配煤配煤炼焦基础知识

1.煤的形成大约三十亿年前，地球上已经存在单细胞低等植物。在整个地质时代的某些时期，由于地球气候温暖湿润，富含矿物质营养，植物长得又高又茂盛。这些生长在群体中的陆生植物构成了煤形成的物质基础。在漫长的地质时期，地球的造山运动和地壳的不断变化，导致一些生长在殖民地的植物随着地壳下沉，然后慢慢被淹没或被岩石覆盖。在水分充足、缺氧的情况下，积累在水中的植物残体受到一种“厌氧细菌”(一种在植物残体中捕获养分而产生的微生物，而不是空气体)的影响，去除不稳定的含氧物质(通常以二氧化碳和水的形式)，从而降低残体的氧和氢含量，相对提高碳含量。同时，植物残体还受到其他生化作用，产生大量的腐殖酸和沥青物质。这种物质被称为泥炭，它不仅含有未分解的植物碎片的家庭成分(如根、茎、叶、树皮等)。)，还含有腐殖酸，比植物碎屑含碳量高，含水量大。在泥炭形成过程中，经常会发生植物交替，地壳不断变化的情况。如果地壳垂直沉降的速率与泥炭堆积的速率相似，泥炭层会不断变厚。如果地壳的垂直下沉速度比泥炭的堆积速度快，随着时间的推移。泥炭层的顶部将被沙子覆盖，形成一个屋顶。屋顶越厚，对泥炭的压力和地热作用越大。由于地热和压力的作用，泥炭中大分子的凝聚和结构程度增加，氢氧含量随着C/H原子比的增加而降低，泥炭成为褐煤。褐煤如果持续升温升压，会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤会逐渐变成烟煤或无烟煤。

二、煤炭的分类

1.腐殖煤根据煤形成的原始物质条件，天然煤可分为三类，即腐殖煤、残煤和腐泥煤。

散逸性煤是高等植物形成的，在自然界分布广泛，储量最大，用途最广。残煤是高等植物中稳定成分(树皮、孢子、角质、树脂)富集形成的；腐泥煤由低等植物和少量浮游生物(藻类、真菌、地衣等)形成。)，分布范围小，煤层厚度小。腐殖质煤在煤层中分布广泛、厚度大，是我国煤炭开采的主要对象，在煤炭利用和化工加工中占有重要地位。所以，本文主要介绍腐殖质煤的相关知识！

2.腐殖煤的分类

腐殖质煤的成煤过程主要分为4个阶段:泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤。煤的最初形式是泥炭，这一点在前面已经介绍过了。下面主要介绍煤的三种形态。

2.1褐煤含碳45 ~ 70%，分为低品位和高品位两种。低品位褐煤呈可见的木质纤维结构，是植物残体已变成煤的具体证明，质地密度不等，颜色为灰褐色。高级褐煤没有明显的植物碎屑痕迹，颜色从棕色到黑色。褐煤的主要特点是含水量高(25 ~ 30%)，发热量小，放入空气体中容易变成粉末，无焦炭粘度，不能用作炼焦煤。

2.2烟煤颜色黑而亮，固定碳含量高(约82%)，热值高。其挥发分含量一般在11%-45%之间，有一定的焦炭粘度。但是烟煤的种类很多，性质也很不一样，后面会详细介绍。无烟煤硬度高，颜色亮黑色，断口尖锐，热量高(约900 ~ 9200千卡)，含碳量高(约95%)，主要用作动力燃料。在上述煤种中，烟煤最适合炼焦生产，这是本教材研究的重点。有时可根据具体情况掺入少量无烟煤炼焦。

