配煤技术教学文稿Word文档格式.docx
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G=78。
3号槽单种煤为肥煤（FM），化验分析质量指标：
灰分Ad=9.12%；
挥发分Vdaf=34.50%；
硫分Std=1.90%；
G=98。
4号槽单种煤为贫瘦煤（PSM），化验分析质量指标：
灰分Ad=9.20%；
挥发分Vdaf=14.70%；
硫分Std=0.38%；
G=12。
<
/P<
p>
试设定配煤比（%）：
1/3JM:
QM:
FM:
PSM＝40:
15:
20:
25，配合煤的质量指标的计算结果如下：
G＝70×
0.40+78×
0.15+98×
0.20+12×
0.25＝62
Ad＝8.78×
0.4+8.65×
0.15+9.12×
0.2+9.20×
0.25＝8.93%
Vdaf＝33.70×
0.4+37.2×
0.15+34.50×
0.20+14.70×
0.25＝29.64%
Std＝0.52×
0.40+0.62×
0.15+1.90×
0.20+0.38×
0.25＝0.78%
配煤炼焦工艺
第一节配煤的目的意义及原则
从前，炼焦只用单种焦煤，由于炼焦工业的发展，焦煤的储量开始感到不足。
而且还存在着煤炼的焦饼收缩小，推焦困难；
焦煤膨胀压力很大，容易胀坏炉体；
焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小等缺点。
为了克服这些缺点，采用了多种煤的配煤炼焦。
配煤炼焦扩大了炼焦煤资源，把不能单独炼成合格冶金焦的煤，经过几种煤配合可炼出优质焦炭，还可以降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，并可提高化学产品产率。
配煤炼焦可以少用好焦煤，多用结焦性差的煤，使国家资源不但利用合理，而且还能获得优质产品。
为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在确定配煤方案时，应考虑以下几项原则：
1、配合煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应，保证焦炭质量达到规定的技术质量指标，满足用户的要求。
2、符合区域配煤的原则，有利于扩大炼焦煤资源，充分利用弱粘结煤。
3、有利于增产焦炉煤气及化学产品，控制煤料受热所产生的膨胀压力，避免难推焦。
4、缩短来煤的平均距离，便于车辆调配，避免“逆流”现象。
5、来煤数量均衡，质量均匀。
6、降低生产成本，有经济效益。
要确定炼焦配煤的配煤比，除了符合以上各点基本原则之外，首先要做配煤试验。
在试验前，要将各单种煤的工业分析和胶质层厚度、G值等有关指标测定完，再按一定配合比例对配煤中的水分、灰分、硫分、挥发分、y值、G值等进行加和计算，当发现有的指标有问题时，重新调整配合煤的配煤比。
使配煤比满足配煤工艺指标的要求。
按比例配合好的炼焦煤进行小焦炉（或铁箱）试验。
炼出的焦炭符合技
术质量指标要求，即把这个配煤比定为焦炉生产的配煤比。
在焦化厂生产中，需要变更配煤比时，一般是根据实践经验适当增减某几种煤，或者按煤场贮存某种煤数量的情况调整配煤比。
第二节配合煤的质量指标
高炉冶炼要求焦炭低灰、低硫、高强度、热性能稳定，为了保证焦炭的质量，配合煤的质量应该符合以下质量指标。
1、水分
配合煤水分多少和其稳定与否，对焦炭产量、质量以及焦炉寿命有很大影响。
煤料堆密度与水分有较大关系，干煤堆密度最大，随着水分增加堆密度减少，当水分在7%--8%时，堆密度最小，为干煤堆密度的85%左右，水分继续增加，堆密度稍有增加。
又因水分汽化热大，煤料异热性差，不能迅速将热量传给煤料内层，经估算将一千克煤加热到2000℃所需热量与将此煤中所含10%水，汽化个加热到2000℃所需热量相当，所有没有得到足够热量使水分完全汽化之前，煤料温度只能接近水的汽化温度，所以炭化室中心处装煤后7-8小时内其温度一直停留在1100℃左右。
