利用焦油渣和生化污泥制型煤配煤煉焦技術(shù)

　　焦化企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢渣，主要為焦油渣、再生器廢渣、廢油、蒸氨塔瀝青、生化污泥渣及各塔和槽檢修清掏產(chǎn)生的廢渣等。這些廢渣都屬于國家所列的危險(xiǎn)廢棄物(簡稱危廢物)，危害環(huán)境。以往這些危廢物都被送至露天煤場，與煉焦煤簡單混拌后，進(jìn)行配煤煉焦。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)及國家環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，再加上節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的迫切需求，焦化危廢物的傳統(tǒng)處理辦法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)下的環(huán)保要求，科學(xué)的無害化處理迫在眉睫。同時(shí)，焦化企業(yè)的露天煤場逐漸被淘汰，更多的采用筒倉貯煤，顯然焦化危廢物的處理需要另辟它徑。因此，焦化危廢物如何進(jìn)行科學(xué)合理且無害化處理，是擺在焦化企業(yè)面前的難題。包鋼煤焦化工分公司2014年投入運(yùn)行的焦油渣制型煤工藝，不僅有效解決了焦油渣處理的問題，而且提高了裝爐煤的堆密度，改善了焦炭質(zhì)量。現(xiàn)介紹如下，供焦化企業(yè)參考。

　　1、焦化危廢物的特性分析

　　1.1 化產(chǎn)廢渣特性分析

　　1.1.1 焦油渣特性分析

　　在焦化生產(chǎn)中，化產(chǎn)廢渣主要以焦油渣為主，包鋼煤焦化工分公司焦油渣的工業(yè)分析指標(biāo)為水分2.5%、灰分4%、揮發(fā)分32%和固定碳60%等，其中甲苯不溶物占25.4%、喹啉不溶物占27%。從成分分析來看，焦油渣中含有大量的固定碳和具有揮發(fā)性的多環(huán)芳烴，在高溫條件下，多環(huán)芳烴可以燃燒分解為CO2和H2O。相關(guān)研究表明：焦油渣在煉焦過程中，其56%轉(zhuǎn)化為焦炭、19%生成煤焦油、約24%變?yōu)槊簹�，可見將焦油渣添加到煉焦煤中，可達(dá)到節(jié)能減排的目的。

　　1.1.2 焦油渣作為黏結(jié)劑的可行性分析

　　雖然焦油渣本身具有疏水性，它與水中的細(xì)油珠相碰，可以互相絮凝，焦油渣分散顆粒也具有一定的吸附性能，但焦油渣的主要作用是黏附作用，在攪拌作用下，焦油渣被分散，其中的長鏈烷烴和芳香烴組分可以起到黏附作用。

　　焦油渣與煤粉成型試驗(yàn)的技術(shù)原理是利用焦油渣的黏結(jié)功能，同時(shí)在其他黏結(jié)劑和固化劑的作用下，使黏結(jié)組分與煤粉顆粒結(jié)合，最后通過機(jī)械壓力，形成塊狀物料高強(qiáng)型煤。高強(qiáng)型煤作為煉焦配煤的一部分配入焦?fàn)t煉焦，通過焦?fàn)t高溫炭化，將焦油渣轉(zhuǎn)化為焦炭、焦油和煤氣，實(shí)現(xiàn)焦化有機(jī)固廢的無害化處理和資源化利用。另外，由于將有機(jī)固廢與煤粉加工成型煤，型煤的堆密度變大，高于常規(guī)煤粉的裝爐堆密度0.73t/m3~0.75t/m3，使得焦?fàn)t內(nèi)裝煤堆密度增加，導(dǎo)致煤粉在結(jié)焦過程中膠質(zhì)體對(duì)煤粉顆粒的浸潤度增加，而膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性增加、黏結(jié)作用增強(qiáng)，有利于焦炭強(qiáng)度改善，同時(shí)有利于焦?fàn)t裝煤量的增加，提高了焦?fàn)t的產(chǎn)能。