3.烟煤的分类

按照我国现行的分类标准，煤是按挥发分和键指数分类的。对于粘结性强的煤，按挥发分、胶层厚度和澳洲膨胀度分类。烟煤主要分为气煤、肥煤、炼焦煤、贫煤、1/3炼焦煤和弱粘结性煤。从实际使用效果等方面来看，以上分类方法比较简单，分类中存在一些问题。国际煤分类有三个指标，即挥发分、粘结性(自由膨胀数和罗加指数)、结焦性(膨胀试验、金戈试验)，煤的种类越来越多，越来越细。

国际标准和企业标准

4.烟煤的工艺特性

烟煤的工艺特性是指煤在一定加工条件下或某些转化过程中的特性。如煤的粘结性、结焦性、可选性、低温干馏性、反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、灰熔点、灰粘度、发热量等。炼焦通常研究其粘结性和结焦性。煤的粘结性是指烟煤在干馏过程中自身粘结或加入惰性物质的能力，即煤粉在隔离空气体下受热，有机物热解形成胶体，通过气、液、固三者的相互作用，结合在变形颗粒或变形颗粒与惰性颗粒之间。这种特性的特征是煤加热产生的胶体中的液体量、流动性和粘结性。如果不能产生胶体，就没有粘结性。煤的可炼焦性是指煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下形成焦炭的能力。即具有一定粘结性的煤在热解到一定程度后逐渐变硬形成半焦，并继续从半焦加热成焦炭。经过热分解和热缩聚，气体进一步析出，焦炭质量逐渐致密，同时产生收缩裂纹。以上说明煤的结焦性包括半焦形成前的粘结性和半焦形成后的收缩性。煤的粘结性和结焦性是两个概念，两者有联系，但又有区别。当形成粘结性好的煤时，可能会开裂较多而破碎，其结焦性可能不好，但结焦性好的煤必须有良好的粘结性。总的来说，肥煤的粘结性最好，炼焦煤的结焦性最好。

第三，煤的元素组成

煤含有许多元素，主要元素有:

1.碳(C)是煤的主要成分，以氢、氧、氮、硫组成的化合物形式存在。

2.氢(H)是煤的第二重要成分，位于碳环原子网络周围。煤中的氢含量随着变质程度的加深而降低。

3.氧(O)是煤中的重要元素之一，是反射能力最强的元素。回收煤的总量和形式直接影响煤的性质。二氧化碳和水在煤变质过程中不断释放，所以煤中的氧含量随着变质的加深而迅速降低。从泥炭到无烟煤，氧含量从30 ~ 40%逐渐降低到2 ~ 5%。

4.氮(N)是煤有机质的次生元素，主要由成煤植物的蛋白质转化而来，其含量通常为0.8 ~ 1.8%。

5.硫(S)是煤中的杂质，通常分为有机硫和无机硫，统称为总硫。煤中硫含量一般在1.5%以下，但高含量可达7 ~ 8%。

第二章焦炭基础知识

一、可乐的基本概念1。焦炭的定义焦炭是一种坚硬、多孔、银灰色的含碳固体块料，具有不同厚度的裂纹。其真密度约为1.80 ~ 1.95，容重约为400 ~ 520 kg/m3。它由C、H、0、N、S、P等元素组成。它在高炉炼铁中起还原剂和加热剂的作用

2.1硫(St，D)硫是生铁冶炼中的有害杂质之一，降低生铁质量。高炉炉料带入炉内的硫有11%来自矿石，3.5%来自石灰石，82.5%来自焦炭，因此焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭的硫含量直接影响高炉炼铁生产。当焦炭硫含量大于1.6%，硫含量每增加0.1%，焦炭消耗增加1.8%，石灰石添加增加3.7%，矿石添加增加0.3%。高炉产量下降1.5 ~ 2.0%。冶金焦的硫含量不应超过1%，大中型高炉使用的冶金焦含有

2.2磷(P)炼铁时焦炭中的磷大部分转移到铁中，生铁中的磷使其冷脆。用于转炉炼钢时，由于酸性渣的存在，磷难以去除，生铁中的磷应低于0.01 ~ 0.015%。用于平炉炼钢时，由于是碱性渣，磷可以作为燃料燃烧，煤炼焦时磷全部转移到焦炭中。如果要求低磷焦炭，必须控制焦炭中的磷。

