炼焦过程与配煤原理

1配煤的必要配煤作为炼焦煤准备的工序之一。

炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。

即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。

炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。

配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。

长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序早期炼焦只用单种煤，随着焦化行业的发展，炼焦煤储量的明显不足，高炉用焦要求的提高，单种煤已不可能用来炼焦，走配煤之路已势在必行。

如济源金马焦化配煤比：35%ZJM，35%JM,15%FM,15%SM,可练出供济钢用的一级冶金焦，同时加入了肥煤，增加了化产回收，成本在1000元/t，而只用主焦煤炼焦成本在1200元/t，同时降低了化产回收，配煤效益可见一斑。

2 配煤的选择及方法各单种煤的结焦性（1）褐煤褐煤的变质程度高于泥煤而低于分类方案中的其它所有煤种。

在分类方案中，它的可燃基挥发分大于40%，煤中含有多量水分，加热时它不能产生胶质体，因此没有粘结性，在现代炼焦炉中不结焦，我们不将它划分在炼焦煤范围内。

在某些炼焦煤非常缺乏的国家，他们是通过复杂的工艺，利用褐煤制造型块炼成型焦，这已不属配煤炼焦的范畴，故不多述。

（2）长焰煤长焰煤的变质程度比褐煤高，在分类中其可燃基挥发分大于37%，胶质层厚度小于5毫米，这种煤粘结性极弱，在现代炼焦炉中不能单独结成焦炭。

在某些长焰煤多的地区，可以少量配用，但配入量稍多时，常会使焦炭强度和耐磨变坏，尤其是配煤中肥煤不够多时更为明显。

所以长焰煤也不列入炼焦煤范围内。

(3) 气煤气煤的变质程度较长焰煤高。

在分类图中气煤是一大类，它包括可燃基挥发分在30%~37%、胶质层厚度大于9~25毫米以及可燃基挥发分大于37%、胶质层厚度大于5~25毫米两区域。

前者属肥气煤，有一定的结焦性，其中二号肥气煤在现代焦炉中能单独炼焦，但质量较差，只能供中、小高炉使用。

第二章室式炼焦过程与配煤原理煤结焦过程的一般规律如《煤化学》所述，本章以室式炼焦工艺为对象，阐述炭化室内结焦过程的特点，进而讨论配合煤质量指标、配煤原理与焦炭质量预测。

第一节，尽化室内结焦过程特点炭化室内结焦过程的基本特点有二：一是单向供热、成层结焦；二是结焦过程中的传热性能随炉料状态和温度而变化。

基于此，炭化室内各部位焦炭质量与特征有所差异。

一、温度变化与炉料状态1．成层结焦过程- 炭化室内煤料热分解、形成塑性体、转化为半焦和焦炭所需的热量，由两侧炉墙提供，由于煤和塑性体的导热性很差，使从炉墙到炭化室的各个平行面之间温度差较大。

因此，在同一时间，离炭化室墙面不同距离的各层炉料因温度不同而处于结焦过程的不同阶段（图2－1右），焦炭总是在靠近炉墙处首先形成，而后逐渐向炭化室中心推移，这就是“成层结焦”，当炭化室中心面上最终成焦并达到相应温度时，炭化室结焦才终了，因此结焦终了时炭化室中心温度可作为整个炭化室焦炭成熟的标志，该温度称炼焦最终温度，按装炉煤性质和对焦炭质量要求的不同，该温度为950~1050。

2．炭化室炉料的温度分布√在同一结焦时刻内处于不同结焦阶段的各层炉料，由于热物理性质(比热、热导率、相变热等)和化学变化(包括反应热) 的不同，传热量和吸热量也不同，因此炭化室内的温度场是不均匀的。

图2—1左给出的等时线，标志着同一结焦时刻从炉墙初炭化室中心的温度分布；图2—1的等时线也可改绘制成以离炭化室墙的距离x和结焦时刻τ为坐标的等温（t）线(图2—2) 或以t－τ为坐标的等距线。

在图2—2中，两条等温线的温度图2一l 不同结焦时刻炭化室内各层炉料的状态和温度(等时线)．图2-2 炭化室内炉料等温线差为Δt，两条等温线间的水平距离为时间差Δτ，垂直距离为距离差Δx。

