先明确底层原理:炼焦本质是煤加热到 350~500℃产生胶质体,胶质体熔融、流动、粘结周围煤粒,再固化成半焦,继续高温收缩变成焦炭。
四个煤种的核心差异:变质程度、挥发分、胶质体数量、胶质体流动性、膨胀压力。
指标简单对照:气煤< 肥煤< 焦煤< 瘦煤(变质程度依次升高;挥发分大致反过来)
一、气煤(QM)
煤质特点
变质程度低,干燥无灰基挥发分 Vdaf>28%;胶质体数量少、流动性差、热稳定性差,粘结性中等偏弱,膨胀压力小,单独炼焦焦炭裂纹多、块度小、强度偏低,焦饼收缩大。
在配煤中的作用
提供挥发分,增产化产挥发分高,炼焦时大量析出,提高煤气、焦油、粗苯、硫铵等化工产品产率,是焦化厂化产收益的重要来源。
增大焦饼收缩,降低膨胀压力,改善推焦气煤受热后,胶质体少、后期收缩量大,能够抵消焦煤、肥煤带来的高膨胀压力,避免焦饼紧紧挤压炉墙,防止推焦困难、粘炉、啃炉墙,保护焦炉砌体。
稀释粘结组分,降低原料成本气煤储量大、采购价格普遍低于焦煤、肥煤,合理掺配可以降低配煤综合成本。
改善煤料松散度,有利于装煤、炉内透气气煤单独炼焦焦炭气孔偏大、纵裂纹发达,不能多加。
缺点与控制要点
掺配比例过高:焦炭裂纹急剧增多、碎焦多,抗碎强度 M40 下降,焦炭块度变差;同时焦炭反应性 CRI 升高、热强度 CSR 下滑。 常规顶装焦:气煤一般控制在 10%~25%(搭配 1/3 焦煤时会压缩纯气煤比例)。
二、肥煤(FM)
煤质特点
粘结性最强的煤种,Vdaf 25%~37%;胶质体数量最多、流动性最好,胶质层厚度 Y 值大,膨胀压力偏高;单独炼焦,焦炭气孔多、横裂纹多,容易生成海绵状焦,块度差。
在配煤中的作用
配煤体系的“粘结剂”,保障耐磨强度 M10 这是肥煤最核心功能。其他煤(焦煤、瘦煤、气煤)胶质体不足,靠肥煤充足、流动性好的胶质体把分散煤粒浸润、包裹、互相熔合在一起,保证焦炭不容易磨碎,控制 M10 指标。 配煤里如果缺肥煤,哪怕主焦煤很多,焦炭也会疏松、掉粉、M10 超标。
弥补弱粘结煤的粘结缺口当配入瘦煤、贫瘦煤、少量惰性组分时,粘结能力下降,肥煤用来补足粘结能力。
适度提高胶质体的温度区间丰富胶质体的流动窗口,让粘结反应更充分。
缺点与控制要点
掺多了:胶质体过多,焦饼内部气体排不出去,气孔率上升、气孔粗大,横裂纹增多,膨胀压力飙升,推焦阻力变大;同时焦炭热强度变差。肥煤属于稀缺煤种,价格高,焦化厂一般尽量少用,优先用 1/3 焦煤、气肥煤替代一部分。 常规顶装焦:肥煤一般 8%~18%。
三、焦煤(JM,主焦煤)
煤质特点
变质程度中等,Vdaf 18%~28%;胶质体热稳定性最好,结焦性最优,胶质体数量中等、流动性适中;单独炼焦焦炭致密、裂纹少、块度大,但膨胀压力非常大,单炼极易推不出焦,是焦炭的骨架煤。
在配煤中的作用
构建焦炭骨架,决定焦炭抗碎强度 M40 和热强度 CSR 主焦煤形成的焦质致密、结构牢固,是焦炭强度的核心来源。保证焦炭在高炉转运、高炉内高温条件下不容易碎,维持高炉料柱透气性。 M40、CSR 这两个高炉最看重的指标,高度依赖主焦煤。
