利用化产废渣配型煤炼焦发展循环经济

      多年来，国内焦化厂回收化产系统每年产生的化产废渣一直没有合理的处理方法牞很多焦化厂都是运至煤场积存，长期以来越积越多，对环境造成恶劣影响。"十一五"期间共建和谐社会，对环境保护的要求越来越高，由于焦化工艺的特殊性，"三废"是困扰焦化厂生存与可持续发展的重要因素。因此，解决化产废渣的污染问题，使之能够在焦化工艺内闭路循环，是焦化厂发展循环经济的有效措施之一。

　　发展配型煤技术的关键问题

　　1 解决廉价、来源广、效果好的粘结剂

　　型煤是用一种或数种煤粉与一定比例的粘结剂或固硫剂在一定压力下加工形成的，具有一定形状和一定理化性能的煤炭产品。软沥青作为配型煤技术的基本粘结剂，具有价格高，在炼焦过程中50％转为焦炭材料，故周转损失多的缺点，且软沥青可广泛用于生产沥青焦或针状焦，是一种贵重的沥青资源。因此，寻找廉价、来源广、效果好的粘结剂替代软沥青，是配型煤炼焦发展的一个关键。

　　2 煤料与粘结剂充分混捏

　　这是保证最有效地利用粘结剂和提高成型煤强度的重要环节，混捏机是实现充分混捏的关键设备。

　　3 操作可靠的压球机

　　一般均使用对辊式压球机。这种成型机生产能力大，结构紧凑，压制的型球均匀，但受压时间短，成型压力为20～50MPa，这对有粘结剂的冷压型煤是足够的。为在较短受压时间内压实煤料，设有均匀布料和给料调节装置。为保证压出完整的型球，两个压辊还应设有相应的轴向和径向间隙的调节机构。对辊压球机的球碗形状和光滑度是影响能否顺利脱模的重要因素，一般采用厚度不大的枕型球碗。

　　4 型球的冷却、输送和防破碎

　　这是保证型球整球率的又一重要环节。由于成型球是在80～100MPa下进行，此时粘结剂均布在煤粒表面上，但仍属液膜状，故型煤强度不大。采用带空气通风冷却的网式运输机，可以在输送型煤的同时，冷却型煤提高强度，但要缩短运输距离，减少运转和进仓时的落差，并采取相应的防破碎装置。也有的将型球卸至粉煤运输带上，与粉煤一起运转，以减少撞击，提高整球率。

　　影响配型煤炼焦效果的因素

　　1 型煤配比

　　随型煤配比增加，焦炭强度提高。日本研究结果表明，配比每增加10％，DI15015升高0．4％～0．5％，至配比超过40％时，焦炭强度又趋降低。因此可以认为，当型煤配比达到40％，型煤之间的空隙已被粉煤充分填满，进一步提高型煤配比，粉煤不足以填满型煤空隙，装炉煤堆密度反而降低。一般型煤配比以不超过30％为宜，当煤质较好时，可将型煤配比降至15～20％。

　　2 煤料性质

　　数据表明，粘结性好的煤配型煤炼焦效果较差，挥发分越低、粘结性越差的煤，配型煤炼焦效果越好。

　　3 非粘结煤的配合效果

　　成型煤料中非粘结煤在配型煤炼焦时对结焦过程有二个相反的影响效果，一是使型煤膨胀度降低，提高配型煤效果；另一是降低成型煤料粘结性，也使整体煤料粘结性降低而减少配型煤效果。

　　4 粘结剂配入量

　　型煤用粘结剂的配入量直接影响型煤强度、成品率、从而影响焦炭的强度。

　　技术方案

　　1 利用化产废渣充当型煤粘结剂

　　利用焦化化产废渣做为型煤粘结剂是否能够达到型煤成球及强度要求，需要进行成分分析。在炼焦化产回收过程中，分离出焦油、煤粉、水份等组成的焦油渣（既化产废渣），通过对化产废渣组成分析，其粘度大，可做为粘结剂与煤粉掺合压制成型。

　　2 煤粉粒度及混合料的均匀调制设备

　　配合煤粉的粒度大小影响煤粉与粘结剂的混匀效果，进而影响型煤的强度。虽然较细的颗粒有助于煤粉与粘结剂之间的充分接触与粘合，但是过细的煤粉也不易使煤粉与粘结剂混合均匀而影响成球强度。因此，经过对不同细度的煤料粘合成型的实验研究，煤粉粒度大小控制在3mm左右与焦油渣粘结剂混合均匀效果最佳。

　　另外，型煤混匀调制设备的选择非常重要，这决定焦油渣与煤粉是否能混合均匀及成型后型煤的强度。实践证明，煤粉与焦油渣粘结剂通过双轴螺旋搅拌机混合搅拌与捏合之后，料性均匀滑腻，型煤强度明显提高。同时为了提高混合的均匀性，在搅拌机的选择上，可以通过加大搅拌机的长度，使煤料与粘结剂能够达到充分地混合。

　　3 成型压力

　　在焦油渣为粘结剂的前提下，成型压力也是影响型煤强度的重要因素。研究表明，适当提高成型压力，有助于提高型煤强度。这不仅提高型煤配煤的效果，而且可以避免化产废渣型煤在皮带机倒运过程中碰撞破碎，而使焦油渣黏附在皮带机设备部件上，腐蚀设备，恶化操作环境。但当成型压力增大到一定程度时，型煤强度提高不明显。