2.3灰分(Ad)焦炭燃烧后的残渣为灰分，主要由二氧化硅、氧化铝等酸性氧化物组成，在炼焦过程中全部转移到焦炭中。随着灰分的增加，石灰石和结渣消耗的热量增加，高炉利用系数降低，焦比增加。焦炭灰分增加1%，焦炭消耗增加2 ~ 2.5%。因此，有必要降低焦炭灰分。

2.4挥发物(Vdaf)将焦炭加热到850℃以上，即挥发物从焦炭中析出，其余为固定碳和灰分。根据焦炭的挥发分含量，可以判断焦炭的成熟度。挥发分含量大于1.9%，说明焦炭未成熟好，焦炭耐磨性差，高炉透气性差，可能造成挂料，增加喷吹损失，破坏高炉操作系统。当挥发分含量小于0.5 ~ 0.7%时，意味着烧焦的焦炭易碎，容易落入渣中，导致排渣困难，风口烧坏。成熟冶金焦的挥发分含量一般在1%左右。

2.5水分含量(Mt)在102 ~ 105℃的烘箱中干燥至水平重量后的焦炭损失即为水分含量。水分的波动会使焦炭计量不准确，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分的增加会使M25降低，M10升高，给转鼓指数带来误差。

3.焦炭的物理机械性能

3.1筛分组成是为了使高炉透气性好，焦炭粒度均匀。焦炉生产的焦炭通常分为四个等级:> 40 mm焦炭、25 ~ 40 mm冶金焦、10 ~ 25~40mm小焦和< 10~25mm粉焦。总焦的冶金产率通常为93%左右，小焦为2 ~ 3%，粉焦为4 ~ 5%。为了鉴别焦炭粒度的均匀性，可采用一套筛孔分别为110×110、80×80、60×60、40×40、25×25和10×10mm的筛子进行筛分试验。冶金焦粒度的均匀性可用下式表示:(40 ~ 80) k = (> 80)+(。高炉最合适的焦炭粒度取决于高炉的溶剂和原料。过去我国对焦炭粒度的要求是:对于大型高炉(1300 ~ 2000立方米)，焦炭粒度大于40毫米；；中小型高炉焦炭粒度大于25毫米。但部分钢厂试验表明，焦炭粒度为40 ~ 25 mm，焦块均匀，空间隙大，阻力小，高炉运行良好。

3.2转鼓试验为了测试焦炭的抗碎性和耐磨性，通常采用转鼓试验进行测量。目前，中国使用的鼓有两种，一种是大鼓(松歌林鼓)，另一种是小鼓(米库鼓)。大鼓的垂直直径为2m，鼓的周围安装直径为25毫米、长度为800毫米的钢筋，钢筋之间的间隙为25毫米。装载410千克直径大于25毫米的轴承碳样品，滚筒以10转/分的速度旋转15分钟。在旋转过程中，由于摩擦和冲击，部分焦炭磨损或破碎，焦炭< < 25mm通过棒之间的间隙从滚筒中掉出。焦炭的破碎指数用桶内残留量公斤表示，耐磨标准用桶外公斤< < 10mm表示。大高层防护冶金要求教学区320 kg左右，鼓外< 40 kg，中小型高炉可适当降低鼓值。大型转鼓试验中使用的焦炭样品很多，有时不足以显示焦炭抗碎性的变化，设备庞大，因此近年来许多焦化厂采用了小型转鼓试验。小鼓是一个直径和宽度为1000毫米的封闭鼓。鼓内焊接有四个100×50×10毫米的角钢，它们相互成90度角。直径为1000毫米的角钢的一边指向圆心。滚筒中没有贯穿心轴。用圆孔筛筛分后，将50公斤大于25毫米的焦炭块装入滚筒，以每分钟25转的速度旋转4分钟。然后，在孔径为25毫米和10毫米的圆孔筛上取出焦炭。前者用M25表示，后者用M10表示。我们工厂用的是小鼓。

