焦會強(qiáng)

摘要：高爐大型化的不斷發(fā)展與富氧噴煤科技的日益升級，要求全面改善焦炭的質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)高爐的穩(wěn)步、優(yōu)良運(yùn)轉(zhuǎn)，所用焦炭的塊度應(yīng)滿足要求，熱態(tài)性能要突出。筆者將以焦炭質(zhì)量為研究對象，探討裝爐煤堆密度對其產(chǎn)生的具體影響。

關(guān)鍵詞：裝爐煤堆密度；焦炭質(zhì)量；影響

對焦炭而言，影響其結(jié)焦性的因素較多，除和煤干蒸餾環(huán)節(jié)形成的膠質(zhì)體的實(shí)際質(zhì)量存在關(guān)聯(lián)外，黏結(jié)成焦環(huán)節(jié)的煤粒間距也會對焦炭的結(jié)焦性產(chǎn)生影響。因此，可利用裝爐煤堆密度調(diào)整來強(qiáng)化結(jié)焦性能，進(jìn)而提升焦炭的質(zhì)量。

1裝爐煤堆密度在焦炭質(zhì)量中的具體影響

裝爐煤堆密度也被稱作煤的散密度，主要指代焦?fàn)t碳化室中單位體積裝煤實(shí)際質(zhì)量。若裝爐煤堆密度有所提升，則各煤粒將緊密接觸，熱解環(huán)節(jié)形成的氣相產(chǎn)物將面臨較大的逸出阻力，增加膠質(zhì)體自身的膨脹壓力。若煤粒軟化膨脹擴(kuò)大的體積超出煤粒間空隙，則會拓展各個(gè)煤粒的實(shí)際接觸面積，讓煤粒變得更加緊密，增強(qiáng)焦炭的強(qiáng)度。另外，提升裝爐煤堆密度可促進(jìn)界面位置的煤粒反應(yīng)，致使熱解析小分子有效縮合，形成液相物質(zhì)，具有不易揮發(fā)性，提升焦炭的黏結(jié)性。若從氣孔結(jié)構(gòu)角度來說，堆密度的提升改變了逸出阻力，致使熱解氣體無法輕易散出，降低煤炭氣孔率，縮減表面積，削弱焦炭的反應(yīng)性。由此可知，提升裝爐煤堆密度能夠改善焦炭質(zhì)量。

2提升裝爐煤堆密度，改善焦炭質(zhì)量

2.1減少裝爐煤的水分

利用載熱介質(zhì)換熱，可有效蒸發(fā)煤料內(nèi)部的水分，使其滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，煤調(diào)濕以及煤預(yù)熱最為常用。待煤料水分有所下降后，其表面張力所產(chǎn)生的作用也會降低，減小滑動影響，讓煤料進(jìn)一步接觸，促進(jìn)堆密度的提升，并順著碳化室高度不斷減小，控制煉焦工序中因上下堆密度存在差異而引發(fā)質(zhì)量下降問題。通過有關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于含水1%干煤與含水12%濕煤而言，前者的堆密度較大，而含水6%干煤以及含水12%濕煤在堆密度方面并不存在顯著差異。這是因?yàn)樗制邥r(shí)，經(jīng)由上層煤料自身重力的作用，使得堆密度與水分呈現(xiàn)正相關(guān)，水的表面張力僅僅是次要因素。某些探索活動還指出，對于不同煤種，當(dāng)預(yù)熱溫度日漸提升時(shí)，相應(yīng)的堆密度會表現(xiàn)出近似等同的變化，溫度達(dá)到200℃時(shí)，水分大約為2%，在這一狀態(tài)下，堆密度最大，若繼續(xù)提升溫度，則堆密度提高幅度將不會十分明顯，有時(shí)還會有所下降。另外，預(yù)熱溫度不允許偏高，當(dāng)上升至煤熱解溫度將可能產(chǎn)生許多氣體，導(dǎo)致煤粒軟化，制約堆密度的提升。

