２０１６年１月 第４７卷第１期 燃料与化工 Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ·综述与专论· 长焰煤热解萃取物对单种煤成焦性的影响 朱亚明 唐 帅 。 赵雪飞 赖仕全 高丽娟 （１．辽宁科技大学先进煤焦化及煤资源高效利用工程研究中心，鞍山 １１４０５１； ２．中钢集团鞍山热能研究院有限公司，鞍山 １ １４０４４） 摘 要：以２种不同性质的炼焦煤为基础煤，以长焰煤热解萃取产物为改质剂，分别考察了改质剂对２种基础煤的 挥发分、黏结指数、奥亚膨胀度等指标的改善结果。萃取产物对瘦煤挥发分的影响大于气煤；随改质剂加入量的增 加，气煤的黏结指数缓慢增加，瘦煤的黏结指数显著增加；当改质剂加入量增加到５％时，气煤、瘦煤的软化一固化温 度区间分别增大１４．４￣Ｃ、３９．２￣Ｃ。 关键词：热解萃取产物；煤的改质；煤的黏结性 中图分类号：ＴＱ５２２．６５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３７０９（２０１６）Ｏｌ一０００１—０４ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｅｘｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｌｏｎｇ ｆｌａｍｅ ｃｏａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｋｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｃｏａｌ Ｚｈｕ Ｙａｍｉｎｇ Ｔａｎｇ Ｓｈｕａｉ Ｚｈａｏ Ｘｕｅｆｅｉ Ｌａｉ Ｓｈｉｑｕａｎ Ｇａｏ Ｌｉｊｕａｎ （１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏａｌ Ｃｏｋｉｎｇ ａｎｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｕｓｅ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ａｎｓｈａｎ １１４０５１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｉｎｏｓｔｅｅｌ Ａｎｓｈａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｎｓｈａｎ １ １４０４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｗｏ ｃｏｋｉｎｇ ｃｏａｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｓ ｂａｓｉｃ ｃｏａｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｅｘｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｌｏｎｇ ｆｌａｍｅ ｃｏａｌ ａｓ ｍｏｄｉｆｉｅｒ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍａｔｔｅｒ，ｃａｋｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ Ａｒｎｕ．Ａｕｄｉｂｅｒｔ’Ｓ ｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｂａｓｉｃ ｃｏａｌｓ ｉＳ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｅｘｔｒａｃｔｓ ｔｏ ｔｈｅ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍａｔｔｅｒ ｏｆ ｌｅａｎ ｃｏａｌ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｇａｓ ｃｏａｌ；ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｒ，ｔｈｅ ｃａｋｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｇａｓ ｃｏａｌ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｓｌｏｗｌｙ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｃａｋｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｌｅａｎ ｃｏａｌ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ；ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ—ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｇａｓ ｃｏａｌ ａｎｄ ｌｅａｎ ｃｏａｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｂｙ １４．