本發(fā)明屬于煉焦配煤技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高比例配入長焰煤生產(chǎn)高強度、高反應(yīng)性氣化焦的煉焦配煤方法。
背景技術(shù)：
我國低階煤儲量豐富，但在開采過程中低階粉煤的產(chǎn)量很大，多數(shù)用于燃燒發(fā)電，能源利用效率低下。另外低階煤揮發(fā)分產(chǎn)率高，可生產(chǎn)大量高附加值油氣品，因此實現(xiàn)低階粉煤的高效利用是可行的。近幾年，受自身技術(shù)水平、過剩產(chǎn)能及下游市場影響，焦化行業(yè)面臨困境，焦?fàn)t大量滯用，如何充分利用過剩的焦化產(chǎn)能，實現(xiàn)現(xiàn)有焦化設(shè)備和煤炭資源的有效利用是亟待解決的問題。另一方面，通過煤炭熱解、氣化的分級轉(zhuǎn)化和集成可明顯提高系統(tǒng)能效和經(jīng)濟效益，成為煤炭高效轉(zhuǎn)化的優(yōu)勢途徑之一。將低階煤配煤后煉焦、制備固定床氣化爐用氣化焦，可利用焦化行業(yè)滯用的冶金焦?fàn)t和化產(chǎn)裝置回收煤中高附加值油氣產(chǎn)品，實現(xiàn)煤炭分級轉(zhuǎn)化和梯級利用的同時，生產(chǎn)清潔的塊狀氣化焦，可解決固定床氣化遇到的塊煤資源短缺、含酚廢水處理難題。因此，低階煤配煤煉焦生產(chǎn)氣化焦具有一定的現(xiàn)實意義。
我國的煉焦煤資源短缺，因此在配煤煉焦生產(chǎn)氣化焦時，煉焦煤需盡量少配，大量配入低階煤用于生產(chǎn)氣化焦。目前采用添加粘結(jié)劑和型煤制氣化焦工藝較為普遍，但需要對現(xiàn)有的煉焦設(shè)備和煉焦制度做大幅度調(diào)整，而且對煉焦系統(tǒng)中化產(chǎn)回收單元的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種在現(xiàn)有的煉焦條件下，生產(chǎn)高強度、高反應(yīng)性的高比例配入長焰煤生產(chǎn)高強度高反應(yīng)性氣化焦的方法。
本發(fā)明是針對煉焦煤配入量減少并且高比例配入長焰煤后會引起焦炭強度大幅度下降問題，在現(xiàn)有的煉焦條件下，通過調(diào)節(jié)長焰煤、氣煤和肥煤的配比和粒徑分布，經(jīng)過搗固增加堆密度，通過簡單的方法實現(xiàn)高低階煤配入量、低煉焦煤配入量、高氣化焦強度、高反應(yīng)性，大幅度降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)能源和資源的有效整合。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明的方法，包括如下步驟：
(1)、依據(jù)國標(biāo)方法，測定長焰煤、氣煤、肥煤的膠質(zhì)層厚度y值；
(2)、按照單種煤y值的加和性，先擬定配合煤y值大于10時單種煤的配比；再調(diào)節(jié)其數(shù)值限于下列范圍內(nèi)：按重量百分比計，長焰煤、氣煤、肥煤的配比范圍為40-50：25-35：20-25；
(3)、單種煤分別進行粉碎，按重量百分比計，肥煤的粉碎細(xì)度<0.2mm占90％以上，氣煤和長焰煤細(xì)度2-3mm均占40％以上；
(4)、將不同粒度的煤種進行混合，確保入爐煤細(xì)度<3mm占90wt％以上，并添加水分9-11wt％；
(5)、混合均勻后，將配合煤進行搗固，搗固后堆密度大于0.95g/cm3；
(6)、然后推入焦?fàn)t中，以升溫速率3-5℃/min升到溫度大于900℃的煉焦溫度，恒溫0.5-1小時后，推出焦?fàn)t冷卻至室溫，得到氣化焦。
