辽宁科技大学本科生毕业论文 第11页 1.5.3 国外关于炼焦煤膨胀压力的研究进展
日本通过对高膨胀性煤的选择性粉碎对焦饼膨胀压力的影响进行了研究，在长时间的工业性实验中，证实了高膨胀性煤的粉碎增加了胶质层的透气性，能够降低膨胀压力和推焦过程中的最大功率电流[33]，因此可以通过高膨胀性煤的选择性粉碎来减少焦饼膨胀压力和延长焦炉使用寿命。Nakagawa等[34]研究者通过对一个已使用26年的炭化室整体翻修前后来测量炭化室结焦过程中的结焦压力和炉墙位移之间的关系，研究表明塑性层的内部煤气压力在焦饼中心时达到最大值，炉墙位移与焦饼中心塑性层内的煤气压力呈正线性关系，维修前的炭化室最大煤气压力位移大于维修后的炭化室，并根据维修前后炭化室塑料层中煤气压力的比较调整了最大推焦电流，综合得出的结论是炭化室内由于结焦压力产生的炉墙位移极大的影响了最大推焦电流。
Melendi等[35]研究者研究了混合塑料废弃物对煤的热塑性、结焦过程产生的压力和所得焦炭质量的关系，实验发现配合煤的基式流动度的减少与废弃物中的聚烯烃的总量有关，热塑性塑料增加了结焦过程中施加给炉墙的压力，焦炭质量稳定甚至有所改善；而当芳香族聚合物如PS(聚苯乙烯)和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的比例增加而聚烯烃减少时，结焦压力降低。因此，合理控制废料中的芳香聚合物(如PS和PET)的量是非常关键的，不仅有利于控制基氏流动度和结焦压力，而且同时也避免焦炭质量恶化。聚烯烃在塑料废弃物中的量低于65％时，是一个安全的结焦压力值。结焦压力取决于炼焦煤的煤质性质、工艺条件(煤料粒度，水分含量，堆密度)、炭化室的结构特性、加热制度和结焦时间，根据焦炉的工艺和技术为每个炼焦炉评估和建立了所允许的最大压力值，一般炉墙的极限负荷为7KPa。
1.6 开展本课题的渊源、意义及创新点
在炼焦生产中，有可能因施加于焦炉炉墙上的膨胀压力过高而对焦炉构成危险。因焦炉炉墙、炉顶及炉底的传热而使处于塑性状态的煤料形成一个封闭管状层或封闭包层，且随炭化过程的进行，逐渐向焦炉中心移动。焦炉装料后膨胀压力很快提高，达到一个平缓的极大值，然后逐渐下降，直到两侧的胶质层在焦炉
11
辽宁科技大学本科生毕业论文 第12页 中心汇合。接着，随胶质层凝合，膨胀压力再次提高, 并达到一个陡峭的最大值。最后, 随着煤料在焦炉中心固化，膨胀压力再次下降。在出现第二个膨胀压力峰的同时，焦炉中心探头将膨胀压力的峰值记录下来。自从蜂房式焦炉消亡并被长孔式焦炉取代以来，过高膨胀压力的产生以及与之相关的炉墙损坏和推焦困难等问题便经常成为研究主题。其目的是加深理解煤的性质对膨胀压力影响，开发出能确定煤产生过高膨胀压力的可靠实验方法。其中，移动炉墙焦炉是唯一能够被普遍接受的试验设备，有各种结构形式，是目前选择配煤炼焦方案的关键手段。然而，它也有明显的缺陷，如用煤量较大，结焦时间也较长。此外，往往需要做重复实验。因此，规模更小一些的实验就会有优势，即使仅仅将其作为初步分类试验以排除一些几乎不产生膨胀压力的煤种。
本课题是对捣固炼焦原料煤在结焦过程中膨胀压力产生机理及其影响因素进行研究，其对指导炼焦生产以及延长焦炉炉体寿命具有重要意义。对不同的煤种的原料煤及配合煤膨胀压力、黏结性的研究可以有效地指导及合理利用煤炭资源，特别是解决原料煤在捣固炼焦过程中压力的变化具有创新性。
12
辽宁科技大学本科生毕业论文 第13页
2 实验部分
2.1实验用煤
本文研究了5种1/3焦煤、4种肥煤、5种焦煤、1种瘦煤，煤质常规指标如表2.1表2.2示，配合煤的煤质常规指标如表2.3和2.4所示。
表2.1 单种煤煤质分析数据
煤种 东兴 元达 新建 新一 场地 恒兴 镇城底 龙湖 马兰 金山 龙焦 滴道 屯兰 富强 张台子
Mad/% 1.46 1.27 3.16 0.67 0.92 0.76 0.68 0.12 0.64 0.85 0.92 1.56 0.39 0.63
Aad/% 8.27 9.73 7.05 10.26 10.40 9.74 9.13 9.11 12.88 9.78 10.17 9.40 9.08 10.32
Vdaf/% 36.20 28.44 32.61 34.18 27.04 31.67 25.80 27.59 29.58 27.07 25.06 28.22 20.20 24.31
