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(guò)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廢棄物(簡(jiǎn)稱(chēng)危廢物)，危害環(huán)境。以往這些危廢物都被送至露天煤場(chǎng)，與煉焦煤簡(jiǎn)單混拌后，進(jìn)行配煤煉焦。隨著(zhù)人們環(huán)保意識的不斷加強及國家環(huán)保法規的日益嚴格，再加上節能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的迫切需求，焦化危廢物的傳統處理辦法已遠遠滿(mǎn)足不了當下的環(huán)保要求，科學(xué)的無(wú)害化處理迫在眉睫。同時(shí)，焦化企業(yè)的露天煤場(chǎng)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(wú)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年投入運行的焦油渣制型煤工藝，不僅有效解決了焦油渣處理的問(wèn)題，而且提高了裝爐煤的堆密度，改善了焦炭質(zhì)量�，F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(lái)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(guò)程中，其56%轉化為焦炭、19%生成煤焦油、約24%變?yōu)槊簹�，可�?jiàn)將焦油渣添加到煉焦煤中，可達到節能減排的目的。

　　1.1.2 焦油渣作為黏結劑的可行性分析

　　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(cháng)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的技術(shù)原理是利用焦油渣的黏結功能，同時(shí)在其他黏結劑和固化劑的作用下，使黏結組分與煤粉顆粒結合，最后通過(guò)機械壓力，形成塊狀物料高強型煤。高強型煤作為煉焦配煤的一部分配入焦爐煉焦，通過(guò)焦爐高溫炭化，將焦油渣轉化為焦炭、焦油和煤氣，實(shí)現焦化有機固廢的無(wú)害化處理和資源化利用。另外，由于將有機固廢與煤粉加工成型煤，型煤的堆密度變大，高于常規煤粉的裝爐堆密度0.73t/m3~0.75t/m3，使得焦爐內裝煤堆密度增加，導致煤粉在結焦過(guò)程中膠質(zhì)體對煤粉顆粒的浸潤度增加，而膠質(zhì)體的熱穩定性增加、黏結作用增強，有利于焦炭強度改善，同時(shí)有利于焦爐裝煤量的增加，提高了焦爐的產(chǎn)能。

　　對包鋼煤焦化工分公司現場(chǎng)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)性達到4.0~4.2(恩氏黏度)，流動(dòng)性較好;由于現場(chǎng)焦油渣黏稠狀態(tài)不同，在添加和壓制型煤過(guò)程中，存在著(zhù)一定差異，通過(guò)實(shí)驗，發(fā)現現有的焦油渣在壓制型煤過(guò)程中，不需要添加任何黏結劑，制出的型煤合格率可達到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、細菌占70%，酚類(lèi)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)行小焦爐試驗，分析試驗所產(chǎn)焦炭質(zhì)量，發(fā)現配入生化污泥后，對焦炭的灰分幾乎沒(méi)有影響。

　　2、焦油渣制型煤有關(guān)試驗

　　2.1 黏結劑的制備

　　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，分析其黏結性和流動(dòng)性。

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

　　2.2 成型試驗

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

　　采用70kN的對輥成型壓力機進(jìn)行壓球成型試驗，型塊為雙凸圓球形，型塊強度用抗壓強度、落下強度兩個(gè)指標表示。

　　將焦油渣黏結劑按5%、10%不同比例，分別與配合煤煤粉均勻混合，在壓力機上，以70kN壓力進(jìn)行成型試驗，壓出來(lái)的型煤結構完整，表面光滑，成型率達到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，然后測定大于6mm粒級的百分數，即為落下強度指標。通過(guò)在4m高空作跌落強度試驗，結果均達到不碎，才能保證在運送過(guò)程中型煤不破碎。

　　2.3 配入焦油渣型煤對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，測得配合煤在鐵箱內高度為225mm。

　　(2)稱(chēng)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，量得鐵箱內煤料高度為222mm。

　　(3)以此類(lèi)推，得出當配入20%焦油渣型煤后鐵箱內煤料高度為210mm，當配入30%焦油渣型煤后鐵箱內煤料高度為190mm，可得出配入10%、20%、30%焦油渣型煤對應的煤料堆密度分別為0.619t/m3、0.655t/m3、0.724t/m3。

　　試驗結果顯示，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20kg小焦爐試驗焦炭質(zhì)量的影響

　　為了達到技術(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，需要根據煉焦配合煤的質(zhì)量指標，確定焦油渣及生化污泥的摻配量。通過(guò)配型煤煉焦試驗，分析焦炭質(zhì)量指標，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)行配煤煉焦及對比分析，尋找出合理的配比。不同型煤配比下20kg小焦爐試驗焦炭質(zhì)量分析見(jiàn)表1。

