常规配煤炼焦技术是以气煤、肥煤、焦煤和瘦煤4种煤为基础煤按照一定比例配合确定的,要求配合煤要有足够的戮结性和结焦性。由于优质炼焦煤资源的短缺和分布不平衡以及高炉大型化对焦炭质量的要求更高,因而开发了各种炼焦新技术,其中包括煤预热、捣固、配型煤、配添加剂、干燥、干法熄焦等。采用上述炼焦新技术可多配入高挥发分弱黏结煤或配入以往认为不能炼焦的煤种,生产出符合要求的焦炭,从而节约了宝贵的优质炼焦煤资源,扩大了炼焦煤资源及其合理利用。上述炼焦新技术除干法熄焦外均是在装炉前进行的,因此也称为炼焦煤料的新型预处理技术。
1.煤预热炼焦技术
煤预热炼焦技术是将装炉煤在惰性气体热载体中快速加热到150~250℃,热煤装炉的一种炼焦技术。煤料入炭化室后,其堆密度比湿煤高10%~ 15%,由于装炉煤的升温速度加快,塑性温度间隔增宽,改善了煤料的塑性,装炉煤的膨胀压力增大。因此,该技术适用于膨胀压力较弱的高挥发分煤料。
2.捣固炼焦技术
捣固炼焦技术是将配合煤在捣固机内捣固成煤饼后,推入炭化室内炼焦的技术措施。煤料经过捣固后,由于煤粒间的距离缩小,堆积相对密度提高,由散装法的0.75~0.85 t/m 3 提高到捣固法(湿基)的1.05~1.15 t/m 3 。该技术可以使入炉煤料粒间所需填充液态产物的数量相对减少,热解气体产物不易逸出,并增加胶质体的不透气性和膨胀压力,可以达到改善煤料结焦性能和提高焦炭质量的目的。
捣固炼焦工艺比较简单,只需增加一个捣固、推焦装煤联合机。工艺流程主要由粉碎、配合、捣固、装炉炼焦等工序组成。粉碎好的煤料,按预先安排好的配比充分混合均匀后,经捣固装人炉中。为了使煤料能够捣固成型,煤料的水分要保持在9%~ 11%。当水分偏低时,需在制备过程中适当喷水。煤料的粉碎细度(<3 mm粒级含量)要求达到90%以上。为了提高煤料的粉碎细度,往往需要进行两次粉碎。对挥发分较高的捣固煤料,一般需要配一定比例的瘦化剂。如焦粉、石油焦粉和无烟煤粉等。瘦化剂经单独细磨处理后与煤配合。焦粉用作瘦化剂时,如水分偏大,还要先进行干燥。
3.配型煤炼焦技术
配型煤工艺是将一部分装炉煤在装人焦炉前配人勃结剂加压成型块,然后与散状装炉煤按比例混合后装炉的一种特殊技术措施。配型煤工艺能改善焦炭质量和减少强勃结性煤的配用量。这是因为:
(1)型煤内部煤粒接触紧密,在炼焦过程中促进了勃结组分和非猫结组分的结合,从而改善了煤的结焦性。
(2)型煤与粉煤混合炼焦时,在软化熔融阶段,型煤本身体积膨胀,产生大量气体压缩周围粉煤,其膨胀压力较散状煤料显著提高,使煤粒间的接触更加紧密,形成结构坚实的焦炭。
(3)配型煤的炼焦煤料,散密度高,炼焦过程中半焦收缩小,因而焦炭裂纹少。
(4)装炉煤成型时添加了一定量的黏结剂,改善了黏结性能,提高了焦的强度指标。
4.配添加剂炼焦技术
配添加物工艺是在装炉煤中配人适量的勃结剂和抗裂剂等非煤添加物,以改善其结焦性的一种特殊技术措施。
配黏结剂工艺适用于低流动度的弱黏结性煤料,有改善焦炭机械强度和焦炭反应性的功效。常用的配煤黏结剂为煤焦油、煤焦油沥青、石油沥青、煤和石油煤混合黏结剂、溶剂精制煤以及煤的液化和萃取产物等。配黏结剂工艺的技术要点是:选用适宜的黏结剂(可同时配用几种薪结剂),确定最优化配用量和采用可靠的配匀方法。
配抗裂剂工艺适用于高流动度的高挥发分煤料,可增大焦炭块度、提高焦炭机械强度、改善焦炭气孔结构。常用的配煤抗裂剂有焦粉、半焦粉、延迟焦、无烟煤粉等含碳惰性物。配抗裂剂工艺的技术要求是:选用适宜的抗裂剂,确定最优化粒度与配用量,采用可靠的配合方法。
配黏结剂工艺和配抗裂剂工艺也可同时并用,相辅相成,例如在炼制优质铸造焦时,必须配入足够数量的低灰、低硫石油焦等抗裂剂,同时配入数量匹配的黏结剂,才能使铸造焦达到块度大、强度高、灰分低、硫分低、气孔率低,反应性低等全面优质指标。
5.干法熄焦技术
干法熄焦技术是采用惰性气体熄灭赤热焦炭的熄焦方法。以惰性气体冷却红焦,吸收了红焦热量的惰性气体作为二次能源,在热交换设备(通常是余热锅炉)中给出热量而重新变冷,冷的惰性气体再去冷却红焦。
与湿熄焦相比,干熄后的焦炭机械强度、耐磨性、筛分组成、反应后强度均有明显提高,反应性降低,并且干法熄焦回收了大量的热量。