成型煤炼焦新工艺探讨
1 引言
成型煤或称部分煤压块配煤，是将炼焦原料煤的一部分(约30~40%)，加一定量的粘结剂混捏(或不加粘结剂)，压制成具有一定形状、大小的型块，再按一定比例和原料煤配合，装入焦炉炼焦。它是目前炼焦生产中应用最成熟的新技术之一这种技术可以扩大炼焦煤资源，将弱粘结煤或不粘煤用于炼焦，摆脱或减轻焦炭生产受煤种制约的被动局面，特别是对于缺少炼焦煤却有非炼焦煤的地区，利用当地煤炭生产型煤，进行配型块炼焦，可以减轻运输负担，降低生产成本，提高经济效益。
2 几种压块配煤流程简介和评价
2.1 新日铁成型煤拣焦流程
该流程为日本新日铁公司开发。如图1所示，从通常配合粉碎的煤料输送线上，分出约30%的煤料，先将它粉碎到<3mm，然后装入混煤机内，再加入6、7%的沥青质粘结剂，搅拌混合后，在混炼机(搅拌机)中用蒸汽加热的同时混炼，最后送至对辊机成型。压出的型煤在冷却运输机上冷却至常温，经型煤贮槽送至焦炉煤塔。型煤和粉煤分别放在煤塔不同格内，装炉时用各自的带式给料机按规定的比例送入装煤车煤斗，最后入炉。这种流程较简单，在原有厂的煤处理车间的基础上改建较容易，但在扩大使用非炼焦煤方面有一些局限性。宝山钢铁公司从日本引进的新日铁成型煤新工艺及装置，在实际使用中效果较好。
2.2 住友成型媒拣焦流程
该流程为日本住友金属公司开发，又称住友法或Sumi一Coal法。如图2所示，将一部分装炉煤与非粘结煤同ASP粘结剂(减压残油和热裂解沥青)一起经破碎、混合后，在带落汽加热的混炼机中混炼，再经成型机压成型煤(这部分占总量的30%)，最后与70%的装炉煤一起加入焦炉中炼焦。这种流程可以多用一些非炼焦煤，在总配煤量中不粘煤可配到20帕以上，而低挥发分强粘结煤用量仅约10%，型煤的配料中不粘结煤达65~70%.当成型机的工作与到贮煤塔的设备的操作同步时，可以不建型块贮槽，不设冷却输送带，基建投资可以大大降低。同时，混捏机的热耗可以减少。但是，这种工艺流程较为复杂。
2.3 德国RBS法
如图3所示，煤料由给料器定量供入真立管内，小于1。~的煤粒在此被从热气体发生炉所产生的热废气加热到90~100℃而干燥到水分小于5%.煤粒出直立管后，分离出粗颗粒。粗颗粒经粉碎机后返回直立管或直接送到混捏机，与70℃的粗焦油和从分离器下来的煤粒一起混捏。混捏后的煤料进压球机在70~90℃成型。热型块在运输过程中表面冷却后装入贮槽，最后混入细煤经装煤车装炉.这种配入压块的煤料入炭化室后，其堆比重达””0、820k盯m3，结焦时间缩短到13~16h，比湿煤成型的工艺流程的生产能力大35%.
2.4 其它流程
美国所使用的全部炼焦原料煤不配粘结剂压成型块，然后再破碎到一定粒度装炉的流程要求成型压力较大，粒度细，同时粒度比例要严格控制，国内某厂采用通常的成型设备，100%炼焦煤料成型，然后破碎。这种方法，对焦炭质量有所改善，工艺流程亦较简单。但因它需将全部原料煤成型，成型设备庞大，工业化生产存在一定困难。
还有一种流程是将原料煤干燥预热后再配入型煤。它综合了煤的千燥预热和成型煤炼焦的双重效果，装炉煤的堆积比重可达800~820kg/m3，增产和改善焦炭质量更为显著。但是工艺复杂，技术难度高，基建和生产费用较大。
3 成型煤炼焦的原理和影响
3.1 配成型煤拣焦的原理
炼焦过程中，配入部分型煤块可以提高焦炭质量和多利用一些弱粘结煤，是因为它能改善煤料的粘结性和炼焦时的结焦性能。首先，型煤致密，内部颗粒之间的间隙小，导热性较好，比周围粉煤升温速度快，可以较早达到开始软化温度，处于软化熔融的时间长。这将有助于型煤中添加的沥青及新产生的熔融胶质体成分与型煤中的未软化部分和周围粉煤的作用.由于这种在炭化过程中的塑性阶段中粘结组分与惰性组分的充分作用，可以提高煤料的粘结性。其次，配型煤的装炉煤，其堆比重约为0.8t/m3，较通常装炉煤比重0.7t/m3大，故可改善煤料粘结性。当煤料装入炉内后，型煤内部的煤气压力比粉煤大得多，故其体积膨胀率也较粉煤大得多。型煤膨胀并压缩周围的粉煤，促进周围煤粒挤紧并互相熔融，型煤形状消失。最后，生成与普通炼焦时一样的、结构致密的焦饼，并且焦炭强度有所提高。此外，还由于型煤中有沥青等粘结性物料，相当于提高了煤料的粘结性，并且改善了焦炭的显微结构，使焦炭的气孔率降低，气孔壁厚度增大，故可增加焦炭强度.
