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类系 石油系 石油沥青 原始材料 石油沥青 处理方法概要 工艺名称 丙烷萃取后加入配煤 石油沥青 经分馏、蒸汽尤里卡-住金ASP和KRP 粘结剂代号 PDA 热处理后配加 法 真空裂解处理后配加 日本矿业和日本钢管法 大阪煤气公司CHERR-T法 SRC法 SRC CT AC 煤系 焦油沥青 经热处理后配加 非粘结煤 溶剂加氢裂解处理后配加 煤-石油混合系 煤-石油沥青 溶剂萃取分解处理后配加 九州工业研究所法 大阪煤气公司CHERRY-T法 SP 煤-石油沥青 溶剂萃取分解处理后配加 CP 以上各种改质粘结剂作为强粘结煤的代用品,在配煤炼焦时,都可得到一定的效果。
2.粘结剂的要求 沥青类粘结剂和煤的共碳化研究结果表明:要向堆煤有较好的改质性能,堆改质粘结剂的性质需达到如下要求。
(1)有一定的粘结技能。沥青类粘结剂应有足够的芳香度、适当的相对分子质量才能产生大量的液相,才能具有良好的流动性能,也才能达到改善中间相的生成目的。
(2)粘结剂需有溶剂效能,即粘结剂对煤应有溶剂化作用,这样可以促进可溶物的生成,提高煤的流动度,从而有利于分子重排,使中间相得到改善。溶
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剂效能与粘结剂的分子结构有关,具有组都的芳香度的粘结剂,可以提高溶剂效能。
(3)粘结剂需有适宜的供氢性能,因为具有一定的供氢能力的粘结剂可以去掉煤热解过程中的含氧官能团,使热解产生的游离基被氢饱和,防止炭网发生交联,降低系统的流动性。
3.配入添加剂的效果
(1)改善了焦炭质量,日本某公司以挥发份29.1%、基氏流动度0.36、惰性组分含量60.7%及镜煤平均反射率0.79的略知材料添加了KRP、ASP、CT、PDA等粘结剂后,焦炭强度和反应性都得到了改善。
(2)可替代强粘结煤或增加非粘结煤的用量。日本某厂曾用反射率1.28、C/H为1.36的SRC代替生产中的强粘结煤得到了非常不错的效果
3.3.2添加瘦化剂炼焦
高挥发份、高流动度的没料配入瘦化剂,入配入无烟煤粉、半焦粉时,由于瘦化剂可以媳妇一定数量的煤热解生成的液相物质,使流动度和膨胀度降低,气体产物易于析出,粘结度提高,气孔壁厚,同时减慢了结焦过程的收缩速度,减少了焦炭的裂纹,因可提高焦炭的强度和块度。但胶质体的流动度和膨胀度只能降低到一定限度。否则使粘结性降低,焦炭的耐磨性降低。
当配入瘦化剂时,对瘦化剂的应用应遵循以下原则。
(1)当配煤中挥发份和流动度中等,并且希望耐磨性好,可选用无烟煤粉或挥发份约15%的半焦粉。
(2)当配煤中挥发份的流动度很高,加入瘦化剂以降低配煤的挥发份,减弱气体析出量,增大块度和抗碎强度,一般用焦粉比用瘦煤好。
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(3)若要求降低焦炭的气孔率,提高块度和抗碎强度,还希望降低焦炭的灰分、反应性,可选用延迟焦粉。
选择瘦化剂还要根据资源、经济等条件综合考虑,瘦化剂也可以混合使用,也可配适量的粘结剂调整正装炉煤的粘结性。注意瘦化剂均应单独细粉碎,以防混合过程形成焦炭的裂纹中心。
第四章 结焦速度、闷炉与干熄焦
4.1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%。
4.2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。
在回收热量的同时,可减少大量熄焦水,消除含有焦粉的水汽和有害气体对附近构筑物和设备的服饰,从而改善了环境。
干法熄焦还避免了湿法熄焦是水对红焦的剧冷作用,故有利于提高焦炭质量的提高,也可适当提高配合煤中气煤或弱粘结煤的配比。
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干熄焦与湿法焦对比、干熄焦的焦炭M40可提高3%~8%,M10降低0.3%~0.8%,焦炭反应必降低,粒度均匀。进而改善了高炉炼铁技术经济标(焦比降低2%,产量提高1%),提高了钢铁企业的市场竞争力。
总之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。
第五章 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。
低水分熄焦工艺适合于采用一点定位熄焦车。一点定位熄焦车的有点在于焦炭在熄焦车厢内的分布和焦炭表面的轮廓对每炉焦炭都是一样的,这样可以通过调节熄焦水的流量及其分布获得含水量更低的焦炭。低水分熄焦工艺已成功的将一点定位熄焦车内厚度高达2.4M的焦炭层均匀熄灭,并将熄焦后的焦炭水分控制在2%以下,常规的喷洒熄焦工艺对于较厚的焦炭层不可能达到这样的效果。
低水分熄焦工艺在熄焦过程中,焦炭处于沸腾状态,因而对焦炭具有一定的整粒作用。在熄焦末期,焦炭层表面几乎是水平的。
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低水分熄焦工艺特别适用于原有湿熄焦系统的改造。经特殊设计的喷嘴可按最适合原有熄焦塔的方式排列。管道系统由标准管道及管件构成,可安装在原有熄焦塔内。在采用一点定位熄焦车右困难的情况下,也可沿用传统的多点定位熄焦车,但获得的焦炭水分将比一点定位熄焦车略高约0.5%。
低水分熄焦可使焦炭水份降低(在2%~4%)、稳定,粒度均匀,裂纹减少,实现提高焦炭质量。现在比较成熟的工艺有,德国的稳定熄焦和美钢联的低水分熄焦工艺。我国莱钢、武钢邯钢和鞍钢等企业已引用。
第六章 煤预热工艺
装炉煤在装炉前用气体载热体或固体载热体将煤预先加热到150-250℃后, 再装入炼焦炉中炼焦,称为预热煤炼焦。预热 煤炼焦,可以扩大炼焦煤源,增加气煤用量,改善焦炭质量,提高焦炉的生产能力,减轻环境污染。
6.1预热煤炼焦的效果
(1)增加气煤用量、改善焦炭质量 预热煤炼焦所得焦炭与同一煤料的湿煤炼焦相比,预热煤装炉后,炭化室内煤料的堆密度比装湿煤湿的堆密度提高10%-13%,而且沿炭化室高度方向煤料的堆密度变化不大,这就使沿焦饼高度方向的焦炭物理力学性能如气孔率、强度、块度等得到了显著改善。另外,在200-550℃左右的温度范围内,预热煤的加热速度比装湿煤湿快,这样可以显著改善粘结性,炼出高质量的焦炭。预热时,煤中部分不稳定的有机硫发生分解,使焦炭质量含硫量降低。而且当装炉煤中结焦性交叉的高挥发份的配比高时,改善的幅度更大.
(2)增大焦炉的生产能力 由于预热煤炼焦的周期缩短,装入炭化室内的煤量增多,所以焦炉的生产能力显著提高,一般能提高20%-25%。在相同燃烧室温度下,湿煤炼焦的结焦时间为18.5H,预热到250℃的煤结焦时间可缩至12.5H,预热到200℃可缩至15H,记焦炉生产能力可提高20%-30%,如预热煤装炉使堆密度提高10%-12%,则焦炉生产能力一般可提高30%-40%。
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