什么样指标的焦煤是优质焦煤
焦煤(coking coal)也称冶金煤,是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。在中国煤炭分类国家标准中,是对煤化度较高,结焦性好的烟煤的称谓。又称主焦煤。
GB5751-86 中国煤炭分类标准[1]规定焦煤分两类:
第一类焦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf=10%~28%,黏结指数G>65,胶质层最大厚度,y≤25mm。这 部分煤的结焦性特别好,可以单独炼出合格的高炉焦。
另一类焦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf=20%~28%,黏结指数G=50~65,结焦性比前者差。焦煤具有中等挥发分和较好的黏结性,是典型的炼焦煤,在加热时能形成热稳定性很好的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭,其耐磨性也好。但产生的膨胀压力大,使推焦困难,必须配入气煤、瘦煤等,以改善操作条件和提高焦炭质量。在炼焦配合煤中焦煤可以起到焦炭骨架和缓和收缩应力的作用,从而提高焦炭机械强度,是优质的炼焦原料。
煤炭用作发电的动力煤,主要有优混、混煤和次煤三个等级,主要是发热量界定;用作炼焦的原煤有气、肥、焦、瘦四个品种,主要是挥发份界定,等级可分为优质煤和普通煤两个。焦炭有特级、一级和二级,三级的就很少见了,是依据国标分的,这个百度有。
贫煤:煤烟中煤级最高的煤,它的特征是:较高的着火点(350—360℃),高发热量,弱粘结性或不粘结。贫煤主要用于发电和电站锅炉燃料。使用贫煤时,将其与其他一些高挥发分煤配合使用也不失为一个好的途径。
贫瘦煤:挥发分低,粘结性较差,可以单独用来炼焦。当与其他适合炼焦的煤种混合时,贫瘦煤的掺入将使焦炭产品的块度增大。贫瘦煤也可用于发电、电站锅炉和民用燃料等方面。典型的贫瘦煤产于山西省西山煤电公司。
瘦煤:中度的挥发分和粘结性,主要用于炼焦。在炼焦过程中可能会产生一些胶质物,胶质层的厚度为6—10mm。由瘦煤单独炼焦产生的焦炭,机械强度较高但耐磨强度相对较差。除了那部分高灰高硫的瘦煤,瘦煤经常与其他煤种混合炼焦。
焦煤:有很强的炼焦性,中等的挥发分(约16%—28%),焦煤是国内主要用于炼焦的煤种。由焦煤炼成的焦炭具有非常优良的性质,焦煤主要产于山西省和河北省。
肥煤:中等或较高的挥发分(约25%—35%)和很强的粘结性,主要用于炼焦(一些高灰高硫的肥煤用来发电)。与其他煤级的煤相比,肥煤一般具有较高的硫含量。
1/3焦煤:介于焦煤、气煤和肥煤之间,具有较高的挥发分(类似于气煤),较强的粘结性(类似于肥煤)和很好的炼焦性(类似于焦煤),这也是它被称为1/3焦煤的原因。1/3焦煤由于其产量高而主要用于炼焦和发电。
气肥煤:高挥发分(接近于气煤)和强的粘结性(接近于肥煤),它适用于焦化作用产生的城市燃气和与其他煤种混合炼焦以增加煤气、焦油等副产品的产量。气肥煤的显微组成与其他煤种有很大的差异,壳质组的含量相对较高。
气煤:很高的挥发分和中度的粘结性,主要用于炼焦和发电。典型的气煤产于辽宁省。
1/2中粘煤:过度煤级的煤,在中国它只有很小一部分的储量和产量。其特征与一些气煤和弱粘煤类似。
弱粘煤:煤化程度较低或中等煤化程度的煤,其粘结性很差,不能单独用于炼焦。由于其特殊的成因,弱粘煤具有较高的惰性组含量。典型的弱粘煤产于山西省大同市。
不粘煤:早期煤化阶段曾被氧化过,因此它具有低发热量的特点。主要用于发电、气化和民用燃料等。不粘煤主要产于中国的西北部地区。
长焰煤:煤化程度是所有烟煤中最低的。由于其燃烧时火焰较长而被称为长焰煤。主要用于发电、电站锅炉燃料等。辽宁省的长焰煤储量是全国最大的。
褐煤:所有煤中最低级的煤,其特征是高水分,高氧含量(约15%—30%),并含有一些腐植酸。主要用于发电和气化。
粘结性好,胶质层最大厚度(20mm左右),挥发份少(仅对于炼焦,如果是要副产煤气,则是多,一般30%),水分(10%左右),灰分少,等的煤较好。
为保证焦炭质量,选择炼焦用煤的最基本要求是挥发分、粘结性和结焦性;绝大部分炼焦用煤必须经过洗选,以保证尽可能低的灰分、硫分和磷含量。选择炼焦作煤时,还必须注意煤在炼焦过程中的膨胀压力。用低挥发分煤炼焦,由于其胶质体粘度大,容易产生实高膨胀压力,会对焦炉砌体造成损害,需要通过配煤炼焦来解决。
产品和用途:煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油煤气和化学产品3类。
(1)焦炭。炼焦最重要的产品,大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁,其次用于铸造与有色属冶炼工业,少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中,焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。