由于上述原因，配合煤水分每增加1%，要立火道温度上升5-70℃，炼焦耗热量增加约30kj/kg，结焦时间将延长10-15分钟。
由此可见，生产中装炉煤水分波动大时，造成炉温调节困难，焦饼温度过高或过低。
因此规程中规定相邻的配合煤水分波动不应大于1%。
在装煤初期，由于炭化室墙面与煤料温度很大，炉墙向煤料迅速传热，而本身温度剧降，煤料水分越大，炭化室墙面温度下降越多，当炉头的炭化室墙面温度降到600℃以下，就会显著地损坏硅砖，影响炉体使用寿命。
但煤料水分过低，使操作条件恶化，装煤时冒烟着火加剧，上升管与集气管焦油渣含量增加，炭化室墙面石墨沉积加快，所以入炉煤料水分控制10%左右为好。
2、灰分
焦炭的灰分来自配煤，因此要严格控制配煤灰分。
配煤的灰分全部转入焦炭，一般炼焦的全焦率为70%-80%，因此焦炭灰分是配煤灰分的1.3-1.4倍左右。
配合煤的灰分高，炼出的焦炭强度低，高灰分的焦炭，在高炉冶炼中，一方面在热作用下裂纹继续扩展，焦炭粉化，影响高炉透气性；
另一方面高温下焦炭结构强度降低，热强度差，使焦炭在高炉中进一步破坏。
焦炭的灰分愈高，炼铁时焦炭及石灰石消耗量就增多，高炉的生产能力降低。
一般焦炭灰分每增加1%，高炉中焦炭用量增加2%-2.5%，石灰石增加4%，生铁产量降低2.2%-3.0%，同时灰分中的大颗粒在焦炭中形成裂纹中心，使焦炭的抗碎强度降低，也使焦炭的耐磨性变坏。
所以配合煤的灰分应控制在一定范围之内。
配合煤的灰分是根据部分较高的精煤，则其余成分必须选配较低灰分的单种煤，才能保证焦炭的灰分符合要求。
我国配合煤灰分普遍较高，一般为11%，最高达14%以上，所以焦炭中灰分也较高，一般在13%以上。
我国配合煤灰分高的原因是洗精煤灰分偏高，尤其是焦煤、肥煤含灰高且难洗。
而高挥发分弱粘结煤不仅储量多，且灰分低又易洗。
所以多配高挥发分低灰分煤，适量少配高灰煤采用预热煤炼焦或配型煤炼焦是降低配合煤灰分的一条有效途径。
为稳定焦炭质量，相邻班组配合煤灰分波动应控制在±
0.5%范围内。
3、硫分
硫在煤中以黄铁矿、硫酸盐及硫的有机化合物三种形态存在。
硫分也是有害杂质，焦炭中的硫在熔炼时转入铁中，降低铁的质量。
煤中硫分约60%-70%转入焦炭。
所以焦炭硫分约为配合煤硫分的80%-90%。
据此可以算出配合煤硫分的上限值。
配合煤硫分可由单种煤按加和性计算。
焦炭含硫量高，将使生铁含硫量提高，降低质量；
另外增加炉渣碱度；
特别是焦炭含硫量波动较大时对高炉操作指标影响很大。
当焦炭硫分每增加0.1%，炼铁焦比增加1.2%-2.0%，生铁产量减少2%以上。
当焦炭作为燃料时，硫燃烧后生成硫化氧物气体。
它对金属起腐蚀作用。
当焦炭用于汽化时，所生成气体需要脱除硫化物，才能使用。
因此配合煤分应严格控制。
一般要求配煤的硫分不应大于1%。
为降低配合煤中的硫分可采用洗选法、萃取法等脱硫技术，但均未形成经济实用的工业法。
才能从当前实际情况出发用配入含硫量较低煤种来降低配合煤的硫分是常用的途径之一。
4、挥发分
配煤的挥发分高低，决定煤气和化学产品的产率，同时对焦炭强度也有影响。
生产实践表明：
配煤挥发分Vdaf增加1%，焦炭抗碎强度指标M40下降2%，焦炭耐磨强度指标增加0.2%。
这是由于挥发分过高使炼焦煤料的收缩系数大，焦炭的平均粒度小，抗碎强度低。
大型高炉用焦的常规炼焦配合煤的挥发分指标控制在26%-28%为宜。
在保证焦炭质量的前提下，尽可能地多配高挥发分弱粘结性煤，考虑地区资源及用户要求等，可以使配煤挥发分可以更高一些。
另外还要结合粘结性指标的适宜范围统筹考虑。
配合煤的挥发分可以按加和性近似计算，也可直接测定。
5、粘结性
粘结性是煤在炼焦时，能形成塑性物的性能。
煤加热生成胶质体中的液体部分多少决定了煤粘结性的好坏。