　　4 型煤形状与大小

　　由于用途及粘结剂的不同，型煤的形状与大小各异，有枕型、卵形、半球型与椭圆型。其中，双曲面椭圆型不仅型煤表面光滑不易破碎，而且成球率高。

　　5 型煤配比

　　为确定型煤配比的可行性，研究测定了型煤在2％左右的比例加入配煤炼焦后对焦炭质量的影响程度。

　　根据研究结果，该方案不但处理了焦化厂生产过程中的化产废渣，使污染物不出厂，在现有生产工艺系统予以处理，解决环保问题，同时可以回收废渣中有机成分，提高相应化产品的收率。利用化产废渣配型煤炼焦，只要实施得当，就可以实现良性可持续发展，取得经济和社会的双重效益。

　　工艺流程

　　济钢焦化厂以备煤车间粉碎后的配合煤为原料，以化产废渣为粘结剂，稍加部分辅助粘结剂，经充分混捏、挤压后生产型煤，而后以一定的比例回配到炼焦煤中炼焦。

　　从煤—6皮带运输机上切取破碎后煤料进入型煤原料槽，原料槽中煤料经型—1皮带机运至混捏机中。特制一焦油渣槽放置在氨水澄清槽出口下，接满后用叉车将焦油渣槽放置在型—1皮带机上方，经蒸汽加热提高其流动性，使其自动下口流到型—1皮带机，与煤料一起进入成型机中挤压成为型煤。型煤经型—2皮带机回配到煤—8皮带机上，与破碎后的炼焦煤一同运至煤塔中入炉炼焦。

　　操作步骤为：

　　①在煤—6皮带开动后，开动自动取煤装置，并使其保持一定的高度和角度，待原料槽满后，关闭自动取煤装置，使其恢复原状；

　　②配合插车操作人员，取下空焦油渣槽，并把重焦油渣槽放置在槽座上，然后把焦油渣槽底插板与螺旋伸缩电机连接的插销插好，接上蒸汽管道预热；

　　③待煤—8皮带开动后，按以下先后顺序开车：型－2皮带、成型机、刮板运输机、双轴搅拌机、型－1皮带、圆盘给料机、螺旋伸缩电机；

　　④在运转过程中，要注意观察，严禁铁块或其他硬质杂物进入成型机，防止对成型机造成损伤，降低成球率，发现杂物铁块要及时拣出或停车处理；

　　⑤在运转过程中，要根据成球情况以及煤料与焦油渣的混合情况随时调整煤料和焦油渣流量，使混合均匀，成球率达到60％～70％以上；

　　⑥在运转过程中，随时巡回点检，发现异常立即停车处理，处理不了时，通知车间调度叫检修工处理；

　　⑦待型－2皮带、成型机、刮板运输机、双轴搅拌机、型－1皮带上的煤料全部清理干净后方可停车，停车时首先关闭焦油渣槽底插板和蒸汽开关，其他停车顺序和开车顺序相反。

　　工艺改进

　　1）本工艺方案省去了煤料的破碎设备，直接利用备煤工艺中破碎机后煤料，做到占地少，投资省，流程短，工艺生产连续。

　　2）采用圆盘给料机配料，容易控制原料煤与粘结剂的配比。

　　3）煤—6皮带机分料器、焦油渣槽底插板为机电控制，技术含量高而且安全可靠、省力。

　　4）结合煤－6皮带与煤－8皮带机工艺布置特点，进行巧妙设计，实现型煤与原料煤的均匀上料分布，减少型煤的运输破损。

　　5）型煤球型设计为椭圆扁型，成型率高且不宜滚动与偏析。

　　6）实现自动取煤。由于煤－6皮带机带速快，手动操作刮板取煤危险大，因此设计了机电控制的自动取煤装置。自动取煤装置由电机驱动减速机带动连杆丝杠旋转，控制呈斜面的取煤器在煤—6皮带上的升降，利用煤—6皮带2m／s的线速度产生的物料机械动能实现自动取煤。该装置还可以利用电机、减速机带动丝杠旋转来控制取煤器的角度和高度，来调整取煤量的大小。

　　7）焦油渣槽。根据每个焦油氨水澄清槽24小时所产生的废焦油渣量，设计每个焦油渣槽的容量为1．5t，内置蒸汽管加热。槽体上半部分为长方体，下半部分为方椎体，有利于焦油渣的排出。槽体下部设有支撑，有利于叉车倒运和放置。焦油渣槽底插板为机电控制，伸缩自如，省时省力。槽体外侧设有蒸汽管喷头，用于对焦油渣进行加热和清扫。

　　8）由于化产废渣粘性强，毒性大。所以设计时将装化产废渣的渣槽闸板设计为电动闸板，使用电机带动伸缩减速机，利用杠杆原理来驱动闸板的开闭，实现机械化作业，避免操作人员直接接触化产渣，从而保障操作人员的身心健康。

　　效果

　　将回收、焦油工序产生的化产废渣消化生产合格型煤，使废渣在焦化工艺内闭路循环，可以解决焦化厂环境污染问题。改善焦炭质量，在同样配煤比条件下配型煤炼焦可使M40增加0．5％～1％，降低M102％～4％，DI15015提高2％～5％，反应性降低5％～8％，反应后强度提高5％～12％，平均块度略有下降，但块度均匀系数提高。扩大气煤或瘦煤用量，一般在焦炭质量相同条件下，配30％型煤可增加弱粘结的气煤或瘦煤配量10％～20％。

　　利用焦化化产废渣做粘结剂实现型煤配煤炼焦，使生产废物“资源化”和利用“高效化”，降低生产成本，防治环境污染，最终实现焦化生产过程的清洁化，提高焦化厂的经济效益和社会效益。