提高焦炭质量的有效途径分析

摘要：伴随着高炉大型化和富氧喷煤技术的广泛应用，各国炼铁和炼焦行业已逐步将提高焦炭质量的目标值取得共识，这些目标应包括低灰、低硫、低水分、更高的冷态机械强度和更低的热反应性。因此通过各种方法提高焦炭的质量作为核心问题，焦炭的质量可以通过对煤料的预处理、给原料配加添加剂、结焦速度、闷炉与干熄焦、改善熄焦等方面来提高。

关键词：焦炭 质量 提高 途径

由于高炉容积日趋增大和喷煤量日渐提高，焦炭在高炉冶炼中扮演的角色发生了很大的变化，高炉炼铁对焦炭质量的要求也越来越高，这一点随着对高炉炼铁过程的不断深入研究，广大炼铁工作者和炼焦工作者已逐渐取得共识并不断深化。现代炼铁技术对焦炭质量的目标要求至少应当包括更高的冷热态机械强度、更低的热反应性、低灰、低硫和低且稳定的水分。

正是由于明确了焦炭质量目标要求，所以我国的广大炼焦工作者为了实现这些目标，研究、开发和应用了大量的具体技术措施，使我国生产的焦炭质量取得了显著的提高。

一、建立合理的炼焦煤基地和优化配煤

焦灰质量的优劣主要取决于炼焦煤的性质。所以，合理选择炼焦煤基地是保障焦炭质量的首要措施。炼焦煤基地的理想条件是：煤质好（含碳高，灰分少，含硫低，可磨和可选性好，强粘接性好等）、性能稳定，供应量稳定，价格适中，争取运距短等

所谓优化配煤就是运用焦炭质量预测方程，在多种煤参加配比炼焦且满足一定的焦炭质量的前提下，筛选出一组成本最低的炼焦用煤及配比。显而易见，采用优化配煤技术可以在焦炭质量一定的条件下降低炼焦用煤成本，或者在炼焦煤成本一定的条件下，提高焦炭质量。

需要指出的是，优化配煤是建立在对煤性质准确分析的基础之上，而煤岩学从煤岩组成的角度出发研究煤的性质，这是一门能够更为深刻准确地揭示煤的各种性质的学科，已在选煤、煤炭分类、炼焦领域得到广泛应用，因此，煤岩学也是优化配煤的很重要理论基础。目前，运用煤岩学理论开展优化配煤研究和应用已经受到广大炼焦工作者的广泛重视。

二、煤的调湿与配添加剂

1、煤的调湿

煤的调湿是将煤在装炉之前除掉一部分水分，并要保证水分低，且稳定。一般控制水分在6%左右。脱湿有显著的节能、环保和经济效益，同时可以提高焦炭质量。如煤的水分能稳定在6%左右，其焦炭产量可提高7.7%，装炉密度可提高4%―7%，转鼓指数D150提高0.8%―1.5%。煤脱湿可使用流化床技术，用焦炉烟道气与湿煤进行热交换；也可以使用干熄焦发电机抽出的蒸汽为热源，在回转式干燥机（多管）内间接热交换。

2、配添加剂

在炼焦煤中适量配入粘结剂、抗裂剂等非煤添加剂，可以改善煤的结焦性能。配入粘结剂工艺适用于低流动性的弱粘结性的煤种，可以改善焦炭的机械强度和焦炭的反应性。抗裂剂使用工艺适用于高流动性的高挥发性煤种，可增大焦炭块度，提高强度、改善焦炭气孔结构，提高焦炭反应后强度。我国一些焦化厂用无烟煤（或焦粉）作为抗裂剂，其技术要求是寻找最佳粒度、配量、混匀方法等。这样可以扩大炼焦煤源或减缓半焦收缩，增大焦炭块度。

三、结焦速度、闷炉与干熄焦

1、结焦速度与闷炉

降低结焦速度和闷炉都是延长结焦时间。对于粘结性能好的煤，延长结焦时间可以提高焦炭的强度。其机理是：焦饼在焦炉内成熟之后，再经过一段时间闷炉，达到提高焦炭质量的目的。实践表明，延长结焦时间1小时，可提高焦炭M401%。

2、干熄焦

干法熄焦是利用对焦炭惰性的气体吸收密闭系统中的红焦的热量，携带热量的气体与废热锅炉进行热交换产生水蒸汽后，再循环回来对红焦进行冷却。1000摄氏度的红焦其显热约1.6MJ/kg，该热量占炼焦耗热量的40%。在干法熄焦中，焦炭的显热借助于惰性气体回收并可用于生产水蒸气，每吨红焦约可产温度达450摄氏度、压力为4Mpa的蒸汽400KG。由惰性气体获得的焦炭显热也可通过换热器用于预热煤、空气、煤气和水等。