Δt／Δτ表示升温速度，Δt／Δx表示温度梯度。

综合图2-1和2-2可以说明如下几点：1)任一温度区间，各层的升温速度和温度梯度均不相同。

第二章室式炼焦过程与配煤工艺第一节煤在焦炉炭化室内的结焦过程一、炭化室内炉料的动态变化焦炉的炭化室是一个带锥度的窄长空间，煤料受两侧炉墙传递的热量加热，下面我们分析炼焦过程及其特点，并由此分析炭化室内各部位焦炭质量与特征。

1、成层结焦与温度变化在煤化学中我们知道，粘结性煤加热过程中，经历了干燥、热分解、形成塑性体、转化为半焦和焦炭的过程。

过程所需要的热量，由两侧炉墙提供。

绘出图（表明两侧加热），因煤和塑性层导热系数低，因此在整个成焦过程的大部分时间内，炭化室内与炉墙垂直方向上炉料的温度梯度较大(图2-1左)。

这样在结焦过程的大部分时间内，离炭化室墙面不同距离的各层炉料因所受到的温度不同而处于热解过程的不同阶段，整个炭化室内炉料的状态随时间而变化(图2-1右)。

靠近炉墙附近的煤先结成焦炭，而后焦炭层逐渐向炭化室中心推移，这就是常指的“成层结焦”。

炭化室中心面上的炉料温度始终最低，因此以结焦末期炭化室中心面的温度(焦饼中心温度)作为焦饼成熟度的标志，称为炼焦最终温度。

如图2-2所示，由于各层炉料距炉墙的距离不同，传热条件也就各不相同，最靠近炉墙的煤料升温速度最快，约5℃／min 以上，而位于炭化室中心部位的炉料升温速度最慢，约2℃／min以下，这种温度变化的差别必然导致焦炭质量的差异。

常规炼焦采用湿煤装炉，结焦过程中湿煤层被夹在两个塑性层之间，这样湿煤层内的水汽不易透过塑性层向两层外流出，致使大部水汽窜入内层湿煤中，并因内层温度低而冷凝下来，这样内层湿煤水分增加，加之煤的导热系数小，使得炭化室内中心煤料升温速度缓慢，长时间停留在水的蒸发温度以下，煤料水分愈多，结焦时间就愈长，炼焦的耗热量也就愈大。

2、炭化室内膨胀压力焦炉炭化室内产生膨胀压力的原因是成层结焦的结果，两个大体上平行于两侧炉墙面的塑性层从两侧向炭化室中心移动，炭化室底面温度和顶部温度也很高，在炭化室内煤料的上层和下层同样也形成塑性层，围绕中心煤料形成的塑性层如同一个膜袋（见图2-3），膜袋内的煤热解产生气体由于塑性层的不透气性使得膜袋产生膨胀的趋势，塑性层又通过外侧的半焦层和焦炭层将压力施加于炭化室的炉墙，这种压力称之为膨胀压力。

炼焦配煤技术与方法（优化配煤，确保焦炭质量）一、配煤原理1、胶质层重叠原理：要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，这样可使配合煤在炼焦过程中，能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，并保证焦炭的结构均匀。

其中典型的方法是“J法”配煤技术。

“J法”配煤技术是一种快速、准确、简单、经济、随机确定各种最佳（实用）配煤方案的新技术，以“煤的粘结能力测定法”为基础，以煤与焦相互统一变化规律为依据，准确预测焦炭强度，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图及其原则进行操作，评估煤质，确定“主导煤”，辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”，用简易“优选法”确定配煤比，定出配煤方案。

2、互换性配煤原理：焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。

单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均组最大反射率是反映单种煤的变质程度的最佳指标。

目前应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般都是镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。

根据互换性配煤原理，当配煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高，回配3%～5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上是可行的，但在同样煤质情况下不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉的细度至关重要。

3、共炭化原理：煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。

共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据，也为加入有机渣油?塑料类?橡胶类?沥青等与煤共炭化提供了可能性，并且为解决当前世界的环境污染问题做出了很大的贡献。