为了获得熔熔良好，耐磨性能好的焦炭，配煤应有足够的粘结性。
煤的粘结性是有相加性的。
煤的粘结性指标，国际煤分类中用罗加指数和标准坩埚观察焦饼形态的方法。
我国采用胶质层最大厚度y值和粘结指数G值的方法。
膨胀压力是粘结性煤成焦的特征，不粘结煤没有膨胀压力。
膨胀压力可以使胶质体均匀地分布于煤粒之间，有助于煤料的粘结作用。
膨胀压力和y值，可以作为胶质体的质量指标，结焦性好的煤其膨胀压力为8-15kPa，y值为16-18mm。
我国生产配煤的y值一般为16-20mm，粘结指数G值为58-72。
配煤的y值和G值均可按加和性计算得出，也可直接测定。
配合煤的膨胀压力不能从各单种煤的膨胀压力按可加性计算，所以配合煤的膨胀压力只能用实验测定，在确定配煤方案时，有两点可以作参考：
一是常规炼焦配煤的范围内，煤的变质程度高的则膨胀压力大，二是增大堆密度，膨胀压力增大。
6、细度
细度是煤料经粉碎之后，小于3mm的煤料占全部煤料的质量百分数。
目前我国焦化厂一般控制炼焦煤细度为80%左右。
相邻班组细度波动不应大于1%。
细度过低，煤种之间混合不均匀，势必影响焦炭内部结构不均一，使焦炭强度降低。
但细度过高不仅增加了粉碎机的动力消耗，生产能力降低；
还使得装炉操作困难，由于煤尘的增多，加速上升管堵塞。
焦油渣量增大，使焦油质量不合格；
更重要的是由于细度过高，使粘结性煤产生“破粘”现象，降低焦炭质量。
当煤料细度过高时，反使得装炉煤的堆密度下降，因而也影响了焦炭质量。
第三节炼焦配煤工艺
炼焦煤的配合工作在焦化厂的备煤车间进行，工艺流程有以下几种：
1、先配后粉流程。
将参与炼焦单种煤，按配煤比先配合好然后再进行粉碎。
这种工艺流程简单、设备少、操作方便，使用于煤料粘结较好、煤质较均匀的情况。
这种流程不能按不同煤种控制不同的粉碎粒度，当煤质条件差、岩相不均匀时不宜采用。
我国大部分焦化厂采用这种流程。
2、先粉后配流程（分组粉碎）。
对于参与炼焦的单种煤，按性质不同进行不同细度的粉碎，然后按配煤比混合均匀。
这种工艺流程长、工艺复杂，需多台粉碎机，配煤以后要有混合装置，所以投资大、操作复杂。
该流程是按各单种煤的性质分别控制不同的粉碎粒度，保证煤料最佳粒度范围，有助于提高焦炭质量。
为了简化这种流程，可采取只对一部分单种煤进行单独粉碎，然后再与其他煤配合、粉碎的方法。
一般进行预粉碎的煤种粉碎性能差。
气煤和瘦煤硬度较大，一般只对气煤进行预粉碎。
这样可以改善煤料的粒度分布，对于不同的配煤选择适宜的预粉碎细度有助于提高焦炭质量。
有试验表明：
对气煤预粉碎炼焦后，焦炭抗碎强度指标M40提高2%以上，耐磨性指标M10降低0.5%以上。
3、选择粉碎流程。
按参与配煤炼焦的各煤种和岩相组成的硬度的不同，以及要求的粉碎的粒度不同，将粉碎与筛分相结合。
煤料经过筛分装置，大颗粒的上物进入粉碎机再粉碎。
这样既消除了大颗粒，也防止了粘结性好的煤种的过细粉碎，从而改善了结焦过程。
1、配煤的目的和意义？
答：
而且还存在着煤炼得的焦饼收缩小，推焦困难；
2、配煤的原则？
4、缩短来煤的平均距离，便于车辆调配，避免“违流”现象。
摘要 通过10kg小焦炉结焦性实验，对煤岩参数与煤的结焦性关系进行了研究，提出了炼焦配煤的煤岩参数及ΣI—Rr，m—Rr直方图配煤法。
结果表明，当单种煤的惰性组分含量ΣI=20%～35%、镜质组平均随机反射率Rr,m=1.15%～1.35%时，煤具有良好的结焦性。
北京焦化厂用ΣI—Rr，m—Rr直方图配煤法指导炼焦配煤，提高了焦炭质量，获得了较好的经济效益。
关键词 煤岩参数 炼焦 配煤
1 引言
一些发达国家如美国、日本、澳大利亚等在60年代就淘汰了单纯依靠煤化学参数指导炼焦配煤，取得很好的经济效益。
利用煤岩学指导炼焦配煤，预测焦炭强度是焦化行业的一项重大成就。
我国在这方面的研究起始于80年代初，研究成果时有报道，但真正用于指导炼焦配煤生产实际的却很少。