稳定胶质体,平衡肥煤的过流动问题肥煤胶质体太稀、流动性太强;主焦煤胶质体稳定、不易过分流动,二者搭配,让胶质体“有粘性但不泛滥”,减少大气孔、海绵焦。
稳定焦块结构,减少裂纹相比气煤、肥煤,主焦煤炼出的焦裂纹少,块度均匀。
缺点与控制要点
价格贵、资源稀缺;单独炼焦膨胀压力巨大,严禁单炼。配入不足,焦炭热强度掉得最明显。常规顶装焦:主焦煤一般 15%~30%。
补充:1/3 焦煤,属于气煤 - 焦煤过渡煤,兼顾气煤的挥发分和焦煤的结焦性,现在焦化厂用量很大,用来替代一部分主焦煤和气煤。
四、瘦煤(SM)
煤质特点
变质程度高,Vdaf 14%~20%;胶质体数量很少,粘结性弱;加热时产生的胶质体很快固化,膨胀压力低,单独炼焦焦炭松散、粘结差。
在配煤中的作用
瘦化剂,抑制胶质体过度膨胀肥煤、焦煤胶质体多,熔融后体积膨胀大。瘦煤几乎不产生多余胶质体,相当于“骨架填料”,稀释胶质体总量,降低配煤整体膨胀压力,防止焦饼鼓胀、粘炉、难推焦。
减少横裂纹,提高焦炭块度肥煤多的时候,焦饼内部气体憋住,冷却产生大量横裂纹。加入瘦煤可以打断连续胶质相,缓解内部应力,减少横裂纹,提高大块焦比例。
降低配煤挥发分,优化焦炭热态性能挥发分过高的焦炭 CRI 偏高、CSR 差;瘦煤低挥发分,合理掺配有利于压低整体挥发分,改善焦炭热强度。
缺点与控制要点
掺配过量:体系粘结组分不够,胶质体不足以包裹全部煤粒,焦炭变疏松、掉渣,M10 急剧变差,耐磨不合格。 常规顶装焦:瘦煤一般 5%~15%,很多厂搭配贫瘦煤一起用。
综合联动逻辑(配煤思路)
焦煤:负责结实、抗摔、高温扛造(M40、CSR)
肥煤:负责粘在一起、不掉粉(M10)
气煤:负责出气、出油、好推焦、降成本
瘦煤:负责收住膨胀、控裂纹、压挥发分
一句话实操逻辑:焦煤定骨架,肥煤给粘结,气煤供挥发、松膨胀,瘦煤做瘦化、控裂纹;四类互相牵制,某一种加多,就要调其他煤来对冲副作用。
举个典型顶装焦参考配比(方便理解)
气煤 15% + 肥煤 12% + 主焦煤 25% + 瘦煤 10% + 1/3 焦煤 30% + 少量惰性煤(焦粉等)
想提高化产:加气煤;同时要留意 M40 会不会掉
M10 超标、掉粉:适当加肥煤或1/3 焦
CSR 偏低、高炉热强度差:提主焦煤
膨胀压力大、推焦困难、横裂纹多:加气煤或者瘦煤,适当降肥煤
五、配煤比例:
1.经典优质方案(大高炉、干熄焦,CSR≥65)
气煤15% + 肥煤22% + 焦煤43% + 瘦煤20%
2.经济稳定方案(最常用,兼顾质量和成本)
气煤18% + 肥煤20% + 焦煤40% + 瘦煤22%
3.低成本方案(中小高炉、湿熄焦)
气煤20% + 肥煤18% + 焦煤36% + 瘦煤26%
六、捣固焦炉参考(堆密度大,粘结压力宽松一点)
区间:气煤15~22%,肥煤15~20%,焦煤30~38%,瘦煤15~25%
示例:气煤20% + 肥煤17% + 焦煤33% + 瘦煤30%。
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