在400℃下将废塑料与煤焦油沥青共热解，收集热解油和气体产物，反应所得的残余物与弱粘结煤共焦化能提高其结焦性。

二、配煤的意义和原则随着高炉的大型化对冶金焦质量要求的提高及我国煤炭资源分布的不均衡，用单种炼焦煤来生产焦炭已不可能，必须采用多种煤配合炼焦。

配煤就是将两种或两种以上的煤，均匀的、按适当的比例配合，使各种煤之间取长补短，生产出优质的冶金焦，并能合理的利用煤炭资源，增加炼焦化学产品。

中间相配煤原理
配煤原理是炼焦煤的一种处理方法，旨在通过合理搭配不同煤种，以达到改善焦炭质量、提高炼焦效率、降低能耗等目的。

其中，中间相配煤原理是一种常用的配煤方法。

中间相配煤原理主要是利用不同煤种在加热过程中产生的中间相的特性来进行配煤。

在炼焦过程中，不同煤种会产生不同性质和结构的中间相。

这些中间相的生成和演化会受到温度、压力、加热速度等因素的影响。

通过合理搭配不同煤种，可以控制中间相的生成和演化过程，从而改善焦炭的结构和性能。

中间相配煤原理的具体操作方法是：根据不同煤种的性质和用途，将其按一定比例混合，然后进行加热和炼焦处理。

在加热过程中，不同煤种的中间相会产生相互作用，形成一种混合的中间相结构。

这种混合的中间相结构可以改善焦炭的强度、耐磨性、抗碎性等性能，从而达到提高炼焦效率、降低能耗等目的。

需要注意的是，中间相配煤原理的应用受到多种因素的影响，如煤种的选择、配比、加热条件、炼焦条件等。

在实际操作中，需要根据具体情况进行调整和优化，以达到最佳的配煤效果。

炼焦的工艺流程
《炼焦工艺流程》
炼焦是将煤炭或其他碳素材料在高温下加热，使其分解产生焦炭的过程。

炼焦是钢铁生产过程中的重要环节，焦炭是高炉的主要原料之一。

下面我们来简要介绍一下炼焦的工艺流程。

首先，选择合适的煤炭作为原料。

通常选择粉煤和焦炭混合，或者使用不同种类的煤混合，以达到炼焦的最佳效果。

接下来，将煤炭放入炼焦炉中进行加热。

炼焦炉通常为高炉或焦炉，其内部的温度可达到1200℃以上。

在这个高温下，煤
炭中的挥发性物质会开始分解，产生煤气和焦油。

随着温度的升高，煤炭中的挥发性物质会被释放出来，其余的材料会逐渐结块成焦炭。

通常，整个炼焦过程需要持续数小时到数天不等，取决于炉的大小和工艺参数。

最后，将产生的焦炭从炼焦炉中取出，进行冷却和清理。

经过精细加工，焦炭可以用于高炉炼铁，也可以作为工业燃料使用。

总的来说，炼焦工艺流程是将煤炭在高温下加热分解，产生焦炭的过程。

这个过程需要严格控制温度和时间，以获得高质量的焦炭产品。

同时，炼焦过程也会产生大量的煤气和焦油，需要进行妥善处理，以避免对环境造成污染。

炼焦厂结焦过程及配煤炼焦与生产操作实践◎刘洋目前，由于世界范围内优质炼焦煤资源明显短缺并日趋严重，优质焦炭与优质煤源之间的矛盾是推动配煤炼焦技术以及非炼焦煤炼焦技术发展的主要原因和动力。