3.2 成型煤炼焦对焦炭质，、产品、煤气等方面的影晌
3.2.1 对焦炭产量的影响
装炉煤的堆比重和结焦时间是影响焦炭产量的直接因素.配型块煤料的堆比重大，但是结焦时间也要相应延长.当型煤配比达30%时，结焦时间延长7.1%，所以这种流程不会有较大的增产效果。
3.2.2 对焦炭质量的影响
当型煤配比为30~40%时，焦炭的强度达到最大。利用弱粘煤生产型块配合炼焦，有利于焦炭强度的提高。
3.2.3 对焦炭拉度组成的影响
可以改善焦炭的粒度组成，普遍表现在大于8。~级的大块焦减少，80~25~级的中块焦增多，特别是60、40mm级增多较显著，而<25~级的碎粉焦下降。焦炭的平均粒度得到改善，碎粉焦约可降低1~2%.
3.2.4 对焦油、谋气产率的影响
当软沥青6.5%的成型煤以配比30%炼焦时，与常规相比，每吨干装炉煤的粉煤和焦油产量将增加7、skg，而煤气产量约减少4~5m33经济效益分析
成型煤的经济效益，主要从两方面体现:一是廉价的弱粘结煤的利用，可以降低原料煤的成本，另一方面由于焦炭质量的改善和冶金焦率的提高，降低高炉焦比，增加生铁产量和节约焦炭。
下面以年产冶金焦9万吨的焦化厂新增型煤车间生产型煤块配合粉煤炼焦(成焦率按75%计算，年耗煤量为12万吨)为例加以说明。
(l)收益方面成型煤一般可增加15%的弱粘结煤，每年少用强粘结煤1.8万吨，强弱粘煤差价以2。元/吨计，则一年可节约生产成本36万元。国内弱粘结气煤，一般灰分较低。若成型煤多配这种低灰煤，焦炭灰分如按降低0.7~0.8%考虑，则高炉焦比可降低1.5%.这样，每年可节约冶金焦135。吨，增加收入27万元。
由于成型煤焦炭粒度的改善，粉焦率下降，大于25mm级冶金焦可增加1.5~2.。%，因此能多生产冶金焦1500吨，通过差价每年收益15万元。以上各项共可收益69万元。
(2)支出方面成型煤中所加的6~7%的沥青，可利用自产的沥青:由于炼焦时还可剧产焦油等用以抵消部分支出，因此，沥青成本每年约5万元。
增加成型煤后，水、电、蒸汽耗量将增多，每年需多开支生产费约10万元。基建折旧及设备维修费用，若按成型煤车间的基建投资(约150万元)的5%和2.5%考虑，分别为了.5万元和3.75万元，两项合计11.25万元.劳动工资每年约2.4万元。以上各项支出28.65万元。
(3)投资偿还期计算如折旧费(按7.5万元/午计)可用来偿还投资，则每年的偿还能力为4s(~69+7.5一28.65)万元。因此，基建费用偿还年限为150/48二3.2年。
4 结束语
当强弱粘煤具有适当差价，并且可利用当地廉价沥青做粘结剂时，该方案从经济效益考虑最有利。从全国范围来看，优质炼焦煤资源并不多，(占探明煤总储量的40.1%的炼焦煤中，肥十焦+瘦煤仅42.7%)。
另外，从我国炼焦煤的质量分析看，高硫(S乞>2.。%)的炼焦煤占全国炼焦煤资源的20.6%，，而且这部分高硫煤主要集中在肥、焦、瘦煤等煤种上。例如，高硫的肥煤占全国肥煤储量的47.95%，高硫焦煤占焦煤储量的l/3左右，高硫瘦煤占56.64%，而气煤和弱粘结煤的硫分一般较低，高硫气煤仅占气煤储量的3.5%.除含硫较高外，强粘结煤的灰分也高，可选性差。历年来我国炼焦精煤灰分在10%左右波动，而其它发达国家精煤灰分仅为8%左右。因此，成型煤炼焦工艺的应用，一方面应从经济效益考虑，同时，更应从长远战略出发，立足于扩大炼焦煤资源，多采用非粘结性、弱粘结性的煤炼焦。