４℃ａｎｄ ３９．２￣Ｃ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｅｘｔｒａｃｔｓ；Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ；Ｃａｋｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｏａｌ 我国是煤炭储量大国，但炼焦煤的储量不足 ３０％，特别是优质炼焦煤所占的资源比例更少，严重 制约了我国钢铁产业的发展¨ 。为扩大炼焦煤资 源，降低炼焦成本，近年来多种炼焦新技术应运而 生，如配型煤炼焦、捣固炼焦和配添加剂炼焦等工艺 技术已得到了广泛采用 。煤的热解萃取产物几 。本文以大同长焰 乎不含灰分，具有很好的流动性和较强的黏结性，可 作为配煤炼焦的优质改质剂 别加入到金建气煤与众唯瘦煤中，考察添加剂对单 种煤黏结性的影响，证明了该种改质剂对２种煤有 很好的改质作用。 １ 实验部分 １．１ 实验原料 本文所用的改质剂是以脱酚油为溶剂，溶煤比 为１０：１（ｍＬ／ｍｇ），在萃取终温为３６０￣Ｃ的条件下从 大同长焰煤中萃取得到的萃取物性质见表１。２种 煤的溶剂热解萃取产物为改质剂，按一定的比例分 收稿１３期：２０１５—０９—１１ 作者简介：朱亚明（１９８９一），男，博士研究生 基金项目：国家自然科学基金重点项目（Ｕ１３６１２１２），辽宁省煤化工工程技术中心开放基金（２０１３—０５） ２ 燃料与化工 Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｊａｎ．２０１６ Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．１ 基础煤的性质见表２。 表１ 长焰煤热解萃取产物的性质 煤样 Ｍ ｄ／％ Ａａ／％ Ｖｄａｆ／％ ＦＣ ／％ ｓｌ‘ｄ／％ １．２实验方法 将煤热解萃取产物与基础煤分别粉碎至８０目 以下，并按照一定比例均匀混合制成配合煤样。分 别检测各种配合煤样的挥发分、黏结指数和奥亚膨 胀度指标。 １．３煤样的检测 挥发分按照ＧＢ／Ｔ ２１２－－２００８测试；黏结指数 按照ＧＢ ５４４７—８５测试；奥亚膨胀度按照ＧＢ ５４５０— ８５测试。 ２结果与讨论 ２．１ 萃取产物的配入量对单种煤挥发分的影响 萃取产物的配入量对金建气煤、众唯瘦煤挥发 分的影响如图１和图２所示。由图１和图２可以看 出，金建气煤、众唯瘦煤的挥发分随萃取产物配入比 例的增加而逐渐增大。当加入５％的萃取产物时， 气煤的挥发分增加了０．９１％；当萃取产物配入量为 ７％时，瘦煤的挥发分增加了４．６８％，萃取产物的配 入对瘦煤挥发分的影响大于气煤。 图１ 萃取产物的配入量对金建气煤挥发分的影响 图２ 萃取产物的配入量对众唯瘦煤挥发分的影响 ２．２ 萃取产物的配入量对单种煤黏结指数的影响 萃取产物的配入量对金建气煤、众唯瘦煤的黏 结指数影响关系见图３和图４。可以看出，萃取产 物的配入会使气煤、瘦煤的黏结指数增大，对瘦煤的 黏结指数的影响尤为明显。金建气煤的黏结指数较 大，萃取产物的加入使得黏结指数增加缓慢。众唯 瘦煤的黏结指数较小，当配入１％萃取产物时，黏结 指数就有较大的提高；当配入比在１％～５％时，瘦煤 的黏结指数增加较慢，当配入比例达到７％时，瘦煤 的黏结指数增加明显。 图３ 萃取产物的配入量对金建气煤黏结指数的影响 图４ 萃取产物的配入量对众唯瘦煤黏结指数的影响 ２．３萃取产物的配入量对单种煤奥亚膨胀度的 影响 萃取产物的配入对金建气煤、众唯瘦煤奥亚膨 ２０１６年１月 第４７卷第１期 Ｆｏｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ 燃料与化工 ３ 胀度的影响见图５、图６和表３、表４。 图５ 萃取产物对金建气煤膨胀性的影响 图６ 萃取产物对众唯瘦煤膨胀性的影响 表３ 萃取产物对金建气煤膨胀性的影响 表４萃取产物对众唯瘦煤膨胀性的影响结果 通过对图５、图６及表３、表４的分析可知，萃取 产物的配入降低了金建气煤与众唯瘦煤的开始软化 温度；萃取产物使气煤固化温度有所降低，对瘦煤固 化温度影响不大；随萃取产物配人量的增加，气煤软 化 固化温度区间缓慢增大，瘦煤软化一固化温度区 间显著增大；２种基础煤的膨胀度都随萃取产物配 入量增加得到明显改善，并且对气煤的影响大于瘦 煤。