为了扩大炼焦煤源，将弱黏结煤和不黏结煤用于炼焦，适合于焦炉配煤炼焦的各种新技术，成为解决用较差的炼焦煤炼出优质焦炭的主要方法。

一、炭化室内的结焦过程（一）煤的成焦过程机理烟煤是组成复杂高分子有机物混合物，其基本结构单元是不同缩合程度的芳香核，核周边带有侧链，结构单元间以交联键连接。

高温炼焦过程大致分为以下阶段。

1.干燥预热阶段。

煤由常温加热到350℃失去水分。

2.胶质体形成阶段。

在煤受热到350-480℃时，有的侧链和交联键断裂，出现缩聚和重排反应，形成相对分子质量较小的有机物。

黏结性煤转化为胶质状态，相对分子质量较小的以气的形态析出或存在于胶质体中，相对分子质量较大的以固态形式存在于胶质体中，形成胶质体。

由于液相在煤粒表面形成，把诸多粒子汇集在一起，胶质体的形成对煤的黏结成焦非常重要。

不能形成胶质体的煤缺乏黏结性；黏结性好的煤热解时形成的胶质状的液相物质多，热稳定性好。

3.半焦形成阶段。

在温度超过胶质体固化温度480℃-650℃时，液相的热缩聚速度超过其热解速度，增加了气相和固相的生成，煤的胶质体不断固化，形成半焦。

胶质体的固化是液相缩聚的结果，此种缩聚出现于液相间或吸附了液相的固体颗粒表面。

4.焦炭形成阶段。

在当温度升高到650-1000℃时，半焦内的不稳定有机物不断热分解和热缩聚，这时热分解的产物主要是气体，前期主要是甲烷和氢，之后，气体相对分子质量越来越小，750℃以后主要是氢。

随着气体的析出，半焦的质量减少很多，体积收缩。

由于煤在干馏时是分层结焦的，在同一时刻，煤料内部各层处于的成焦阶段不同，收缩速度也不同；又由于煤中有惰性颗粒，因此产生较大的内应力，应力在大于焦饼强度时，焦饼上形成裂纹，焦饼分裂成焦块。

浅谈炼焦配煤对焦煤质量的影响作者：刘红刚来源：《商情》2013年第38期【摘要】炼焦配煤作为降低炼焦成本和合理利用煤炭资源重要手段，其已经受到越来越多的炼焦企业重视。

而若想达到炼焦配煤目的，需要通过整合现有煤炭资源实现配煤，提高炼焦煤质量。

本文基于炼焦煤优势和原理，分析各单独煤种和特性，结合华北一带焦化企业炼焦煤配煤情况，利用沥青粘接剂对如何提高焦煤质量进行分析。

【关键词】炼焦配煤焦煤质量影响随着我国经济的快速发展，对钢铁需求量呈逐年上升趋势，因钢铁行业是焦炭的消费大户，用于钢铁冶金的焦炭需求量也逐渐增大。

焦煤质量如何将直接影响钢铁质量，而合理炼焦配煤是提高焦煤质量的有效措施，能更好的确保焦煤质量。

下文对与炼焦配煤提高焦煤质量相关内容进行具体分析。

一、炼焦配煤优势及原理（一）炼焦配煤优势配煤作为炼焦煤重要组成部分，是炼焦或碳化不可或缺的环节，炼焦过程中将不同没排好的炼焦用煤以适当的比例配合起来，不仅可以确保炼焦煤质量、节约优质煤、扩大炼焦煤质量，也可以增加炼焦化学产品的产率、提高焦煤气发生量，促进当地焦化企业发展。

（二）配煤原理配煤过程中，需要将煤粒与空气隔绝，然后初步加热至300摄氏度，煤颗粒在温度作用下会逐渐被氧化，颗粒内外水分也会被逐渐的氧化，当颗粒转化成水蒸气离开煤粒后，需将温度加至500摄氏度，使煤液体膜固化成半焦状态且中间有胶质体。

如果温度加热后仍有未发生变化的煤，需要重复这一过程直至煤内部颗粒完全转化成半焦状态。

但这里需要注意的是，这种半焦状态维持时间较短，配煤外层半焦外壳很快会出现裂纹，煤内部中间胶质体在气体压力作用下会从裂纹流出，直至温度从550摄氏度增至1000摄氏度，煤外形体积会发生收缩变化，流出的胶质在裂纹处呈现银灰色并带有明显的金属光泽，炼焦煤才转化成焦炭。

从煤的粘接与成焦原理来看，确保焦煤质量需要合理控制入炉水分和正确的选择与胶质体温度相适合的煤种进行炼焦配煤。

二、炼焦配煤对焦煤质量的作用（一）基于单种炼焦配合煤对焦煤质量的作用单种炼焦煤作为煤炭炼焦方法之一，炼焦过程中虽然能单独成焦，但受自身特性的影响，焦煤质量并不高。

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