剂后的长焰煤送入配煤室；在配煤室，将已混合粘结剂的长焰煤配比提高至80%，同时将强粘结的气肥煤配比调整至20%，配合后送粉碎机将煤料粉碎至<3mm占85%；
c、配好后的混合煤，出配煤室进行一次喷水，水分控制在10%，然后送入粉碎机室粉碎<3mm粒度的占85%；粉碎好的混合煤送入煤塔前进行二次喷水，水分控制在12%；煤塔里的炼焦煤经摇动给料器均匀给入装煤车进行捣固，捣固机采用30锤定点式捣固机，每分钟72次的高强度捣固，捣固时间9分钟，使以长焰煤为主加以粘结剂和气肥煤的炼焦煤捣固成一个长15275mm，高6000mm，宽500mm，重50.16t，密实的煤饼；然后送入1350℃的炭化室进行高温干馏；
d、煤饼送入炭化室在密闭状态下对炼焦煤进行高温干馏，干馏时间25小时；熄焦方式采用干法熄焦，干熄焦2小时，焦炭从1000℃降至200℃以下；循环气体温度由130℃升至900℃以上，补充氮气纯度是99.9%；最后自然冷却得到化工焦焦炭产品。
本实施例步骤a中所述粘结剂为添加有腐质酸的中温沥青，腐质酸的添加比例占中温沥青总重量的10%。
实施例3：本实施例中所述本实施例中所述提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、将长焰煤运输到焦化厂，卸煤后直接进行二级破碎，由粒度800mm破碎至粒度300mm再破碎至粒度50mm，然后送至机械化煤场堆放；生产过程中经取料机取煤，送入储配仓与粘结剂按18:1混合；
b、将配入粘结剂的长焰煤进预粉碎，粉碎至粒度5mm，并在粉碎过程中使弱粘结的长焰煤与粘结剂充分混合，使原粘结指数只有9的长焰煤提高至37；通过预粉碎混合粘结剂后的长焰煤送入配煤室；在配煤室，将已混合粘结剂的长焰煤配比提高至80%，同时将强粘结的气肥煤配比调整至20%，配合后送粉碎机将煤料粉碎至<3mm占85%；
c、配好后的混合煤，出配煤室进行一次喷水，水分控制在9%，然后送入粉碎机室粉碎<3mm粒度的占85%；粉碎好的混合煤送入煤塔前进行二次喷水，水分控制在11%；煤塔里的炼焦煤经摇动给料器均匀给入装煤车进行捣固，捣固机采用30锤定点式捣固机，每分钟70次的高强度捣固，捣固时间8分钟，使以长焰煤为主加以粘结剂和气肥煤的炼焦煤捣固成一个长15275mm，高6000mm，宽500mm，重50.16t，密实的煤饼；然后送入1300℃的炭化室进行高温干馏；
d、煤饼送入炭化室在密闭状态下对炼焦煤进行高温干馏，干馏时间25小时；熄焦方式采用干法熄焦，干熄焦2小时，焦炭从1000℃降至200℃以下；循环气体温度由130℃升至900℃以上，补充氮气纯度是99.9%；最后自然冷却得到化工焦焦炭产品。
本实施例步骤a中所述粘结剂为中温沥青。
Claims (2)
1.一种提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、将长焰煤运输到焦化厂，卸煤后直接进行二级破碎，由粒度800mm破碎至粒度100mm再破碎至粒度5mm，然后送至机械化煤场堆放；生产过程中经取料机取煤，送入储配仓与粘结剂按16:1～20:1混合；
b、将配入粘结剂的长焰煤进行预粉碎，粉碎至粒度5mm，并在粉碎过程中使弱粘结的长焰煤与粘结剂充分混合，使原粘结指数只有9的长焰煤提高至35～40；通过预粉碎混合粘结剂后的长焰煤送入配煤室；在配煤室，将已混合粘结剂的长焰煤配比提高至80%，同时将强粘结的气肥煤配比调整至20%，配合后送粉碎机将煤料粉碎至<3mm占85%；
c、配好后的混合煤，出配煤室进行一次喷水，水分控制在8%～10%，然后送入粉碎机室粉碎至<3mm粒度的占85%；粉碎好的混合煤送入煤塔前进行二次喷水，水分控制在10%～12%；煤塔里的炼焦煤经摇动给料器均匀给入装煤车进行捣固，捣固机采用30锤定点式捣固机，每分钟68～72次的高强度捣固，捣固时间7～9分钟，使以长焰煤为主加以粘结剂和气肥煤的炼焦煤捣固成一个长15275mm，高6000mm，宽500mm，重50.16t，密实的煤饼；然后送入1250～1350℃的炭化室进行高温干馏；
d、煤饼送入炭化室在密闭状态下对炼焦煤进行高温干馏，干馏时间25小时；熄焦方式采用干法熄焦，干熄焦2小时，焦炭从1000℃降至200℃以下；循环气体温度由130℃升至900℃以上，补充氮气纯度是99.9%；最后自然冷却得到化工焦产品。
2.如权利要求1所述的提高化工焦用长焰煤配比的焦炉炼焦方法，其特征是步骤a中所述粘结剂为中温沥青。
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