　　對(duì)包鋼煤焦化工分公司現(xiàn)場焦油渣的流動(dòng)性進(jìn)行分析，取部分焦油渣制樣并加熱至70℃，該狀態(tài)下，焦油渣流動(dòng)性達(dá)到4.0~4.2(恩氏黏度)，流動(dòng)性較好;由于現(xiàn)場焦油渣黏稠狀態(tài)不同，在添加和壓制型煤過程中，存在著一定差異，通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的焦油渣在壓制型煤過程中，不需要添加任何黏結(jié)劑，制出的型煤合格率可達(dá)到93%以上。夏季焦油渣不用加熱，便可直接配入，進(jìn)行壓制型煤;冬季由于天氣寒冷，焦油渣遇冷，結(jié)為凍塊，不利于配制型煤，必須用蒸汽加熱保溫，才能提高它的流動(dòng)性，便于壓制型煤。

　　1.2 生化污泥特性分析

　　生化污泥是處理焦化酚氰廢水產(chǎn)生的廢棄物，其主要成分為真菌、細(xì)菌占70%，酚類質(zhì)量濃度0.1mg/L、COD質(zhì)量濃度71mg/L、氨氮1.3%、水分20%、硫化物0.05%、鋁元素0.04%等。

　　生化污泥每天8t左右的產(chǎn)生量，按照2%的配比配入配合煤，進(jìn)行小焦?fàn)t試驗(yàn)，分析試驗(yàn)所產(chǎn)焦炭質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)配入生化污泥后，對(duì)焦炭的灰分幾乎沒有影響。

　　2、焦油渣制型煤有關(guān)試驗(yàn)

　　2.1 黏結(jié)劑的制備

　　將不同比例的焦油渣、生化污泥等均勻混合，用70℃水浴加熱0.5h后，進(jìn)行攪拌，二者混合均勻后，分析其黏結(jié)性和流動(dòng)性。

　　根據(jù)焦油渣的特性，將焦油渣作為制型煤的黏結(jié)劑，與配合煤制型煤，并把型煤配入配合煤中煉焦，研究其對(duì)焦炭質(zhì)量的影響和裝爐煤堆密度的變化。

　　2.2 成型試驗(yàn)

　　根據(jù)焦油渣的成分、性質(zhì)和型煤中配合煤的種類，將焦油渣與煤粉等一起攪拌成型后，制成具有一定機(jī)械強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度、耐壓性的型煤，保證其在運(yùn)輸和加煤的過程中不散、不碎、不黏。

　　采用70kN的對(duì)輥成型壓力機(jī)進(jìn)行壓球成型試驗(yàn)，型塊為雙凸圓球形，型塊強(qiáng)度用抗壓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)表示。

　　將焦油渣黏結(jié)劑按5%、10%不同比例，分別與配合煤煤粉均勻混合，在壓力機(jī)上，以70kN壓力進(jìn)行成型試驗(yàn)，壓出來的型煤結(jié)構(gòu)完整，表面光滑，成型率達(dá)到96%以上;其要點(diǎn)是將有代表性的5塊型煤由4m高落下3次，然后測(cè)定大于6mm粒級(jí)的百分?jǐn)?shù)，即為落下強(qiáng)度指標(biāo)。通過在4m高空作跌落強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果均達(dá)到不碎，才能保證在運(yùn)送過程中型煤不破碎。

　　2.3 配入焦油渣型煤對(duì)混合煤料堆密度的影響分析

　　(1)取3mm以下的配合煤11kg，裝入定制的鐵箱(400mm×200mm×550mm)找平后，做好刻度，測(cè)得配合煤在鐵箱內(nèi)高度為225mm。

　　(2)稱取焦油渣型煤1.1kg(配合煤的10%)，等質(zhì)量替換掉鐵箱中的配合煤并混合均勻，量得鐵箱內(nèi)煤料高度為222mm。

　　(3)以此類推，得出當(dāng)配入20%焦油渣型煤后鐵箱內(nèi)煤料高度為210mm，當(dāng)配入30%焦油渣型煤后鐵箱內(nèi)煤料高度為190mm，可得出配入10%、20%、30%焦油渣型煤對(duì)應(yīng)的煤料堆密度分別為0.619t/m3、0.655t/m3、0.724t/m3。