作者根据北京焦化厂的生产实际，利用煤岩学参数指导炼焦配煤，取得良好的效果，既保证了焦炭质量的稳定，又降低了产品成本。
现将该研究成果简要介绍如下。
2 煤岩学方法指导炼焦配煤的参数选择
根据煤化学理论，煤的结焦性可用煤的煤化程度指标（挥发分Vdaf等）和粘结性指标（胶质层厚度X、Y、粘结指数G等）来反映，因而在焦化生产中构成了Vdaf—X、Y，Vdaf—G等炼焦配煤法。
煤岩学观点认为煤化程度和煤的显微组成是决定煤的结焦性好坏的主要因素。
煤的煤化程度由煤中镜质组的平均随机反射率（Rr,m）决定，Rr,m愈大，煤的煤化程度愈高。
Rr,m不受煤的显微组成影响，而煤化参数Vdaf不仅与煤的煤化程度有关，而且与煤的显微组成有关，因此Rr,m比Vdaf更能准确地反映煤的煤化程度。
煤中不同显微组分在煤的结焦过程中起的作用不同，镜质组和稳定组在加热过程中能够熔融并产生活性键成分，被视为有粘结性的活性组分；
惰性组和矿物杂质在加热过程中不能熔融，被视为无粘结性的惰性组分。
活性组分以镜质组为主，稳定组较少，它的性质是非均一的。
不同组型（据Schapiro）的活性组分结焦性不同，V11（Rmax为1.1%～1.19%）、V12（Rmax为1.2%～1.29%）的活性组分结焦性最好。
由于煤的镜质组随机反射率（Rr）直方图可以清楚地反映出不同组型活性组分分布情况，平均随机反射率Rr,m大体上反映活性组分的总体质量，所以选取镜质组平均随机反射率Rr,m，随机反射率Rr直方图作为炼焦配煤参数。
而煤中的惰性组分，在焦化过程中促使焦炭结构生成孔隙和裂纹，降低焦炭强度，对焦化有不利的影响；
但也有有利的一面，如在焦化过程中它能吸附活性组分放出的气体和液体，参与焦炭结构的形成，可见惰性组分也是不可缺少的。
可是惰性组分含量过多或过少都不利于形成优质焦炭，所以选择惰性组分含量（ΣI）作为炼焦配煤的又一个参数。
3 煤岩学参数与煤结焦性的关系
为了探讨煤岩学参数与煤结焦性的关系，从河北、山西两省的一些煤矿选择不同煤化程度的单种煤进行了煤岩、煤化学参数测试和10kg小焦炉炼焦试验。
10kg小焦炉炼焦试验的结焦条件是：
升温速度3℃／min，入料粒度＜3mm的占85%，堆密度0.76g／cm，结焦时间为8h。
每种煤进行2炉10kg小焦炉平行试验，把所得焦炭进行米贡转鼓实验，得到抗碎强度指数M40，耐磨强度指数M10，由此确定煤的结焦性。
M40愈大，M10愈小，煤的结焦性愈好。
各项实验结果见表1、表2和图1。
综合分析表1、表2，所采煤样的活性组分（V＋E）含量为68.8%～79.0%，惰性组分（I＋M）含量为21.1%～31.2%。
只有官庄煤的活性组分含量较低，为60.8%，惰性组分含量较高，为38.2%。
煤中镜质组的平均随机反射率Rr,m与煤的挥发分含量Vdaf呈负线性相关关系。
（图2）
表1 12种煤的煤化参数测试结果
矿
名
编
号
工业分析／%
粘结指数
G
机械强度／%
Mad
Ad
Vdaf
St
M40
M10
辛 置
A
0.92
10.51
31.74
0.57
86
79.20
13.00
邯 郸
B
0.58
11.28
22.14
0.85
78
87.00
8.80
小康庄
C
1.22
9.21
35.93
0.56
84
72.83
17.50
吕家坨
D
0.71
10.99
25.42
90
85.83
7.50
介 休
E
9.71
23.32
1.79
82.67
7.30
唐家庄
F
0.68
12.02
30.87
1.13
79.25
16.42
范各庄
G
0.65
12.53
32.70
1.27
88
74.20
16.80
丰 五
H
10.72
20.05
1.02
73
79.33
10.67
马家沟
I
11.74
28.69
0.76
78.17
林 西
J
0.60
12.25
24.09