干法熄焦可以减少熄焦对环境的污染、同时可以回收红焦显热能量转化为电能，又能缓解电力供应紧张。据计算，年处理能力110万t的干熄焦炭装置，吨焦收益在63.09扣除吨焦综合成本38.70元，可获净利吨焦24.39元。

四、低水分熄焦方法

低水分熄焦工艺是国外开发的一种熄焦新技术，可以代替目前在工业上广泛使用的常规喷淋式熄焦方式，它以能够控制熄焦后的焦炭水分，从而得到水分较低且含水量相对稳定的焦炭而得名。

在低水分熄焦过程中，些焦水先以正常流量的40%-50%喷洒到熄焦车内红焦上以冷却顶层的红焦，之后熄焦水以正常水流呈柱状水流喷射到焦炭层上，大量的水流循序穿过焦炭层到达熄焦车倾斜底板。水流穿过红焦层是产生的蒸汽快速膨胀并向上流动通过焦炭层，由下至上的对车内焦炭进行熄焦。根据单炉焦炭量和控制水分的不同，整个熄焦过程约需50-90S。熄焦后焦炭的水分可控制在2%-4%。

低水分熄焦工艺一般采用高位水槽供水，这样可使每次熄焦的供水压力和供水量都保持恒定。达到均匀熄焦和保持焦炭水分稳定的目的。

五、 焦炉应向大型化发展

由于焦炉高向加热均匀性问题的解决，国内外一开始设计和建造炭化室高5-8M的焦炉。在此之前，不少家焦化工作者从各个方面论证了焦炉大型化的合理性。研究结果表明，焦炉大型化确实有许多优点。

（1）基建投资省。焦炉大型化后，因为每座焦炉的炭化室孔数减少了，所以相应使用的建筑材料和护炉铁件、加热煤气、废气等设备也相应减少。这些结果都使基建投资大大降低，例如6M高的焦炉投资比4M高的焦炉投资约低21%-25%。这样除了使生产费用降低以外，还缩短了投资的偿还期。

（2）劳动生产率高。由于每班每人可以多处理煤料和多生产焦炭，因而劳动生产率高，相对应吨焦的生产费用就低。6M高焦炉与4M高焦炉比较，前者的劳动生产率约高30%。

（3）占地面积少。

（4）维修费用低。

（5）热损失低，热工效率高。

（6）由于装炉煤料的堆密度增加，有利于改善焦炭质量或在保持焦炭质量不变的情况下，多使用粘结性差的煤炼焦，对扩大炼焦煤源有力。

（7）减少环境污染。由于在同样的生产能力下，6M焦炉出炉次数比4M焦炉少36%，因而大大减少推焦、装煤、熄焦时散发的污染物。另外，据介绍在现代焦化厂的设计中，约1＼3的投资用于环保，因而从某种意义上讲，焦炉大型化，减少了出炉次数， 既减少了污染程度，也节约了用于环保措施的费用。

六、加强对焦炉的管理

焦炉的操作水平和热工制度对焦炭质量、焦炉寿命，生产成本均有较大的影响，建立起相应的管理制度。稳定配煤、稳定操作、稳定焦炭质量是实现焦化生产的前提条件。要最大限度地减少人为变动因素。不是搞放卫星创高产活动。也不要低生产率作业。任何剧烈的变动，均会影响焦炭质量和焦炉寿命。建立设备定检定修制度，采用先进的炉体修补技术，加强对人员的继续工程教育，使劳动者的技能得到不断补充和提高是建立现代企业管理制度的需求。大焦炉要采用自动控温技术，加强日常焦炉热工调节。对于保证焦炉炉温均匀，焦炭成熟均匀，节能降耗、提高和稳定焦炭质量是十分重要的。要科学地管理焦炉生产。

总 结

在现有的水平室式炼焦炉生产冶金焦的方法中，焦炭质量好坏，在很大程度上取决于炼焦煤的质量。钢铁工业的发展，对冶金焦的数量和质量将提出更高的要求，其结果势必增加对优质炼焦煤（低灰、低硫、强粘结性的煤）的依赖程度，而世界优质炼焦煤明显短缺更突出了这一矛盾，它推动着配煤炼焦和非炼焦煤炼焦的发展。

参考文献：

1、向英温，杨先林.煤的综合利用基础只是问答.北京：冶金工业出版社.

2、苏宜春.炼焦工业学.北京：冶金工业出版社，2004

3、姚昭章.炼焦学.北京：冶金工业出版社，2004