本發(fā)明的氣化焦依據(jù)國標(biāo)《gb/t2006-2008》測定m25和m10強度指標(biāo)，依據(jù)國標(biāo)《gb/t4000-2008》測定反應(yīng)性指標(biāo)cri。
傳統(tǒng)配煤煉焦生產(chǎn)冶金焦的方法中，需大量配入煉焦煤，其成焦機理主要為膠質(zhì)層重疊原理和表面結(jié)合原理，為保證粘結(jié)煤產(chǎn)生的膠質(zhì)層具有強的粘結(jié)性，一般認(rèn)同活性組分粗粉碎、惰性組分細(xì)粉碎原則(即粘結(jié)煤粗粉碎，不粘煤細(xì)粉碎)，可達(dá)到膠質(zhì)層包裹惰性顆粒并提高焦炭強度的目的。然而，當(dāng)進行配煤煉焦生產(chǎn)氣化焦時，將強粘煤細(xì)粉碎后，可提高強粘煤顆粒分散性，使其在炭化過程中體現(xiàn)顆粒表面結(jié)合的成焦機理，減弱膠質(zhì)層重疊機率；將弱粘煤粗粉碎的目的有二：一是保持一定的粗顆粒比例，可提高顆粒之間的機械嚙合作用，二是弱粘煤粗顆粒的粘結(jié)性高于細(xì)顆粒，如果顆粒粉碎過細(xì)則分散性過高，由于其粘結(jié)性較弱，表現(xiàn)出的表面結(jié)合力較弱，粘合的顆粒很容易脫落，致使焦炭強度大幅度降低；控制不粘煤的粗、細(xì)顆粒比例，一方面是不粘煤粗顆粒與弱粘煤粗顆粒形成較強的機械嚙合力，而少量的強粘煤細(xì)粉充當(dāng)二者之間的粘合劑，進一步提高機械嚙合力，另一方面是不粘煤細(xì)顆粒適當(dāng)配入可填充粗顆粒之間的空隙，提高整體堆密度。另外，適當(dāng)?shù)募?xì)顆粒比例會分散消耗膠質(zhì)層，從而降低膨脹壓力，利于推焦。因此，通過調(diào)節(jié)長焰煤(不粘煤)、氣煤(弱粘煤)和肥煤(強粘煤)的粒級級配關(guān)系，采用搗固煉焦工藝，可實現(xiàn)高比例配入長焰煤生產(chǎn)高強度、高反應(yīng)性氣化焦的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢及創(chuàng)新點：
1、利用y值指導(dǎo)確定配合煤中各單種煤的配入比例范圍；
2、長焰煤配入比例40-50％，肥煤配入比例低于25％，可采用現(xiàn)有的搗固煉焦工藝技術(shù)生產(chǎn)氣化焦，不需要對焦?fàn)t設(shè)備及煉焦制度做大幅度修改，擴大焦?fàn)t的生產(chǎn)靈活性，并實現(xiàn)煤的分級轉(zhuǎn)化和梯級科學(xué)高值利用；
3、不同于冶金焦生產(chǎn)的粒級級配方法，即長焰煤及氣煤2-3mm粒級所占比例均大于40％，肥煤<0.2mm粒級占90％以上。
4、本發(fā)明氣化焦的抗碎強度m25>90％，耐磨強度m10<10％，二氧化碳反應(yīng)性cri>60％，可以完全滿足固定床氣化爐的生產(chǎn)要求。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明所用的不粘煤、弱粘煤、強粘煤不局限于下述實施例。
實施例1：
(1)、依據(jù)國標(biāo)方法，測定神木長焰煤(smc)、烏海氣煤(qm-1)、太原肥煤(fm-1)的膠質(zhì)層厚度分別為0、11、32；
(2)、按照單種煤y值的加和性，先擬定配合煤y值大于10時單種煤的配比；再調(diào)節(jié)其數(shù)值限于下列范圍內(nèi)：按重量百分比計，長焰煤、氣煤、肥煤的配比配入量分別為40wt％、35wt％、25wt％；
(3)、單種煤分別進行粉碎，按重量百分比計，smc的粒徑分布為<1mm比例25％，1-2mm比例25％，2-3mm比例50％；qm-1的粒徑分布為<1mm比例15％，1-2mm比例30％，2-3mm比例55％。fm-1的粒徑分布為<0.2mm比例90％以上