(2)煤焦油。焦化工业的重要产品,其产量约占装炉煤的3%~4%,其组成极为复杂,多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用
(3)煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%,常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形式作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收,不但为了经济效益,也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气,发热量为17500kj/Nm3左右,每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3,其质量约占装炉煤的16%~20%,是钢铁联合企业中的重要气体燃料,其主要成分是氢和甲烷,可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷。
焦炭的主要用途是炼铁,少量用作化工原料制造电石、电极等。煤焦油是黑色粘稠性的油状液体,其中含有苯、酚、萘、蒽、菲等重要化工原料,它们是医药、农药、炸药、染料等行业的原料,经适当处理可以一一加以分离。对照图2-2和2-3(煤的结构模型),煤焦油中所含环状有机物可以说是煤的“碎片”。此外还可以从煤焦油中分离出吡啶和喹啉,以及马达油和建筑和铺路用的沥青等。从煤焦油里分离鉴定的化合物已有400余种。从炼焦炉出来的气体,温度至少在700℃以上,其中除了含有可燃气体CO,H2,CH4之外,还有乙烯(C2H4),苯(C6H6),氨(NH3)等。在上述气体冷却的过程中氨气溶于水而成氨水,进而可加工成化肥;苯等芳烃化合物不溶于水而冷凝为煤焦油;乙烯等沸点高的气体,根据煤气的不同用途酌情处理。总之,煤经过焦化加工,使其中各成分都能得到有效利用,而且用煤气作燃料要比直接烧煤干净得多。
气煤
气煤是一种变质程度低、挥发分较高的炼焦煤。煤的分子结构中侧链多且长,含氧量高,热解时不仅侧链从缩合芳环上断开,侧链本身又在氧键处断开,产生的分子量小,热解过程中可生成不同数量的胶质体,但热稳定性较差,易于分解,胶质体的粘结性较弱,流动性强,在生成半焦时胶质体可分解出大量的挥发物质,能产生较高的煤气和较多的焦油;能单独结焦,生成的焦炭因收缩大而产生很多纵裂纹,可使焦炭块度降低,焦炭多呈细长条而易碎。配入气煤可以缓解炼焦过程中膨胀压力和增大焦饼的收缩,便于推焦,同时气煤挥发分高,还可增加煤气和化产品。
气肥煤
气肥煤是煤化程度与气煤相近的挥发分和胶质体最大厚度Y值很高的强黏结性炼焦煤。单独炼焦时能产生大量的煤气和胶质体,但因为气体析出过多,不能生成强度高的焦炭。它最适合于高温干馏制造城市煤气,也可以用于配煤炼焦以增加化学产品的产率。
1/3焦煤
1/3焦煤是中等偏高挥发分的较强黏结性炼焦煤,是一种介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤。在单独炼焦时能生成强度较高的焦炭,焦炭的抗碎强度接近肥煤,耐磨强度则明显地高于气煤。在炼焦时其配入量可在较宽范围内波动而获得很高强度的焦炭。
肥煤
肥煤是中等变质程度的煤,挥发分范围较广,挥发分多在25%-35%。肥煤的分子结构中虽然侧链较多,但含氧量少,胶质层厚度大于25毫米,受热时产生大量的胶质体,其流动性大,热稳定性较气煤胶质体好。在半焦收缩过程中可产生较大的内应力,故单独炼焦有较多的横裂纹,焦炭易成碎块,焦根部分常有蜂焦。肥煤是配煤炼焦的重要成分,并可以多配弱粘结性煤而炼成机械强度较好的冶金焦炭,但挥发分高的肥煤,结焦性较差,炼焦配煤中使用此种煤时,配合煤中气煤用量需要减少。
焦煤
焦煤,又称主焦煤,是中等变质程度的煤种,具有中等胶质层厚度,大多数焦煤单独炼焦时可以形成热稳定性很好的胶质体,能得到块大、裂纹少、耐磨好的焦炭,但不宜采用它单独炼焦,主要原因是收缩度小,膨胀压力大,因此可能产生推焦困难,引起焦炉的损坏。同时因我国焦煤储量有限,为了合理利用中国煤炭资源,不仅不要单独用焦煤炼焦,而且在配煤中应尽量减少焦煤的配比,以节约焦煤煤源使用。在配煤中配入焦煤,主要是用来提高焦炭机械强度的作用。
瘦煤
瘦煤的变质程度较高,挥发分低,在加热时产生的胶质体少。不同的瘦煤单独炼焦时,焦炭的强度有很大的差别,大多数瘦煤炼出的焦炭块度大、裂纹少,熔融性较差,有粒状物质存在,焦炭的耐磨强度较差。炼焦时配入瘦煤可以提高炭的块度。有些粘结性好的瘦煤具有很大的膨胀压力。
其他煤种
其他煤种如长焰煤、贫煤和无烟煤,因胶质层厚度小,粘结性级弱,不能单独结成焦炭,一般不列入炼焦煤范围内,但目前为降低配煤成本,也有厂家少量配加,但需要预处理