　　試驗(yàn)結(jié)果顯示，原配合煤堆密度為0.611t/m3，配入10%、20%、30%焦油渣型煤后，配合煤堆密度分別提高了0.008t/m3、0.044t/m3、0.113t/m3，配入焦油渣型煤能夠有效提高裝爐煤的堆密度。

　　3、型煤對(duì)20kg小焦?fàn)t試驗(yàn)焦炭質(zhì)量的影響

　　為了達(dá)到技術(shù)上可行，使型煤在不影響焦炭產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下，盡量多配用焦油渣，需要根據(jù)煉焦配合煤的質(zhì)量指標(biāo)，確定焦油渣及生化污泥的摻配量。通過配型煤煉焦試驗(yàn)，分析焦炭質(zhì)量指標(biāo)，研究型煤在配煤中的最佳配比。由于化產(chǎn)每天產(chǎn)生的焦油渣數(shù)量有限，按照4%、6%、8%及10%型煤配比(4種方案)進(jìn)行配煤煉焦及對(duì)比分析，尋找出合理的配比。不同型煤配比下20kg小焦?fàn)t試驗(yàn)焦炭質(zhì)量分析見表1。

　　從表1中可以看出，添加型煤配比愈高，焦炭反應(yīng)性(CRI)和耐磨強(qiáng)度(M10)愈小，反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)和抗碎強(qiáng)度(M40)愈大，焦炭質(zhì)量有明顯的改善，配入10%左右的焦油渣型煤對(duì)焦炭質(zhì)量有明顯的改善作用。

　　4、焦油渣型煤的生產(chǎn)工藝及改進(jìn)

　　焦油渣制型煤自2014年投產(chǎn)以來，焦油渣和生化污泥的實(shí)際產(chǎn)生量為：焦油渣平均每天產(chǎn)量為8車，約16t;生化污泥平均每天產(chǎn)量為2車，約為8t。由于焦油渣和生化污泥量較少，若按照3%的比例添加，每天可制取型煤約800t，故只能按照3%~4%的比例進(jìn)行配煤生產(chǎn)。

　　4.1 型煤生產(chǎn)工藝流程

　　型煤生產(chǎn)工藝流程見圖1。將各點(diǎn)產(chǎn)生的危廢物用帶有螺旋自動(dòng)卸料的小車運(yùn)送到處理現(xiàn)場，使用電動(dòng)單梁起重機(jī)，將物料小車提升到處理平臺(tái)，由螺旋卸料機(jī)將危廢物卸入一級(jí)混勻輸送機(jī)中。在焦?fàn)t煤塔的送煤皮帶(B135)上，增設(shè)一臺(tái)電液動(dòng)犁式卸料器，將所需煤量卸到斗式皮帶機(jī)上，輸送到緩沖儲(chǔ)煤倉，并在煤入倉前合適位置設(shè)置除鐵器，保護(hù)后續(xù)設(shè)備工作。煤倉下設(shè)置變頻圓盤給料機(jī)，將煤送入一級(jí)混勻輸送機(jī)中，這樣使煤和焦化危廢物在輸送中進(jìn)行混合。為了更好地使煤和焦化危廢物充分混合，在通過一級(jí)混勻輸送機(jī)后，再進(jìn)入二級(jí)混勻輸送機(jī)混合。經(jīng)過充分混勻后的物料經(jīng)成型機(jī)壓制成型煤，通過新建膠帶機(jī)，送至為焦?fàn)t煤塔供煤的B135膠帶機(jī)，最終到煤塔參與煉焦�？紤]到設(shè)備間溜槽容易掛料堵塞，各點(diǎn)配置一臺(tái)振動(dòng)器，在儲(chǔ)煤倉配置振動(dòng)器和空氣炮。