(4)、將不同粒度的煤種進行混合，并添加水分10wt％；
(5)、混合均勻后，將配合煤進行搗固，搗固后干基堆密度為1.05g/cm3；
(6)、然后推入焦?fàn)t中，以升溫速率3℃/min升到溫度為900℃的煉焦溫度，恒溫0.5小時后，推出焦?fàn)t冷卻至室溫，得到氣化焦。其配合煤y值、焦炭強度和反應(yīng)性指標(biāo)如表1所示。
實施例2：
本實施例采用的平朔長焰煤(psc)、烏海氣煤(qm-1)、烏海肥煤(fm-2)的膠質(zhì)層厚度分別為0、11、33，其配入量分別為40wt％、35wt％、25wt％。psc的粒徑分布為<1mm比例25％，1-2mm比例25％，2-3mm比例50％；qm-1的粒徑分布為<1mm比例15％，1-2mm比例30％，2-3mm比例55％。fm-2的粒徑分布為<0.2mm比例90％以上。煉焦溫度為950℃，恒溫時間0.5小時，干基堆密度為1.00g/cm3，升溫速率5℃/min，水分添加量9wt％。其配合煤y值、焦炭強度和反應(yīng)性指標(biāo)如表1所示。其余同實施例1。
實施例3：
本實施例采用的神木長焰煤(smc)、神木氣煤(qm-2)、烏海肥煤(fm-2)的膠質(zhì)層厚度分別為0、12、33，其配入量分別為40wt％、35wt％、25wt％。smc的粒徑分布為<1mm比例25％，1-2mm比例25％，2-3mm比例50％；qm-2的粒徑分布為<1mm比例15％，1-2mm比例30％，2-3mm比例55％。fm-2的粒徑分布為<0.2mm比例90％以上。煉焦溫度為950℃，恒溫時間1小時，干基堆密度為0.95g/cm3，升溫速率4℃/min，水分添加量11wt％。其配合煤y值、焦炭強度和反應(yīng)性指標(biāo)如表1所示。其余同實施例1。
實施例4：
本實施例采用的神木長焰煤(smc)、神木氣煤(qm-2)、太原肥煤(fm-1)的膠質(zhì)層厚度分別為0、12、32，其配入量分別為45wt％、30wt％、25wt％。smc的粒徑分布為<1mm比例25％，2-3mm比例75％；qm-2的粒徑分布為1-2mm比例30％，2-3mm比例70％。fm-1的粒徑分布為<0.2mm比例90％以上。煉焦溫度為900℃，恒溫時間1小時，干基堆密度為1.05g/cm3，升溫速率3℃/min，水分添加量10wt％。其配合煤y值、焦炭強度和反應(yīng)性指標(biāo)如表1所示。其余同實施例1。
實施例5：
本實施例采用的平朔長焰煤(psc)、神木氣煤(qm-2)、烏海肥煤(fm-2)的膠質(zhì)層厚度分別為0、12、33，其配入量分別為45wt％、35wt％、20wt％。psc的粒徑分布為<1mm比例20％，1-2mm比例25％，2-3mm比例55％；qm-2的粒徑分布為1-2mm比例25％，2-3mm比例75％。fm-2的粒徑分布為<0.2mm比例90％以上。煉焦溫度為950℃，恒溫時間0.5小時，干基堆密度為1.00g/cm3，升溫速率5℃/min，水分添加量10wt％。其配合煤y值、焦炭強度和反應(yīng)性指標(biāo)如表1所示。其余同實施例1。
實施例6：
本實施例采用的神木長焰煤(smc)、烏海氣煤(qm-1)、太原肥煤(fm-1)的膠質(zhì)層厚度分別為0、11、32，其配入量分別為50wt％、25wt％、25wt％。psc的粒徑分布為<1mm比例30％，1-2mm比例30％，2-3mm比例40％；qm-1的粒徑分布為2-3mm比例100％。fm-1的粒徑分布為<0.2mm比例90％以上。煉焦溫度為950℃，恒溫時間1小時，干基堆密度為1.05g/cm3，升溫速率4℃/min，水分添加量10wt％。其配合煤y值、焦炭強度和反應(yīng)性指標(biāo)如表1所示。其余同實施例1。
表1不同煉焦條件和配煤方案下的氣化焦強度