二、焦炭生产过程:

在前一章中，我们已经知道原煤经过洗涤后可以作为炼焦的精煤，但仍需要一些工艺处理才能满足炼焦要求。通常，炼焦前原煤的工艺处理过程称为选煤过程。该工艺在选煤作业区(原名选煤车间)完成。原煤经过配煤、破碎、控湿、除杂等一系列工序后，通过皮带输送到煤塔供炼焦作业区使用。

符合要求的混煤送至炼焦工段。在炼焦工段，配煤通过振动给料机从煤塔中排出，放入推焦车的装煤箱，捣成煤球，放入炼焦室进行炼焦。

3.煤的热解过程:所谓的炼焦过程，是洗煤进入焦炉时开始的。炼焦过程简单说:就是配合煤的高温干馏。也就是说，炼焦配煤在常温下放入炭化室后，在隔绝空气体的情况下，煤被来自炉壁和炉底(1000℃ ~ 1100℃)的热流加热。煤料从炭化室壁到炭化室中心，经过干燥、预热、分解、胶体形成、胶体固化、半焦收缩、半焦转化为焦炭等过程。煤的热解过程可分为以下几个阶段:

1.干燥预热:在200℃之前，是煤的干燥操作和预热阶段，同时吸附在煤上的二氧化碳、甲烷等气体析出。

2.开始分解:煤在200 ~ 350℃开始分解。侧链断裂分解产生气体和液体。350℃之前，主要分解的是化合水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等气体，蒸发的焦油量很少。

3.胶体形成:在350 ~ 450℃时，由于侧链断裂，形成大的液体、高沸点焦油蒸气和固体颗粒，形成多分散相的胶体体系:胶体，所有能形成胶体的煤都具有粘结性。

4.胶体固化:在450 ~ 550℃下，胶体中的液体进一步分解，一部分以气态析出，另一部分固化并与碳原子的平面网格结合形成半焦。

5.半焦收缩:550 ~ 650℃时，半焦进一步析出气体而收缩，同时出现裂纹。

6.产生焦炭；从650℃到950℃，半焦继续在碳原子的平面网格周围放出气体，主要是氢气，所以半焦继续收缩，平面网格冷凝收紧，最终形成焦炭。在这个阶段，沉淀的焦油蒸汽遇到热焦炭，其中一些进一步热分解，沉淀的游离碳沉积在焦炭上。逸出蒸汽的成分与低温时不同。这种再分解过程称为二次热分解。

煤的初始分解温度、胶体形成温度和固化温度随煤的不同而不同。一般来说，随着变质程度的加深，初始分解温度和胶体凝固温度也随之升高。

四、煤的结焦机理

以上对煤热解过程的概述只能说明煤热解的基本情况，并不能反映真实的热解状态。事实上，在热解过程中，不仅有侧链断裂，还有还原聚合和缩合。存在键断裂、聚合等化学反应，同时在热解产物(固体、液体、气体)组成的分散体系中，发生不溶性粒子的再分散和吸附分散介质的表面效应。不仅有化学键之间的作用，还有分解气体不易穿透胶体而产生的压力。因此，热解过程是由许多同时发生的过程进行的，热解的各个阶段不是绝对分离的，而是相互交叉的。此外，混煤由不同等级的煤按不同比例组成，因此混煤之间在加热过程中会发生复杂的物理和化学相互作用。对于这样一个复杂的矛盾过程，我们必须抓住主要矛盾和主要矛盾来研究煤的结焦机理。

从煤热解过程中侧链断裂和同时聚合的基本矛盾出发，讨论了煤焦化过程中粘附和裂纹形成的机理。

变质程度低的煤(长焰煤、弱粘结性煤、气煤)或煤，基团稳定，侧链长，含氧量高，热稳定性差。大部分胶体在低温下分解，半焦形成前留下的胶体量少，无法填充残留固体颗粒之间的空空隙，粘结性差。