　　為防止各種危廢物冬天結(jié)塊，并保持焦油渣具有良好流動(dòng)性，本系統(tǒng)設(shè)置蒸汽加熱保溫系統(tǒng)。

　　4.2 型煤生產(chǎn)中存在的問題及整改

　　(1)圓盤給料機(jī)下料中，有時(shí)攜帶石頭、木頭、鐵器等雜物，這些雜物進(jìn)入到成型機(jī)后，容易造成成型機(jī)卡阻，清掏費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且損壞設(shè)備。

　　改造措施：在圓盤給料機(jī)出料口下，根據(jù)下料量加裝篦子，安裝篦子時(shí)，要帶有一定角度，煤中的雜物到篦子上后，自由滑下，不易堵料。

　　(2)拉焦油渣的小車加上焦油渣量，大約能達(dá)到3t，廠家設(shè)計(jì)的吊環(huán)較小，不夠牢固。在吊裝過程中，有可能發(fā)生吊環(huán)斷裂、小車墜落的危險(xiǎn)。

　　改造措施：根據(jù)小車結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)、制作、安裝新吊環(huán)，并采購專用吊鉤，吊裝小車。

　　(3)斗式皮帶機(jī)小斗子原設(shè)計(jì)為5條沉頭螺栓加墊片將小斗子與斗式皮帶機(jī)皮帶連接，長時(shí)間使用螺栓，會(huì)將螺栓逐個(gè)從皮帶處拽出，致使小斗子變形、脫落。

　　改造措施：用4mm鋼板制作寬40mm、長500mm的板條。檢查變形比較嚴(yán)重的小斗子，將其拆除。小斗子平整后，在板條上校準(zhǔn)螺栓眼距的位置開孔。用螺栓通過板條將小斗子固定在皮帶上，避免了小斗子脫落問題。

　　(4)二級(jí)混勻輸送機(jī)的攪拌機(jī)葉片為槳式，穿過軸上的孔后，靠螺母緊固。生產(chǎn)過程中，經(jīng)常發(fā)生螺母松動(dòng)，葉片角度改變、脫落及葉片根部斷裂現(xiàn)象，攪拌機(jī)葉片脫落后，進(jìn)入成型機(jī)，由于成型機(jī)的對(duì)輥間隙較小，葉片不能通過，造成成型機(jī)卡阻、棒銷聯(lián)軸器尼龍柱銷剪碎、傳動(dòng)皮帶磨損嚴(yán)重，同時(shí)使成型機(jī)減速機(jī)受力大，導(dǎo)致減速機(jī)損壞等后果。

　　改造措施：根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備條件，在每個(gè)葉片背部(葉片的非工作面)焊接2個(gè)三角形筋板，可保證葉片角度不變，保證攪拌效率且不易發(fā)生脫落現(xiàn)象。

　　(5)焦油渣制型煤廠房在設(shè)計(jì)中沒有進(jìn)行封閉，由于冬季天氣寒冷，焦油渣由小車?yán)瓉砗�，已�?jīng)結(jié)為凍塊，無法配入二級(jí)混勻輸送機(jī)的攪拌機(jī)。

　　改造措施：根據(jù)現(xiàn)有位置，重新做基礎(chǔ)，配置了12m(長)×6m(寬)×18m(高)的封閉大棚，并將吊裝梁延長了6m，為吊裝焦油小車創(chuàng)造了方便條件，且更加安全可靠，同時(shí)在大棚內(nèi)加裝了采暖系統(tǒng)，隨時(shí)對(duì)焦油小車進(jìn)行加熱，提高焦油渣的流動(dòng)性。

　　5、小結(jié)

　　在不添加任何黏結(jié)劑的情況下，焦油渣及配合煤能夠制作出合格的型煤，通過20kg小焦?fàn)t試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焦油渣型煤參與配煤煉焦對(duì)焦炭質(zhì)量有所改善，將焦油渣型煤按4%的配比配煤煉焦，技術(shù)上是完全可行的，可有效降低配合煤成本和焦?fàn)t生產(chǎn)成本，改善廠區(qū)環(huán)境。(來源：內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司煤焦化工分公司)