方錦浩* 洪葉發(fā)^**

1、前言

我國(guó)高硫煤資源比較豐富，廣泛分布在山西、山東、內(nèi)蒙、新疆、西南等地區(qū)，其中大部分含硫量為1.5—2.5%，有的甚至接近3%，而且種類齊全，有高硫主焦煤、高硫1/3焦煤、高硫肥煤、高硫瘦煤等。焦化行業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，低硫的優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源越來(lái)越少，價(jià)格急劇攀升，考慮將價(jià)格相對(duì)低廉的高硫煤運(yùn)用到煉焦生產(chǎn)實(shí)踐是許多焦化企業(yè)比較關(guān)注的議題。

某公司為響應(yīng)國(guó)家有關(guān)部門提倡的科學(xué)合理充分利用高硫煤資源，從2018年開(kāi)始對(duì)市場(chǎng)上不同種類的高硫煤進(jìn)行煉焦配煤試驗(yàn)研究，在保證焦炭質(zhì)量滿足客戶需求的條件下，以求將高硫煤運(yùn)用到公司煉焦生產(chǎn)實(shí)踐，降低高價(jià)煤種使用比例。

2、不同地區(qū)、種類高硫煤煉焦硫分轉(zhuǎn)化率研究

根據(jù)物料守恒定理，煤在焦?fàn)t炭化室里經(jīng)過(guò)高溫干餾轉(zhuǎn)化為焦炭和焦?fàn)t煤氣，煤種的硫份大部分留在焦炭中，小部分進(jìn)入到焦?fàn)t煤氣之中，通常將單種煤煉焦后對(duì)應(yīng)焦與煤中含硫量的比值稱之為硫分轉(zhuǎn)化率。

煤炭中的硫份主要包括有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫，有機(jī)硫經(jīng)過(guò)高溫干餾后大部分轉(zhuǎn)化到煤氣之中，無(wú)機(jī)硫則少部分轉(zhuǎn)化，同時(shí)由于揮發(fā)份的影響，不同種類高硫煤煤轉(zhuǎn)焦后轉(zhuǎn)化率不一樣，因此經(jīng)過(guò)高溫干餾后硫份進(jìn)入到焦炭的固定硫和煤氣里的揮發(fā)硫的比例存在一定的區(qū)別。市場(chǎng)要求焦炭的硫份越低越好，因此在實(shí)際煉焦生產(chǎn)實(shí)踐中，硫份轉(zhuǎn)化率較低的煤種具有更高的性價(jià)比。

根據(jù)采購(gòu)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，對(duì)這些高硫煤分別做單種煤鐵箱試驗(yàn)，按照國(guó)標(biāo)測(cè)定對(duì)應(yīng)煤和焦炭的含硫量，分析其硫份轉(zhuǎn)化率情況。

鐵箱試驗(yàn)：將單種煤裝入鐵箱之中，四周開(kāi)若干排氣孔，焦?fàn)t裝煤前，將其從焦?fàn)t焦側(cè)推入炭化室，推焦時(shí)隨焦炭推出，用自來(lái)水熄焦。

從表1可以看出，市場(chǎng)上的高硫煤以高硫主焦為主，大部分硫分在1.5—2.5%的范圍內(nèi)。并且同一地區(qū)的高硫煤種由于開(kāi)采時(shí)間不同、煤層的變化以及洗煤的影響，會(huì)產(chǎn)生硫分的層級(jí)變化。

硫份轉(zhuǎn)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

揮發(fā)硫/% =100%—固定/%

從表2可以看出：

2.1受揮發(fā)份的影響，高硫主焦與高硫1/3煤的硫份轉(zhuǎn)化率存在較大區(qū)別，高硫1/3的轉(zhuǎn)化率低于高硫主焦；

2.2高硫主焦之間硫份轉(zhuǎn)化率基本在76—80%，變化不大，主要與煤中硫的存在形式有關(guān)，有機(jī)硫主要存在于膠質(zhì)體中，煤的粘結(jié)指數(shù)直接反映了膠質(zhì)體的多少。無(wú)機(jī)硫主要以硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫化物等形式存在，直接通過(guò)煤的灰份反映出來(lái)。同時(shí)我國(guó)對(duì)煉焦煤種進(jìn)行了嚴(yán)格的分類，主焦煤化學(xué)分析組成相對(duì)穩(wěn)定，因此高硫主焦之間硫份轉(zhuǎn)化變化不大。但同一產(chǎn)地或不同產(chǎn)地高硫主焦之間，由于粘結(jié)指數(shù)以及灰份的差別，造成硫份轉(zhuǎn)化率存在細(xì)微偏差。灰分高，轉(zhuǎn)化率高，主要是由于灰份中存在無(wú)機(jī)硫，這部分硫隨灰份進(jìn)入焦炭之中。粘結(jié)指數(shù)高，轉(zhuǎn)化率低，主要是由于煤種的膠質(zhì)體中含有有機(jī)硫，受高溫分解進(jìn)入煤氣中。

