摘要：为解决当前炼焦生产中高质量炼焦煤资源缺乏导致焦炭产量、质量较低且生产成本较高的问题，对三种煤样的煤质基于相关标准和设备进行了测定分析；对三种煤样在同种炼焦工艺和温控流程下所得焦炭的性能进行了对比分析。通过综合分析掌握了三种煤样的基础性能，为其后续在炼焦生产中的角色分配奠定了基础。

　　关键词：机械强度；热态性能；工业指标；炼焦；黏结指数

　　炼焦是对煤炭进行再加工的方式之一，作为炼焦企业如何保证焦炭的质量和产量尤为重要。尤其是在当前缺乏炼焦的现状下，如何减少主焦煤的配比，合理控制焦化企业的实际生产成本，是当前解决优质炼焦煤资源缺乏的主要举措。根本上实现炼焦煤与其他煤质合理配比达到预期的炼焦效果，需要清晰掌握不同煤的煤质及其结焦性能[1]。本文将结合实践生产对单种煤的煤质及其结焦性能进行，为后续提升炼焦质量和产量，降低炼焦成本奠定基础。

　　1煤质分析

　　根据实际生产需求，以三个煤矿对应的煤质进行分析，为便于区域将三个煤矿的原煤分别编号为A组、B组和C组。将上述三组原煤分别称取500 kg，并按照相关标准完成煤样的制备后通过破碎、塑封、分类以及标记后供后续煤质分析使用。针对煤质的分析要求，重点对煤样中的硫成分、黏结指数、灰分、胶质层指数以及奥阿膨胀度等指标进行分析，根据相关参数的分析需求，配置如表1所示的相关检测设备。

　　1.1单种煤质基础指标的分析

　　对于单种煤质的水分、挥发分、胶质层指数以及奥阿膨胀度等指标遵循相关测试标准测定即可[2]，此处不具体对其测定过程进行赘述，仅列出测试结果，如表2所示。

　　1.2单种煤质吉氏流动度指标的测定

　　针对单种煤质吉氏流动度指标的测定需求，需要将煤样的颗粒控制在小于0.425mm以下，按照标准要求量取5 g上述样品并置于电炉铅锡锅中，将煤样升温并形成胶质体，期间需要对煤样进行不断搅拌[3]。在此期间，恒力矩吉氏测定仪需要实时自动记录最大流动度以及软化温度、固化温度、塑性区间温度差、最大流动温度等指标，并记录如表3所示。

　　2单种煤样结焦实验研究

　　同样对于上述所选择的三种煤样的结焦性能通过实验进行综合分析，并重点对所得焦炭的热态性能、机械强度以及工业等指标进行分析。

　　2.1炼焦工艺条件

　　本实验采用40 kg的侧装小焦炉进行炼焦，为保证炼焦过程控制温度控制的一致性和精确性，采用PID算法对温度进行控制。

　　预处理：将上述三种煤样采用破碎机破碎至6 mm以下，同时保证煤样粒度小于3 mm的占比不低于85%。取上述样品40 kg并喷水保证其水分控制在10%置于煤箱中，而后采用捣固锤对其进行捣固，保证整体的堆积密度。

　　炼焦流程：在煤样开始炼焦操作之前，首先将焦炉升温至800℃并保温3 h后将上述制备的煤样送入并关闭炉门；基于PID温度控制程序将焦炉中的温度经历15 h后升至1 050℃,并在此温度上保温2 h。

　　熄焦流程：结焦结束后，将煤壁去除并置于熄焦车上，并喷洒50 kg的水将煤饼熄焦至无红焦。熄焦完成后在自然条件下烘干5 h后作为样品备测[4]。

　　2.2结焦性能的测定

　　为综合评估上述三种煤样的结焦性能，重点对所得焦炭的机械强度、热稳态性能以及工业指标进行测定分析。

　　2.2.1机械强度和热稳态性能的测定

　　针对焦炭机械强度的测定要求，包括抗碎强度和耐磨强度两项，基于GB/T 2006—2008的标准要求，采用1/4米库姆转鼓进行测定；针对焦炭热态性能指标的测定要求，包括焦炭质量损失率和反应后强度，基于GB/T 4000—2008的标准要求，采用焦炭热性能测定仪进行测定。三种单种煤样所得焦炭的机械强度和热稳态性能测定结果如表4所示。

