炼焦煤与焦粉混合物微波焦化的实验研究

发布时间：2021-07-27 20:27

　　我国煤资源丰富,但优质炼焦煤资源较少,一般均使用配煤炼焦工艺,降低生产成本。焦粉作为焦化副产物,具有来源广泛、含碳量高、介电性能好等特点,通常作为瘦化剂回配炼焦。传统的炼焦工艺具有炼焦时间长、能量利用率低、维护成本高等缺点,因此新型高效、清洁炼焦工艺的研发成为目前煤焦化领域研究的热点课题。微波加热具有加热速度快、能量利用率高、运行成本低等特点。因此,研究微波加热炼焦煤和焦粉混合物共焦化工艺技术具有一定的现实意义和理论意义。本文采用自行设计的微波焦化反应装置,系统研究了不同种类炼焦煤（CY焦煤、ML肥煤、RN气煤和BG配合煤）与焦粉混合物共焦化时焦粉配入量、微波加热速率和样品堆积密度对焦炭质量的影响。通过采用自制的粒焦反应性（particulate coke reactivity index,PRI）测定仪、自制的焦炭结构强度和显微强度测定仪、比表面积分析仪（Brunauer Emmeit Teller,BET）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）等表征手段分析焦炭物理化学性质,并... 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

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我国炼焦煤资源各省份保有查明储量[5]

辽宁大学科技硕士学位论文3钢铁行业的煤炭行业势必出现下行，2016年初煤炭行业供给侧结构性改革正式启动，钢铁产能降低，炼焦煤原煤产量下降，到2017年仅为10.91亿吨，从2013年到2017年年均下降为5.7%。2017年的全国炼焦原煤产量中，气煤3.42亿吨，约占31.3%；焦煤2.38亿吨，约占21.8%；肥煤1.15亿吨，约占10.5%；1/3焦煤1.52亿吨，约占13.9%；瘦煤0.74亿吨，气肥煤0.78亿吨，贫瘦煤0.92亿吨[3]，图1.2为我国炼焦煤2006年到2016年原煤产量及增速[5]。图1.2我国炼焦煤2006年到2016年原煤产量及增速[5]Fig.1.2Chinesecokingrawcoaloutputandgrowthratefrom2006to2016[5]按照2017年炼焦煤产量计算，结合2016年年底我国炼焦煤资源探明可开采储量，我国主要的炼焦煤生产省区的剩余年限基本上不会超过40a，其中内蒙古和河南甚至不超过1a。各省份炼焦煤剩余服务年限如表1.2所示[3,6]。表1.2中国主要炼焦煤生产省区炼焦煤剩余服务年限[3,6]Tab.1.2Chinesemajorcokingcoalproductionprovincesandtheirexpectedutilizationperiod[3,6]地区查明资源储量/亿吨可采储量/亿吨2017年产量/亿吨剩余服务年限/a全国3073.06395.02109140.725.9河北146.9618.063906.533山西1388.32227.2445930.135.3内蒙古80.510.152163.10.5辽宁11.843.54790.932吉林5.611.67519.723黑龙江91.135.484386.38.9河南140.760.524884.10.8

1.绪论6进一步炭化，改善煤样的软化熔融性，证明弱、非黏结煤作为炼焦煤原料的可行性[30]。无灰煤制备技术流程如图1.3所示[31]。图1.3无灰煤制备路线[31]Fig.1.3Ashlesscoalpreparationroute[31]煤调湿工艺是20世纪80年代由日本新日铁开发的技术，利用蒸汽和烟道气作为干燥热源降低装炉煤的水分，入炉煤水分一般控制在6%左右，且入炉煤水分每减少1%，炼焦过程中耗热量则会降低62MJ/吨；入炉煤水分从10%下降至(6±0.5)%时，焦炭产量约增加7%～11%[32]。并且调湿后的装炉煤堆积密度会增加，焦炭质量会提高，在一定程度还可增加弱粘煤配入比例[33]。最重要的是采用煤调湿工艺可以减少炼焦废水，降低企业污水处理成本，是焦化企业降低废水排放的主要工艺技术[34]。炼焦流程一般分为三个部分，原料煤的预处理、焦炉内焦化和焦炭后处理[35]。除了上述对于原料煤的准备和预处理技术外，还有煤快速加热和干熄焦等工艺。比如黄定国等[36]研究发现快速加热可以提高煤样的黏结性指数。Takanohashi等[37]认为快速加热煤样可以增大弱焦煤的热塑性范围，提高弱焦煤的利用率。快速加热可加速化学键的断裂、氢传递和增加分子动能，抑制慢速加热时生成的桥键，从而增加流动相组分[30,38]。干熄焦技术是指利用惰性气体将从炭化室中推出的红焦在密闭的干熄炉内降温冷却的一种熄焦方法，与传统的湿熄焦相比，干熄焦可减少酚、氰、CO以及焦粉尘的排放[39]，且热回收量高和经济效益明显，所得焦炭块度较均匀，粉焦率少，降低焦比，提高生产能力[40]。但即使改善了备煤工艺和焦化过程，这些传统的焦炉炼焦工艺仍具有结焦时间长、热能利用率低、碳排放量多、开车不可停、占地面积大、投资大和焦炉维护成本高等缺点，所以仍需研究发展新的炼焦工艺。

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本文编号：3306484