配煤炼焦基础知识.docx
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1、配煤炼焦基础知识目录目录1L煤的基础知识21.1. 形成21.2. 煤的分类31.2.1. 腐植煤31.2.2. 腐植煤的分类31.2.3. 烟煤的分类41.2.4. 中国煤炭分类41.2.5. 烟煤的工艺性质81.3. 煤的元素组成82 .焦炭的基础知识92.1. 焦炭的基本概念92.1.1. 焦炭的定义92.1.2. 焦炭的物理机械性质102.2. 焦炭生产工艺流程:112.3. 煤的热解过程:112.4. 煤的结焦机理123 .配煤炼焦基础知识133.1. 配煤炼焦的定义133.2. 配煤炼焦的优点133.3. 配煤的基本原则:133.4. 配合煤的质量要求143.4.1. 配合煤指标范
2、围143.4.2. 月巴煤143.4.3. 焦煤143.4.4. 瘦煤153.4.5. 1/3焦煤153.5. 弱粘煤153.6. 配煤方案的制作154 常见问题及处理方法164.1. 焦炭强度下降164.2. 焦炭偏碎、块度小164.3. 焦炭灰份、硫份升高171. 煤的基础知识1.1. 煤的形成大约三十多亿年以前,地球上就已经有单细胞低等植物存在了。在整个地质年代中的某些时期内,出于地球的气候温暖、潮湿,而且有丰富的矿物养料,因此植物生长得持别高大和繁茂。这些落群生长的陆生植物,构成了成煤的物质基础。在漫长的地质年代里,地球的造山运动和地壳不断的变动,使有些落群生长的植物随着地壳下沉,后来
3、慢慢地被水淹没,或者被山石覆盖。在多水缺氧的情况下,堆积在水中的植物残骸受一种“厌氧细菌”(不靠空气而靠夺取植物遗体里的养份而生成的微生物)的作用,脱去不稳定的含氧物质(一般以二氧化碳和水的形式除去),使残留物的氧和氢的含量减少,碳含量相对增高。与此同时,植物残骸还受到其他生物化学作用,产生大量的腐植酸及沥青类物质。这种既合有植物残骸未被分解的族组成部份(如根、茎、叶、树皮等),又含有腐植酸,而且碳含量比植物残骸高、水份比较大的物质称为泥炭。在泥炭形成的过程中,往往出现植物生此交替和地壳不断变动的情况。如果地壳垂直下沉的速度与泥炭堆积的速度差不多,泥炭层就会不断地变厚;如果地壳垂直下沉的速度比
4、泥炭堆积的速度大,随着时间的推移。泥炭层的上面就会被沙土覆盖而形成顶板,顶板越厚,泥炭受压力和地热的作用就越大。由于地热和压力的作用,使得泥炭中大分子缩合和构化程度提高,C/H原子比增大氢和氧含量减少,泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用,就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化,褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。1.2. 煤的分类1.2.1, 腐植煤根据成煤的原始物质条件不同,自然界的煤可分为三大类,即腐植煤、残植煤和腐泥煤。腐植煤是由高等植物形成的,在自然界中分布最广,蕴藏量最大,用途最广;残植煤是由高等植物中稳定组份(树皮、抱子、角质、树脂)富集而形成
5、的;腐泥煤是由低等植物和少量浮游生物形成的(藻类、菌类、地衣等),分布范围小,煤层厚度不大。由于腐植煤分布范围广,且煤层厚度厚,是我国煤炭开采的主要对象,而且在煤炭利用和化学加工方面占有主要的位置,因此,这里主要介绍腐植煤的相关知识!1.2.2, 腐植煤的分类腐植煤的成煤过程主要分四个阶段:泥炭一褐煤一烟煤一无烟煤。煤的最初形态就是泥炭,这在前面已经介绍,下面主要介绍一下后面煤的三种形态。1.2.2.1.褐煤褐煤含炭在4570%,分低级和高级两种。低级褐煤呈现肉眼可见的木材纤维结构,这是有植物残骸变成煤的具体证明,其组织疏密不等,颜色灰褐。高级褐煤没有明显的植物残骸式木质残骸的痕迹,颜色由褐而
6、黑。褐煤的主要特征是水份高(2530%),热量小,放置空气中易变成粉末,无焦粘性,不能做炼焦用煤。1.2.2.2.烟煤烟煤的颜色由暗黑而亮黑,固定碳高(82%左右),发热量大,它的挥发份含量一般在1145%之间,具有一定的焦粘性,但烟煤种类较多,性质差异也较大,后面将会做详细介绍。无烟煤硬度较大,颜色黑亮有光泽,断口锐,所含热量(约900-9200大卡)和碳(95%左右)很高,主要做动力燃料。上述煤种中烟煤最适于焦化生产炼焦,是本教材研究的重点,有时可根据具体情况使用少量的无烟煤混配炼焦。123.烟煤的分类按照我国目前的分类标准,主要是以煤的挥发份和粘结指数来划分种类。对于粘结性较强的煤种,以