　　2.2.2工业指标的测定

　　针对焦炭工业指标的测定要求，基于GB/T 2001—2013的标准要求，采用干燥箱、马弗炉等设备对相关指标进行测定，测定结果如表5所示。

　　3综合评价

　　综合对单种煤样煤质和结焦性能实验的相关进行综合分析后，得出如下结论：

　　1）结合A组煤样煤质及其结焦性能实验所得的数据可以将其划分为36#肥煤；根据其在塑型区间内的温度差可达91.71℃,说明采用该种煤样可提升对惰性物质的黏结性能[5]。同时，基于该种煤样所得焦炭的抗碎强度达67.06%，满足一级冶金指标要求；抗磨强度达16.16%，满足二级冶金指标要求。综上所述，A组煤样可作为基础炼焦煤使用。

　　2）结合B组煤样煤质及其结焦性能实验所得的数据可以将其划分为45#气煤，其变质程度达到了1/3焦煤的下限；根据其黏结指数为81.81，奥阿膨胀度为0，胶质层最大厚度为13.64 mm，最大流动度为161.60 ddpm等指标可以判断该煤样的流动性较差。综合其结焦性能的实验数据得出，该种煤样的冷态强度和热性能均无法满足冶炼的要求，即说明仅采用该种煤样不适合单独炼焦。综上所述，B组煤样可作为动力煤使用。

　　3）结合C组煤样煤质及其结焦性能实验所得的数据可以将其划分为36#肥煤，其变质程度达到了1/3焦煤的要求。根据其在塑型区间内的温度差可达90.60℃,说明采用该种煤样可提升对惰性物质的黏结性能。根据其胶质层最大厚度为23.74 mm，最大流动度为211.09 ddpm等指标可以判断该煤样的流动性一般。同时，基于该种煤样所得焦炭的抗碎强度达82.82%，满足一级冶金指标要求；抗磨强度达10.10%，满足三级冶金指标要求。综上所述，C组煤样可以作为配煤炼焦使用。

　　4总结

　　炼焦为对原煤进行深度加工处理的工艺，所形成的焦炭一般被应用于冶金行业中。鉴于当前高质炼焦缺乏的背景下，需要充分掌握原煤的煤质及其结焦性能，并为其选择合适的炼焦工艺，最终达到了炼焦产品的质量和产量，减少生产成本的目的。针对此，本文对三种煤样的煤质及其结焦性能进行了实验研究，并得出：A组煤样满足36#肥煤的要求，可作为基础炼焦煤使用；B组煤样满足45#气煤的要求，仅可作为动力煤使用；C组煤样满足36#肥煤的要求，可作为配煤炼焦使用。

　　参考文献

　　[1]周建国，宋万军，蒋涵元，等.上榆泉选煤厂筛分性能评价及末煤煤质分析[J].煤炭技术，2023，42（5）：278-282.

　　[2]王林，王红雨，韩瑞，等.超临界热电联产锅炉结焦机理分析与工程调整措施[J].燃烧科学与技术，2019，25（1）：37-44.

　　[3]樊增权，樊晋元，王林.基于大数据分析的动力煤煤质特性对炉内换热量影响规律的研究[J].热力发电，2018，47（8）：38-43.

　　[4]菅耀，郭存荣.添加药剂防止煤粉锅炉结焦[J].热力发电，2004，33（6）：82-83.

　　[5]樊有林，石建光，熊树宝，等.高含水低品质煤炭煤质特性及提质工艺研究[J].煤炭技术，2022，41（2）：232-236.