高变质煤(贫煤)侧链短而少，采出液少，胶体粘度高，无法填补残留固体颗粒之间的空空隙，粘结性差。

中等变质程度的煤(肥煤、焦煤)侧链适当，含氧量少，液体多，热稳定性好，粘度适中，有一定的流动性和膨胀压力，能形成均匀的胶体，粘结性好。在胶体凝固过程中，气体不易通过胶体，所以在胶体中聚集膨胀，当其压力大于胶体的阻力时逸出。此时，由于胶体的逐渐固化，在原始聚集气体的空之间形成气孔，固化的胶体与未分解的固体残渣结合形成多孔半焦。第三章配煤炼焦基础知识

一、配煤炼焦的定义

所谓配煤炼焦，就是将几种不同等级的单种煤按一定比例组合在一起进行炼焦。配煤炼焦意义重大，已在我国焦化厂得到广泛应用。

二、配煤炼焦的优势

1.节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤来源。

2.充分利用各种煤的炼焦特性，取长补短，提高冶金焦质量。

3.合理利用煤炭资源，在保证焦炭质量的前提下，提高焦化化工产品的产量和焦化气体的量。

4.充分利用当地资源，因地制宜发展焦化企业。

三、配煤的基本原则:

1、焦炭质量满足规定指标，满足用户部门要求。

2.不会出现对炉壁有害的膨胀压力和推焦困难。

3.在满足焦炭质量的前提下，尽可能多掺气煤以提高化工产品的产量，尽可能少掺优质煤，尽可能多掺劣质煤。

4.尽可能减少配煤中的灰分和硫分。

5.充分利用当地资源，实现合理运输，降低成本，实现区域配煤最大化。

6.努力做到配煤质量稳定，有利于生产经营。

四、用煤的质量要求

混煤的指标范围根据焦炭指标确定。一般焦化厂主要生产二次焦，混煤计算指标为:含水量9 ~ 11%；灰分≤9.5%；硫含量≤0.85%；挥发28-32%；g值≥68；y值13 ~ 15。粉碎细度(煤粉碎后，3毫米以下的煤的重量占煤总重量的百分比称为配煤细度)约为90%；

不同品牌的煤各有特点，在配煤中起着不同的作用。配煤方案合理，可以充分发挥各种煤的特性，提高焦炭质量。如气煤的炼焦性比炼焦煤、肥煤差，但膨胀压力小，收缩大，挥发分高。单独炼焦时收缩大，增加焦炭裂纹，减少焦炭结块。但在配煤中，可以降低膨胀压力，增加收缩以顺利推焦，增加化工产品和气体。再比如贫煤粘结性差，单独炼焦时焦炭耐磨性差，但收缩裂纹少。配煤中添加贫煤可以改善焦炭的结块。炼焦煤的炼焦性能最好，但大多数炼焦煤的灰分中硫含量较高。如果在配煤中掺入一些低灰低硫的煤，这一缺点是可以克服的。从上面的例子可以看出，配煤炼焦可以充分发挥各种煤的优势，克服各种煤的缺点，从而生产出高质量的焦炭。要做到这一点，首先要了解各种单一煤的结焦特性。

5.2肥煤肥煤是中等变质程度的煤，挥发分比气煤低，粘结性好。它在加热过程中产生大量胶体，热稳定性好，停留时间长，粘度低，但结焦时收缩大，产生大量横向裂纹。在我国配煤方案中，以肥煤或气肥煤作为基础煤，主要是因为其粘结性好，可以添加更多的粘结性煤，从而生产出质量合格的焦炭。