G 88 87 96 100 72 100 92 98 91 96 82 91 76 85
b/% 30.8 34.7 125.3 42.1 20.8 195.3 210.3 140.2 110.5 101.2 11.5 60.5 11.4 18.4
Y/mm 18.4 19.1 18.4 14.8 14.1 23.6 17.3 20.5 20.7 16.9 14.8 14.2 11.0 12.0
0.99 10.09 15.78
—— 仅收缩 5.0
13
辽宁科技大学本科生毕业论文 第14页
表2.2 单种煤基氏流动度
煤种 东兴 元达 新建 新一 场地 恒兴 镇城底 龙湖 马兰 金山 龙焦 滴道 屯兰 富强
IST/℃ 417 429 419 423 434 402 419 423 393 424 429 434 455 429
MFT/℃ 449 460 464 454 466 460 468 468 465 470 462 473 486 462
LFT/℃ 478 487 497 484 490 499 507 499 510 499 488 498 510 491
ST/℃ 481 492 503 490 500 502 513 502 516 509 498 507 516 498
PR/℃ 61 58 78 61 56 96 88 76 117 75 59 64 55 62
MF/ddpm 984.6 89.0 8822.9 509.5 45.0 8780.5 2617.7 1539.3 29316.6 799.3 165.5 109.1 93.0 154.4
logMF 2.99 1.95 3.95 2.71 1.65 3.94 3.42 3.19 4.47 2.90 2.22 2.04 1.97 2.19
表2.3配合煤煤质常规指标
方案号 111D 112D 113D 114D 115D 116D 117D 118D 119D 120D
Mad/% 0.85 0.89 0.89 1.14 1.13 0.90 7.25 3.27 4.06 1.89
Aad/% 9.61 10.22 9.52 9.41 9.06 9.01 9.54 9.40 9.45 9.62
Vdaf/% 29.18 28.43 29.91 29.09 28.21 28.74 29.66 30.80 30.88 30.05
G 92 89 90 81 88 92 89 88 87 80
b/% 78.6 57.1 68.9 24.8 44.8 69.5 78.8 80.1 79.6 15.5
Y/mm 13.7 17.3 16.6 14.2 15.8 15.8 17.1 17.5 19.7 14.0
14
辽宁科技大学本科生毕业论文 第15页
表2.4配合煤煤基氏流动度
方案号 111D 112D 113D 114D 115D 116D 117D 118D 119D 120D
IST/℃ 428 434 431 442 479 427 423 360 428 431
MFT/℃ 466 468 467 462 484 466 469 406 464 466
LFT/℃ 499 495 494 483 500 495 495 491 495 493
ST/℃ 505 504 499 495 510 501 501 492 501 502
PR/℃ 71 61 64 41 21 68 72 131 67 62
MF/ddpm 573.3 249.7 167.3 9.6 313.5 477.4 529.2 606 333.6 179.3
logMF 2.76 2.40 2.22 0.98 2.50 2.68 2.72 2.78 2.52 2.25
2.2煤样的煤质分析指标
煤样的煤质分析指标见表2.5
表2.5煤样煤质分析指标
编号
分析项目名称 内水分Mad 灰分Aad 挥发分Vdaf 粘结指数G 胶质层指数Y 奥亚膨胀度b
应用标准 GB/T 212-2008 GB/T 212-2008 GB/T 212-2008 GB/T 5447-1997 GB/T 479-2000 GB/T 5450-1997
1 2 3 4 5 6
15