7、挥发份和胶质层厚度、奥亚膨胀度来分类。烟煤主要分为气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、1/3焦煤、弱粘煤等。从实际使用效果等方面来分析,上述分类方法是比较简单的,所分种类存在一些问题。国际煤炭分类有三个指标,即挥发份、粘结性(自由膨胀序数和罗加指数)、结焦性(膨胀性试验、葛金试验),所分煤种较多也比较细。1.2.4.中国煤炭分类1.2.4.1. 前述中国煤炭分类,首先按煤的挥发分,将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤;对于褐煤和无烟煤,再分别按其煤化程度和工业利用的特点分为2个和3个小类;烟煤部分按挥发分10%-20%、20%-28%28%-37%和37%的四个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤。关于烟煤粘结性
8、,则按粘结指数G区分:0-5为不粘结和微粘结煤;5-20为弱粘结煤;20-50为中等偏弱粘结煤;50-65为中等偏强粘结煤;65则为强粘结煤。对于强粘结煤,又把其中胶质层最大厚度Y25mm或奥亚膨胀度b150%(对于Vdaf28%的烟煤,b220%)的煤分为特强粘结煤。在煤类的命名上,考虑到新旧分类的延续性,仍保留气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤和长焰煤8个煤类。在烟煤类中,对G85的煤需再测定胶质层最大厚度Y值或奥亚膨胀度b值来区分肥煤、气肥煤与其它烟煤类的界限。当Y值大于25mm时,如Vdaf37%,则划分为气肥煤。如Vdaf37%,则划分为肥煤。如Y值37%,则应划分为气煤类
9、,如Vdaf28%-37%,则应划分为1/3焦煤,如Vdaf在28%以下,则应划分为焦煤类。这里需要指出的是,对G值大于100的煤来说,尤其是矿井或煤层若干样品的平均G值在100以上时,则一般可不测Y值而确定为肥煤或气肥煤类。在我国的煤类分类国标中还规定,对G值大于85的烟煤,如果不测Y值,也可用奥亚膨胀度b值()来确定肥煤、气煤与其它煤类的界限,即对Vdaf150%的为肥煤;对Vdaf28%的煤,暂定b值220%的为肥煤(当Vdaf值37%时)。当按b值划分的煤类与按Y值划分的煤类有矛盾时,则以Y值确定的煤类为准。因而在确定新分类的强粘结性煤的牌号时,可只测Y值而暂不测b值。W中国煤炭分类国
10、家标准1. G85,再用)值或b值来区分肥煤、气肥煤与其它煤类,当Y25.0mm时,应划分为肥煤或气煤,如Y25mm厕根据其Vdaf的大小而划分为响应的其它煤类。按b值分类时,Vdaf28%,暂定b150%的为肥煤,Vdaf28%,暂定b220%的为肥煤或气肥煤,如按b值和Y值划分的类别有矛盾时,以Y值划分的为准。2. Vdaf37%zG5的煤,再以透光率PM来区分其为长焰煤或褐煤。3. Vdaf37%,PM30%-50%的煤,再测Qgr,maf,如其值24MJkg(5739calg),应划分为长焰煤。表1中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)类别缩写分类指标Vdaf%GRLYmmb%PM
11、%Qgr,maf无烟煤WY10贫煤PM10.0-20.010.0-20.05-20瘦煤SM10.0-20.020-65焦煤JM20.0-28.050-656510.0-37.0(85)251/3焦煤1/3IM28.0-37.06537.0085)25.0)220气煤QM28.0-37.050-6535-6520.0-37.030-50弱粘煤RN20.0-37.05-30不粘煤BN20.0-37.037.037.037.030-5085,再用Y值或b值来区分肥煤、气肥煤与其它煤类,当Y25.0mm时,应划分为肥煤或气肥煤,如Y150%的为肥煤,Vdaf28%,暂定b220%的为肥煤或气肥煤,如按
12、b值和Y值划分的类别有矛盾时,以Y值划分的为准。2. Vdaf37%,GM5的煤,再以透光率PM来区分其为长焰煤或褐煤。3. Vdaf37%zPM30%-50%的煤,再测Qgrzmaf,如其值24MJkg(5739calg),应划分为长焰煤。W煤炭分类总表1.凡Vdaf37.0%zG37。在不压饼的条件下测定的焦渣特征为1-2号的煤,再用PM来区分烟煤和褐煤)。2.凡Vdaf37.0,PM50%者,为烟煤,PM30%-50%的煤,如Qgrzmaf24MJkg(5739calg),则为长焰煤。表2煤炭分类总表类别分类指标VdafAPM%无烟煤WY10.0褐煤HM37,037.0%,G37Q在不压
13、饼的条件下测定的焦渣特征为1-2号的煤,再用PM来区分烟煤和褐煤。2)凡Vdaf37.0,PM50%者,为烟煤,PM30%-50%的煤,如Qgrzmaf24MJkg(5739calg),则为长焰煤。W无烟煤的分类在已确定无烟煤小类的生产矿、厂的日常工作中,可以只按Vdaf分类;在地质勘探工作中,为新区确定小类或生产矿、厂和其它单位需要重新核定小类时,应同时测定Vdaf和Hdaf,按上表分小类。如两种结果有矛盾,以按Hdaf划小类的结果为准。表3无烟煤的分类类别Vdaf%H*%类别9分类指!示Vdaf%H*%无烟煤一号WYl0-3.50-2.0无烟煤二号WY23.5-6.52.0-3.0无烟煤三