　　從表1中可以看出，添加型煤配比愈高，焦炭反應性(CRI)和耐磨強度(M10)愈小，反應后強度(CSR)和抗碎強度(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(lái)，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(chē)，約16t;生化污泥平均每天產(chǎn)量為2車(chē)，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(jiàn)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(chē)運送到處理現場(chǎng)，使用電動(dòng)單梁起重機，將物料小車(chē)提升到處理平臺，由螺旋卸料機將危廢物卸入一級混勻輸送機中。在焦爐煤塔的送煤皮帶(B135)上，增設一臺電液動(dòng)犁式卸料器，將所需煤量卸到斗式皮帶機上，輸送到緩沖儲煤倉，并在煤入倉前合適位置設置除鐵器，保護后續設備工作。煤倉下設置變頻圓盤(pán)給料機，將煤送入一級混勻輸送機中，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(guò)一級混勻輸送機后，再進(jìn)入二級混勻輸送機混合。經(jīng)過(guò)充分混勻后的物料經(jīng)成型機壓制成型煤，通過(guò)新建膠帶機，送至為焦爐煤塔供煤的B135膠帶機，最終到煤塔參與煉焦�？紤]到設備間溜槽容易掛料堵塞，各點(diǎn)配置一臺振動(dòng)器，在儲煤倉配置振動(dòng)器和空氣炮。

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

　　4.2 型煤生產(chǎn)中存在的問(wèn)題及整改

　　(1)圓盤(pán)給料機下料中，有時(shí)攜帶石頭、木頭、鐵器等雜物，這些雜物進(jìn)入到成型機后，容易造成成型機卡阻，清掏費時(shí)費力，并且損壞設備。

　　改造措施：在圓盤(pán)給料機出料口下，根據下料量加裝篦子，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(chē)加上焦油渣量，大約能達到3t，廠(chǎng)家設計的吊環(huán)較小，不夠牢固。在吊裝過(guò)程中，有可能發(fā)生吊環(huán)斷裂、小車(chē)墜落的危險。

　　改造措施：根據小車(chē)結構，重新設計、制作、安裝新吊環(huán)，并采購專(zhuān)用吊鉤，吊裝小車(chē)。

　　(3)斗式皮帶機小斗子原設計為5條沉頭螺栓加墊片將小斗子與斗式皮帶機皮帶連接，長(cháng)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(cháng)500mm的板條。檢查變形比較嚴重的小斗子，將其拆除。小斗子平整后，在板條上校準螺栓眼距的位置開(kāi)孔。用螺栓通過(guò)板條將小斗子固定在皮帶上，避免了小斗子脫落問(wèn)題。

　　(4)二級混勻輸送機的攪拌機葉片為槳式，穿過(guò)軸上的孔后，靠螺母緊固。生產(chǎn)過(guò)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象，攪拌機葉片脫落后，進(jìn)入成型機，由于成型機的對輥間隙較小，葉片不能通過(guò)，造成成型機卡阻、棒銷(xiāo)聯(lián)軸器尼龍柱銷(xiāo)剪碎、傳動(dòng)皮帶磨損嚴重，同時(shí)使成型機減速機受力大，導致減速機損壞等后果。

　　改造措施：根據現場(chǎng)設備條件，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)生脫落現象。

　　(5)焦油渣制型煤廠(chǎng)房在設計中沒(méi)有進(jìn)行封閉，由于冬季天氣寒冷，焦油渣由小車(chē)拉來(lái)后，已經(jīng)結為凍塊，無(wú)法配入二級混勻輸送機的攪拌機。

　　改造措施：根據現有位置，重新做基礎，配置了12m(長(cháng))×6m(寬)×18m(高)的封閉大棚，并將吊裝梁延長(cháng)了6m，為吊裝焦油小車(chē)創(chuàng )造了方便條件，且更加安全可靠，同時(shí)在大棚內加裝了采暖系統，隨時(shí)對焦油小車(chē)進(jìn)行加熱，提高焦油渣的流動(dòng)性。

　　5、小結

　　在不添加任何黏結劑的情況下，焦油渣及配合煤能夠制作出合格的型煤，通過(guò)20kg小焦爐試驗，發(fā)現焦油渣型煤參與配煤煉焦對焦炭質(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爐生產(chǎn)成本，改善廠(chǎng)區環(huán)境。(來(lái)源：內蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司煤焦化工分公司)