3、配煤試驗(yàn)

（1）選擇同一高硫主焦煤，進(jìn)行配煤試驗(yàn)，逐步增加瘦煤的比例，通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)確定焦炭質(zhì)量以及配合煤硫份的轉(zhuǎn)化率；

（2）選擇兩種高硫主焦煤，高硫煤的總比例不變，控制配煤揮發(fā)份基本一致，對(duì)比兩種高硫煤配煤方案與一種高硫煤配煤方案焦炭質(zhì)量以及配合煤硫份的轉(zhuǎn)化率；

（3）選擇高硫主焦煤和高硫1/3煤，控制配煤揮發(fā)份基本一致，用高硫1/3替代部分高硫主焦以及氣煤，對(duì)比兩種配煤方案焦炭質(zhì)量以及硫份轉(zhuǎn)換率。

通過(guò)表3—6可知，實(shí)際生產(chǎn)中，配入高硫煤，焦炭的冷熱強(qiáng)度都能達(dá)到市場(chǎng)要求。配煤揮發(fā)份的高低，對(duì)硫轉(zhuǎn)化率有影響，揮發(fā)份越低，轉(zhuǎn)化率越低。

配入高硫1/3煤有利于改善硫的轉(zhuǎn)化率。不同種類的高硫主焦配煤煉焦，對(duì)最終硫的轉(zhuǎn)化率影響不同。

4、結(jié)語(yǔ)

 4.1由各單種煤鐵箱試驗(yàn)得出（不排除某煤種可能是簡(jiǎn)單或復(fù)雜混煤），其硫轉(zhuǎn)化率是有差別的，高硫1/3焦煤的硫轉(zhuǎn)化率相對(duì)最低（即單種煤含硫在焦?fàn)t高溫干餾過(guò)程中留于焦炭?jī)?nèi)的硫相對(duì)較低）。

  4.2由于煉焦配合煤存在各單種煤之間的相互影響（需待研究），導(dǎo)致出現(xiàn)硫的轉(zhuǎn)化率比編制配煤比方案采用加權(quán)平均預(yù)算值要高出幾個(gè)百分點(diǎn)。

 4.3某公司在目前供應(yīng)煉焦煤源和焦?fàn)t生產(chǎn)工況的條件下，若生產(chǎn)二級(jí)或準(zhǔn)一級(jí)或一級(jí)國(guó)標(biāo)冶金焦炭，在確定煉焦配煤比方案時(shí)，依據(jù)煉焦生產(chǎn)配煤試驗(yàn)得出的硫轉(zhuǎn)化率情況，可選用硫轉(zhuǎn)化率為90～94%來(lái)測(cè)算配合煤硫分質(zhì)量控制指標(biāo)。

*第一作者簡(jiǎn)介：方錦浩   助理工程師  ，曾任公司調(diào)度室主任、備煤車間主任、煉焦車間主任、生產(chǎn)部副部長(zhǎng)兼化產(chǎn)車間主任、現(xiàn)任生產(chǎn)部部長(zhǎng)。目前主要從事煤焦化生產(chǎn)技術(shù)及管理工作。

**通訊作者簡(jiǎn)介：洪葉發(fā)  高級(jí)工程師，曾先后在多家國(guó)有和民營(yíng)（股份）煤焦化公司擔(dān)任總顧問(wèn)、總工程師、副總工程師、煤氣凈化工程指揮部副總指揮、煤氣凈化廠廠長(zhǎng)、生產(chǎn)技術(shù)部部長(zhǎng)、技術(shù)科科長(zhǎng)、煉焦車間副主任、化產(chǎn)車間副主任、焦?fàn)t工程施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工程師等崗位。全過(guò)程參與了7米頂裝焦?fàn)t、6米頂裝焦?fàn)t、6米搗固焦?fàn)t和5.5米搗固焦?fàn)t及其相配套的備煤、煤氣凈化與化產(chǎn)工程建設(shè)和開(kāi)工投產(chǎn)等工藝技術(shù)及管理工作。目前重點(diǎn)關(guān)注焦化行業(yè)超低排放、節(jié)能與碳減排、碳達(dá)峰、碳中和、綠色低碳發(fā)展的工藝過(guò)程。煤焦化企業(yè)合理利用高硫煤配煤煉焦及優(yōu)化經(jīng)濟(jì)配煤比、焦?fàn)t煤氣濕法脫硫等。

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