5.3炼焦煤炼焦煤是中等变质程度的煤，比肥煤高，生成时间长。单独炼焦时，可生成热稳定性好、焦炭强度高、团块大、耐磨性好的胶体，最适合炼制优质焦炭。但是存储容量小，价格高，很难大量使用。配煤中加入炼焦煤以提高焦炭强度。

5.4贫煤变质程度高，挥发分低，加热过程中产生的胶质少，粘度高，收缩小。单独炼焦时，焦炭大，裂纹少，但焦炭的熔化性能差。从外观上看，有颗粒状物质，焦炭耐磨性差。配煤中添加贫煤可以提高焦炭的成型和结焦率。

5.5 1/3焦煤1/3焦煤位于焦煤、肥煤、气煤的中间地带，是一种指标变化范围较小的煤。因此具有相似煤种的性质。其特点是挥发分高，粘结性与质量较好的炼焦煤、气煤相当，但不如肥煤。

5.6弱粘结性煤弱粘结性煤的挥发分与气煤、1/3焦煤、焦煤、肥煤相似，粘结性低于上述煤种。加热过程中产生的胶体质量差，易挥发，对焦炭的强度有不利影响。

不及物动词配煤方案的编制

了解每种单煤的特性，可以尝试做配煤方案。根据上面介绍的混煤指标和各单煤的实际指标，做求和运算是可以的。例如，将以下四种煤混合成合格的二次焦1/3焦煤:水12%，灰分8%，硫0.7%，挥发分33%，G值70，Y值10。肥煤:水分14%，灰分14%，硫1.1%，挥发分30%，G值90，Y值20

1.二次焦指标:灰分≤13.50%，硫含量≤0.80%，M25≥88.0%

2.确定混煤的指标范围:煤的结焦率一般为73 ~ 78%，设定为75%。由于煤的灰分转化为焦炭，混煤的灰分为13.5%×75%=10.12%，混煤的灰分应小于10.13%。煤的硫含量一般为60 ~ 70%，设定为65%，那么如果混煤的硫含量应小于0.92%，则可以根据公式计算出下表中不同要求的焦炭质量，每种单煤的配煤比相差较大。就焦炭强度而言，炼焦煤的配煤比非常重要，弱粘结性煤或非炼焦煤的配煤比也要控制。为避免因煤质波动造成焦炭指标超标，配煤方案的灰硫含量应尽可能低于理论值。例如，上述混煤的灰分只能低于10.13%，实际操作中应尽可能低于9.8%。此外，配煤方案还应注意控制煤的水分，以免影响给煤和捣固作业。

第四章常见问题及处理方法

在实际生产中，焦炭质量经常出现各种问题，其中常见的有以下几种:

首先，焦炭强度下降的原因分析应从以下几个方面考虑:

1、同煤结块和结焦低。可以检查测试指标。如果发现G值和Y值偏低，可以考虑增加炼焦煤或肥煤的比例。

2、配煤比执行正确。可以根据电脑趋势搜索，如有错误立即改正。

3.配比中单煤质量是否有变化。可以找到来煤和煤仓的测试单，调整煤指数波动大的单煤。

4、焦炉温度适宜。改变周转时间很正常，但影响不会很大。如果炉温真的很低，判断推焦过程中是否有烟，通过增加基底气体量使炉温恢复正常。

5、捣固密度符合要求。一般来说，混煤含水量超过13%会造成捣固困难，混煤很难形成饼。此时捣固机会采用多卸煤少捣的方法，保证饼能进入炭化室，但饼的密度会降低。此时，要恢复焦炭强度，只能通过增加炼焦煤和肥煤的比例来改善。

6.可乐是否坏了。现场验证焦炭，一方面可能是焦炭过火造成的，另一方面也可能是配煤造成的，改进方法如上所述。

7、焦炭水分过大。焦炭中的水分过多会导致焦炭表面粘连，从而导致检测错误。滚筒M10偏高，M25偏低。

第二，焦炭破碎且体积小

碎焦和焦燥台上焦粉较多主要有两个原因。