14、号WY36.5-10.03.0在已确定无烟煤小类的生产矿、厂的日常工作中,可以只按Vdaf分类;在地质勘探工作中,为新区确定小类或生产矿、厂和其它单位需要重新核定小类时,应同时测定Vdaf和Hdaf,按上表分小类。如两种结果有矛盾,以按Hdaf划小类的结果为准。W烟煤的分类分类用的煤样,如原煤灰分小于或等于10%者,不需减灰。灰分大于10%的煤样需按GB474-83的煤样制备方法,用氯化锌重液减灰后再分类。表4烟煤的分类类别缩写分类指标Vdaf%GRLY/mmB%贫煤PM10.0-20.010.0-20.05-20瘦煤SM10.0-20.010.0-20.020-5050-65焦煤JM10.0
15、-20.020.0-28.020.0-28.06550-656525.010.0-20.020.0-28.028.0-37.0085)085)085)2525250150)0150)0220)1/3焦煤1/3JM28.0-37.06537,0085)25,0)220气煤QM28.0-37.037,037.0750-6535-5050-6520.0-28.028.0-37.030-5030-50弱粘煤RN20.0-28.028.0-37.05-305-30不粘煤BN20.0-28.028.0-37.0537,037,05-35分类用的煤样,如原煤灰分小于或等于10%者,不需减灰。灰分大于10%的
16、煤样需按GB474-83的煤样制备方法,用氯化锌重液减灰后再分类。W褐煤的分类1凡Vdaf37.0%、PM30%-50%的煤,如Qgr,maf大于24MJkg(5739calg),则划分为长焰煤。表5褐煤的分类类别分类指标PM%Qgr,maf(MJkg)褐煤一号HMl0-30褐煤二号1IM230-5037.0%、PM30%-50%的煤,如Qgr,maf大于24MJkg(5739calg),则划分为长焰煤125.烟煤的工艺性质烟煤的工艺性质是指煤炭在ia定的加工工艺条件下或某些转化过程中所呈现的特性。如煤的粘结性、结焦性、可选性、低温干馅性、反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、灰熔点、灰粘度和煤
17、的发热量等。炼焦通常研究它的粘结性和结焦性。煤的粘结性是指烟煤在干馅时粘结其本身或加入惰性物的能力,即粉碎后的煤在隔绝空气下加热,有机物的热解形成胶质体,经气液固三相互相作用,变形粒之间或变形粒子与惰性颗粒间结合的特性能力。这种特性表征为煤加热生成胶质体中液体部分多少,流动性大小,体现粘结性的好坏,不能生成胶质体时,则没有粘结性。煤的结焦性是指煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下结成焦炭的能力。即具有一定粘结性的煤,当热解到一定程度后,逐步硬化,形成半焦,继续加热从半焦到焦炭,经热分解和热缩聚,进一步析出气体,焦质逐渐致密,同时产生收缩裂纹,以上说明煤的结焦性包括形成半焦前的粘结性和形成半焦
18、后的收缩性。煤的粘结性和结焦性是两个概念,它们互相联系,但又有不同粘结性好的煤在形成焦块时,可能裂纹较多,变碎,其结焦性不一定好,但结焦性好的煤必须有良好的粘结性;一般情况下肥煤粘结性最好,而焦煤的结焦性最好。13煤的元素组成煤中含有多种元素,其主要元素有:I、碳(C)是煤的主要组成部分,以氢、氧、氮、硫构成化合物的形态存在。2、氢(三)是煤的第二重要组成,位于炭环原子网周围,煤中氢含量随变质程度的加深而减少。3、氧(0)是煤中的重要元素之一,是反映能力最强的元素,再煤中存在的总量和形态直接影响着煤的性质。煤在变质过程中不断放出二氧化碳和水,故煤中含氧量随变质程度的加深而迅速降低。从泥炭到无烟
19、煤,含氧量由3040%逐渐降到25%。4、氮(N)是构成煤有机物的次要元素,主要由成煤植物的蛋白质转化而来其含量通常在0.81.8%o5、硫是煤中的杂质,通常分为有机硫和无机硫,总称全硫,煤含硫量一般在1.5%以下,但高的也可达78%o2. 焦炭的基础知识2.1. 焦炭的基本概念2.1.1, 焦炭的定义焦炭是一种质地坚硬、多孔、呈银灰色,并有不同粗细裂纹的碳质固体块状材料,其真密度约1.80-1.95,堆积密度约400520kgm3,由C、H、0、N、S、P等元素组成,在高炉炼铁中起还原剂、发热剂和料柱骨架的作用。2.1.1.1, 硫份(St,d)硫是生铁冶炼的有害杂质之一,它使生铁质量降低。
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