0.78
80
81.50
10.60
凤 山
K
0.67
12.87
23.57
65
85.80
8.30
官 庄
L
1.73
8.52
36.40
0.37
58
66.17
27.17
表2 12种煤的煤岩参数测试结果
煤的显微组分分析／%
Rr,m
／%
Rr直
方图
V
M
V＋E
I＋M
66.5
4.4
28.2
1.9
70.9
29.1
0.93
图1A
70.5
0.0
28.8
0.8
29.5
1.32
图1B
63.4
5.4
30.8
0.5
68.8
31.2
0.82
图1C
68.7
1.2
27.6
2.5
69.9
30.1
1.21
图1D
71.3
2.7
24.7
1.3
74.0
26.0
1.19
图1E
73.7
24.5
1.0
74.5
25.5
1.06
图1F
落各庄
70.0
3.3
24.8
73.3
26.7
图1G
75.3
23.4
1.42
图1H
74.8
2.4
20.5
2.3
77.2
22.8
1.00
图1I
77.5
1.5
17.3
3.7
79.0
21.0
1.18
图1J
29.0
2.1
68.9
31.1
图1K
57.0
3.8
37.9
60.8
39.2
0.64
图1L
注：
V——镜质组；
E——稳定组；
I——惰性组；
M——矿物质
图1 12种煤的镜质组随机反射率（Rr）直方图
图2 煤的镜质组随机反射率与挥发分的关系
Vdaf=54.12－24.46×
Rr,m，相关系数为－0.96。
图2中只有1点偏离直线较远，是因为官庄煤（L）的活性组分含量低，惰性组分含量较高，活性组分的Vdaf大于惰性组分的Vdaf。
可见Vdaf不仅与煤的煤化程度有关，而且与煤的显微组成有关，Rr,m比Vdaf能更准确地反映煤的煤化程度。
单种煤的Rr直方图总体上呈正态分布（图1），Rr的平均值与煤的结焦性密切相关，Rr,m为1.15%～1.35%时，煤有好的结焦性；
当Rr,m＜1.15%时，随Rr,m的增加，M40增高，煤的结焦性变好；
当Rr,m＞1.35%时，随Rr,m的增大，M40减小，煤的结焦性变差。
（图3）这是指导炼焦配煤的主要依据之一。
图3 煤的镜质组随机反射率与其结焦性的关系
4 煤岩参数在炼焦配煤中的应用
4.1 煤岩参数检测煤的质量
在焦化生产中，大多数企业由于煤源广，煤质复杂且波动大，影响了焦炭质量，特别是有些供煤企业，把不同煤种混配后供给焦化厂，由于混配比例时而改变，煤质波动更大，造成焦炭质量不稳定，给炼焦企业带来经济损失。
煤化参数（如挥发分Vdaf、粘结指数G等）不能准确地反映煤料的煤质变化情况，而煤岩参数（Rr,m,Rr直方图）能较准确地反映煤料的煤质变化情况。
北京焦化厂是年产焦炭200多万吨的大厂，焦炭质量不稳定是该厂的难题。
该厂煤源来自山西、河北两省的20多个煤矿，用煤化学方法检测不出入厂煤料煤质有多大的变化。
而用煤岩方法检测后发现，20个矿点煤中有16个矿点的煤的Rr直方图呈单峰，大体上呈正态分布，（如图1）是单种煤；
其余4种煤的Rr直方图呈双峰，（见图4）是混配煤，其中马头煤（M）是由焦煤和瘦煤混配，赵城煤（N）由气煤和焦煤混配，三给煤（O）由肥煤和瘦煤混配，新井煤（P）由焦煤和瘦煤混配。
正是因为这些混配煤的质量不稳定，造成焦炭质量波动。
可见煤岩参数在检测煤的质量方面具有煤化参数不可比拟的优越性。
图4 4种混煤的镜质组随机反射率Rr直方图
4.2 煤岩参数预测焦炭强度
不同国家、不同地区之间的煤质存在差异，煤的结焦性也不同。
套用国外的煤岩学配煤方法指导我国的炼焦配煤，往往得不到预期的效果。
如我国一些焦化厂尝试用Ammosov和Schapiro的SI—CBI配煤方法，得到的结果还不如煤化参数配煤法理想，因此需
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