2.2對裝爐煤進(jìn)行物理壓實(shí)

利用物理壓實(shí)可提升裝爐煤堆密度，主要包含搗固煉焦與配型煤這兩種技術(shù)。其中搗固煉焦指代在正式入爐之前，借助搗固機(jī)對配合煤進(jìn)行搗實(shí)操作，使其變成煤餅，再從機(jī)側(cè)著手將其推向碳化室，開展煉焦工藝，經(jīng)由搗固操作后，堆密度有所提高，因該技術(shù)具有一定局限性，主要將其應(yīng)用在小型焦?fàn)t中；配型煤煉焦指代在部分煤料中添加粘結(jié)劑，通過壓制，變成型煤，將其與散煤以適宜比例混合推入碳化室進(jìn)行煉焦，該技術(shù)產(chǎn)生的型煤密度與散煤相比，其密度顯著提升。

經(jīng)由物理壓實(shí)操作，裝爐煤堆密度有所提升，在煉焦環(huán)節(jié)，膠質(zhì)體自身的膨脹壓力顯著提升，可促進(jìn)焦炭粘結(jié)性的提升，降低氣孔率，減小比表面積，優(yōu)化焦炭氣孔的基本結(jié)構(gòu)，改善冷態(tài)強(qiáng)度，增強(qiáng)熱態(tài)強(qiáng)度。因搗固煉焦與配型煤煉焦可改善裝爐煤堆密度，在煉焦煤固定的條件下，可加大弱黏性煤的實(shí)際配入量、提高非煉焦煤配入，拓展煤源選擇領(lǐng)域，節(jié)省優(yōu)質(zhì)資源。在我國，因氣煤灰分含量主要為5%左右，優(yōu)質(zhì)煉焦煤內(nèi)部的灰分含量偏高，由此可知，多配氣煤能夠縮減焦炭灰分，優(yōu)化焦炭質(zhì)量。

2.3改變煤料粉碎粒度

改變煤料粉碎粒度是一種裝爐煤堆密度調(diào)控手段，主要選擇頂裝煤料內(nèi)部的焦?fàn)t煤料，將其細(xì)度大約調(diào)控在80%；實(shí)施搗固煉焦，能夠增加煤料細(xì)度，使其提升至90%左右，促進(jìn)煤粒接觸，改善結(jié)焦性能。由于煤料細(xì)度以及粒度分布將會影響焦炭質(zhì)量，若煤料粒度偏大，則煤粒間空隙隨之變大，致使堆密度變小、降低配合煤自身的均勻性、縮減膠質(zhì)體，干擾焦炭質(zhì)量；若煤料粒度偏小，將會提高裝爐難度，致使熱解過程形成的液相產(chǎn)物無法完全浸潤顆粒表層，煤料自身的熱解氣體非常易分解析出，縮短結(jié)合時(shí)間，阻礙液相產(chǎn)物生成，降低焦炭質(zhì)量。

進(jìn)入新世紀(jì)后，人們開始大力研究大型焦?fàn)t，具有微粉成型、高效加熱等基本特性，可優(yōu)化煤料預(yù)處理，進(jìn)而獲得適宜的膨脹壓力，提高弱粘煤以及不黏煤的實(shí)際配入，拓展用煤范圍。這一技術(shù)已應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)活動中，利用煤高效預(yù)熱，借助粉煤壓塊來調(diào)整堆密度，當(dāng)弱粘煤配比超出一半，焦炭質(zhì)量依然有提高，其焦炭強(qiáng)度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)焦?fàn)t。

3結(jié)語

裝爐煤堆密度與焦炭質(zhì)量密切相關(guān)，提升裝爐煤堆密度能夠顯著改善焦炭質(zhì)量，這將成為當(dāng)下乃至未來的主要研究領(lǐng)域。煉焦行業(yè)具有耗能高、排放量大的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與資源的永久利用，我們應(yīng)不斷降低能源消耗，控制環(huán)境破壞，增加用煤的選擇。