某焦化公司利用高硫煤配煤炼焦的生产试验

冶金焦化

2021年7月1日 14:22

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某焦化公司利用高硫煤配煤炼焦的生产试验的图1

方锦浩* 洪叶发^**

1、前言

我国高硫煤资源比较丰富，广泛分布在山西、山东、内蒙、新疆、西南等地区，其中大部分含硫量为1.5—2.5%，有的甚至接近3%，而且种类齐全，有高硫主焦煤、高硫1/3焦煤、高硫肥煤、高硫瘦煤等。焦化行业经过几十年的发展，低硫的优质炼焦煤资源越来越少，价格急剧攀升，考虑将价格相对低廉的高硫煤运用到炼焦生产实践是许多焦化企业比较关注的议题。

某公司为响应国家有关部门提倡的科学合理充分利用高硫煤资源，从2018年开始对市场上不同种类的高硫煤进行炼焦配煤试验研究，在保证焦炭质量满足客户需求的条件下，以求将高硫煤运用到公司炼焦生产实践，降低高价煤种使用比例。

2、不同地区、种类高硫煤炼焦硫分转化率研究

根据物料守恒定理，煤在焦炉炭化室里经过高温干馏转化为焦炭和焦炉煤气，煤种的硫份大部分留在焦炭中，小部分进入到焦炉煤气之中，通常将单种煤炼焦后对应焦与煤中含硫量的比值称之为硫分转化率。

煤炭中的硫份主要包括有机硫和无机硫，有机硫经过高温干馏后大部分转化到煤气之中，无机硫则少部分转化，同时由于挥发份的影响，不同种类高硫煤煤转焦后转化率不一样，因此经过高温干馏后硫份进入到焦炭的固定硫和煤气里的挥发硫的比例存在一定的区别。市场要求焦炭的硫份越低越好，因此在实际炼焦生产实践中，硫份转化率较低的煤种具有更高的性价比。

根据采购提供的高硫煤，其中包括有高硫主焦煤、高硫1/3焦煤、高硫瘦煤，对这些高硫煤分别做单种煤铁箱试验，按照国标测定对应煤和焦炭的含硫量，分析其硫份转化率情况。

铁箱试验：将单种煤装入铁箱之中，四周开若干排气孔，焦炉装煤前，将其从焦炉焦侧推入炭化室，推焦时随焦炭推出，用自来水熄焦。

某焦化公司利用高硫煤配煤炼焦的生产试验的图2

从表1可以看出，市场上的高硫煤以高硫主焦为主，大部分硫分在1.5—2.5%的范围内。并且同一地区的高硫煤种由于开采时间不同、煤层的变化以及洗煤的影响，会产生硫分的层级变化。

某焦化公司利用高硫煤配煤炼焦的生产试验的图4

硫份转化率/% =焦中硫/煤中硫*100

固定硫/% =煤中Ad/焦中Ad*焦中硫/煤中硫*100

挥发硫/% =100%—固定/%

从表2可以看出：

2.1受挥发份的影响，高硫主焦与高硫1/3煤的硫份转化率存在较大区别，高硫1/3的转化率低于高硫主焦；

2.2高硫主焦之间硫份转化率基本在76—80%，变化不大，主要与煤中硫的存在形式有关，有机硫主要存在于胶质体中，煤的粘结指数直接反映了胶质体的多少。无机硫主要以硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物等形式存在，直接通过煤的灰份反映出来。同时我国对炼焦煤种进行了严格的分类，主焦煤化学分析组成相对稳定，因此高硫主焦之间硫份转化变化不大。但同一产地或不同产地高硫主焦之间，由于粘结指数以及灰份的差别，造成硫份转化率存在细微偏差。灰分高，转化率高，主要是由于灰份中存在无机硫，这部分硫随灰份进入焦炭之中。粘结指数高，转化率低，主要是由于煤种的胶质体中含有有机硫，受高温分解进入煤气中。

3、配煤试验

某焦化公司利用高硫煤配煤炼焦的生产试验的图5

（1）选择同一高硫主焦煤，进行配煤试验，逐步增加瘦煤的比例，通过生产试验确定焦炭质量以及配合煤硫份的转化率；

（2）选择两种高硫主焦煤，高硫煤的总比例不变，控制配煤挥发份基本一致，对比两种高硫煤配煤方案与一种高硫煤配煤方案焦炭质量以及配合煤硫份的转化率；

（3）选择高硫主焦煤和高硫1/3煤，控制配煤挥发份基本一致，用高硫1/3替代部分高硫主焦以及气煤，对比两种配煤方案焦炭质量以及硫份转换率。

某焦化公司利用高硫煤配煤炼焦的生产试验的图6

某焦化公司利用高硫煤配煤炼焦的生产试验的图7

通过表3—6可知，实际生产中，配入高硫煤，焦炭的冷热强度都能达到市场要求。配煤挥发份的高低，对硫转化率有影响，挥发份越低，转化率越低。

配入高硫1/3煤有利于改善硫的转化率。不同种类的高硫主焦配煤炼焦，对最终硫的转化率影响不同。

4、结语

4.1由各单种煤铁箱试验得出（不排除某煤种可能是简单或复杂混煤），其硫转化率是有差别的，高硫1/3焦煤的硫转化率相对最低（即单种煤含硫在焦炉高温干馏过程中留于焦炭内的硫相对较低）。

4.2由于炼焦配合煤存在各单种煤之间的相互影响（需待研究），导致出现硫的转化率比编制配煤比方案采用加权平均预算值要高出几个百分点。

4.3某公司在目前供应炼焦煤源和焦炉生产工况的条件下，若生产二级或准一级或一级国标冶金焦炭，在确定炼焦配煤比方案时，依据炼焦生产配煤试验得出的硫转化率情况，可选用硫转化率为90～94%来测算配合煤硫分质量控制指标。

*第一作者简介：方锦浩助理工程师，曾任公司调度室主任、备煤车间主任、炼焦车间主任、生产部副部长兼化产车间主任、现任生产部部长。目前主要从事煤焦化生产技术及管理工作。

**通讯作者简介：洪叶发高级工程师，曾先后在多家国有和民营（股份）煤焦化公司担任总顾问、总工程师、副总工程师、煤气净化工程指挥部副总指挥、煤气净化厂厂长、生产技术部部长、技术科科长、炼焦车间副主任、化产车间副主任、焦炉工程施工现场技术服务工程师等岗位。全过程参与了7米顶装焦炉、6米顶装焦炉、6米捣固焦炉和5.5米捣固焦炉及其相配套的备煤、煤气净化与化产工程建设和开工投产等工艺技术及管理工作。目前重点关注焦化行业超低排放、节能与碳减排、碳达峰、碳中和、绿色低碳发展的工艺过程。煤焦化企业合理利用高硫煤配煤炼焦及优化经济配煤比、焦炉煤气湿法脱硫等。