中煤、煤泥炼焦的试验研究及可行性分析

2018-05-28 09:19郭文仓

山西化工 2018年2期

郭文仓

(山西焦化集团有限公司，山西临汾 041606 )

1 背景及意义

中煤和煤泥是原煤洗选过程中分离出来的副产品，产量约占原煤产量的20%左右，主要用作动力用煤和民用燃料。山西焦煤集团有限责任公司作为全国最大的炼焦煤生产企业，2017年，原煤产量9 610万t。

中煤和煤泥普遍具有高硫、高灰的特点，主要作为燃料替代动力煤用于电厂和锅炉燃料。由于高硫、高灰的焦煤、肥煤煤泥和中煤具有黏结性，在燃烧过程中，易结焦，腐蚀和结疤，且产生大量的粉尘，只能掺到动力煤中出售。滞销的煤泥堆积形态极不稳定，自流而不成形，遇水即流失、风干即飞扬，长期存放极易产生严重的环境污染。

我国的大气污染主要是煤烟型污染，所以，防治燃煤产生的烟尘、二氧化硫等污染物一直是我国大气污染防治的重要内容。

山西焦煤凭借其炼焦生产的基础，提出探索焦、肥、气、瘦煤的中煤和煤泥炼焦。利用中煤和煤泥炼焦回收紧缺的煤焦油、粗苯等副产品，并生产焦炭替代低保用煤或气化焦。此焦炭不仅可以提升作为燃料的热值，而且燃烧时污染物减少，有利于环境保护，是中煤和煤泥利用的有效途径。

山焦焦化配煤实验中心按照集团公司的工作要求，对部分中煤、煤泥进行了质量分析，结果如表1。

表1 中煤(煤泥)质量分析数据

煤的黏结性是结焦性的必要条件。胶质层厚度Y和黏结指数G是表征煤的黏结性的重要指标。从以上煤质分析可知，中煤和煤泥黏结指数在0～23。大部分中煤和煤泥胶质层厚度、半焦收缩无法测量，黏结指数很低，不能单独成焦。

山焦焦化配煤实验中心对部分中煤、煤泥按照9∶1的比例进行了40 kg小焦炉结焦性实验。具体实验数据详见表2。

表2 中煤、煤泥40 kg小焦炉试验数据

具有黏结性的单种中煤和煤泥配合可以成焦，但焦炭质量较差。

方案一、方案二、方案六可以成焦，但其所生产焦炭的机械强度较低，灰分较高，热值低，只能用于燃料使用。

方案三、方案四、方案五、方案七仅能部分成焦或不成焦，因此不能用于单独炼焦。

以中煤、煤泥为主配入高硫肥煤可以炼焦，且焦炭热值较高，机械强度相对较好。

方案八以黏结性相对较好的中煤、煤泥为主，同时配入了高黏结的高硫肥煤，进行了300 kg试验焦炉捣固试验，生产焦炭机械强度较好，灰分、硫分高，热值24.3 MJ，可以达到低保用煤20.9 MJ热值的要求。

由于中煤、煤泥黏结性低，炼焦过程中收缩性差，在实际生产中可能会发生难以推焦的现象，仍需要进一步试验研究。另外，尚需通过添加黏结剂和其他炼焦方式，进一步探索试验中煤、煤泥的结焦性。

以方案八作为测算依据，配合煤成本为332.7元/t。吨焦耗煤1.31 t，配合煤成本约为435元。

根据配合煤挥发分估算焦油、粗苯产率如下：

焦油产率理论值(%)=-18.36+1.53V-0.026V2=3.9

粗苯产率理论值(%)=-1.6+0.144V-0.001 6V2=1.39

根据目前市场价格，吨焦化产品(没计算焦炉煤气)收益约为226元。

根据我公司生产情况估算吨焦加工费用为150元。

吨焦成本=配合煤成本-化工产品收益-加工费用。经计算，吨焦成本约为355元(中煤、煤泥、高硫肥煤测算价格为出厂价)。

根据试验期间23.0 MJ动力煤挂牌价为489元/t，折算20.9 MJ民用低保煤价格约444元/t。本实验中煤煤泥为主配入高硫肥煤炼焦生产的焦炭代替民用低保煤，每吨焦的利润总额在18元。

每吨焦相对于原煤硫含量可降低20%，将减少二氧化硫排放20%，对大气质量的改善起到积极作用。

据有关资料统计，作为产煤大省的山西，冬季采暖燃煤需求量约为700万t/a，并且冬季许多居民将中煤或煤泥直接燃烧取暖做饭，对大气造成严重污染。以中煤和煤泥为主炼焦，可以生产民用焦替代山西省的低保用煤，也可以作为华北地区冬季取暖的清洁燃料用于民用和锅炉燃烧，其市场潜力巨大。

通过进一步探索，以中煤和煤泥为主也可以生产气化用焦，用于化工生产。经测算，以中煤和煤泥为主生产气化用焦，用于生产甲醇具有较强的市场竞争力。

利用具有结焦性的中煤、煤泥为主配入高硫肥煤用于炼焦生产民用焦作为燃料，不仅在技术、经济上可行，而且作为民用和锅炉燃料，其市场巨大。并且生产民用焦可减少大气污染，具有明显的社会效益。

以中煤和煤泥为主炼焦，在目前煤炭、焦炭差能严重过剩的背景下，对于拓展煤炭、焦炭的销售途径提供了新的思路；对于提高企业的经济效益，开辟以化养焦，盘活焦化市场具有非常重要的意义；对于作为煤炭大省、焦炭大省落实以煤为基，多元发展意义重大。