最大膨胀度的提高与炼焦过程中生成胶质体的 数量和质量有关，当萃取产物的配比加大后，均使气 煤与瘦煤的胶质体数量增加，同时在萃取产物的作 用下，气煤和瘦煤的软化－固化温度区间均有不同程 度的加宽，使得胶质体热稳定性提高，黏结性得到改 善。 ３ 结论 １）金建气煤、众唯瘦煤的挥发分会随萃取产物 配人比例的增加而逐渐变大，萃取产物的配人对众 唯瘦煤挥发分的影响大于金建气煤。 ２）萃取产物的配入会使金建气煤、众唯瘦煤的 黏结指数增大，对众唯瘦煤的黏结指数的影响更为 明显。 ３）在金建气煤、众唯瘦煤中分别加入５％的萃取 产物时，其软化一固化温度区间分别增大了１４．４℃、 ３９．２℃ 参考文献 ［１］姚昭章．炼焦学［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９５：８１－８９． ［２］刘洪春，徐海平，刘宏，等．炼焦配煤优化系统在炼焦生产中的 应用［Ｊ］．燃料与化工，２００５，３６（６）：６—９． ［３］郑明东，水恒福，翠平．炼焦新工艺与技术［Ｍ］．北京：化学工业 出版社．２００９：１６６—１９０． ［４］Ｋａｓｈｉｍｕｒａ Ｎ，Ｔａｋａｎｏｈａｓｈｉ Ｔ，Ｍａｓａｋｉ Ｋ，ｅｔ ａ１．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ—ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐｓ ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｆｕｅｌｓ，２００６，２０：２０８８—２０９２． ［５］２００８中国能源行业研究报告［Ｒ］．北京，２００８． ［６］Ｎｉｓｈｉｂａｔａ Ｙ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｙｐｅｒ ｃｏａｌ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｃｏａｌ ｏｎ ｃｏｋｅ ｑｕａｌｉｔｙ ［Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｉｃｓｔｉ，２００６：６４０—６４３． ［７］郑志磊，吴国光，孟献梁，等．粘结剂配煤炼焦研究进展［Ｊ］．能 源技术与管理．２０１０，３：１１１—１１３． ［８］赵雪飞，吴凯，赖仕全，等．热解温度条件下溶剂萃取煤技术及 应用［Ｊ］．辽宁科技大学报，２０１２，１１３（３５）：１１３—１１７． 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［１３］秦志宏，袁新华，尹学琼．岩相对煤在ＣＳ２一ＮＭＰ混合溶剂中溶 ｉｃａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｈｙｐｅｒｃｏａｌ ａｎｄ ｃｏａｌ ｗｉｔｈ ｓｔｅａｍ ａｔ ７７５～７０Ｏ℃ 解性的影响［Ｊ］．中国矿业大学学报，１９９６，２７（４）：３４４—３４８． ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２００８，８７：２６８６—２６９０． ［１４］申峻，李小燕，邹纲明，等．不同煤阶煤的ＣＳ２一ＮＭＰ萃取率及 张晓林编辑 与煤性质的关联［Ｊ］．煤炭转化，２００５，２８（３）：１—４． 书＊＊＊＊＊｛｝一 ｌ｝｛｝＿ ｛卜＊—＊一 （上接第８页） Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ［Ｃ］．Ｔｈｅ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９７５：８２３． 参考文献 ［６］Ｍｏｎａｔ Ｊ Ｐ，Ｈａｎｓｏｎ Ｒ Ｋ，Ｋｒｕｇｅｒ Ｃ Ｈ．Ｉｎ １７ｔｈ Ｓｙｍｐ．（Ｉｎｔ’ｌＪ）ｏｎ 钟英飞．焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制［Ｊ］．燃料 Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ［Ｃ］．Ｔｈｅ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９７９：５４３． 与化工，２００９，４０（６）：５—１２． ［７］Ｂａｕｌｅｈ Ｄ Ｌ，Ｄｒｙｓｄａｌｌ Ｄ Ｄ，Ｈｏｍｅ Ｄ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｋｉｎｅｔｉｃ ｄａｔａ 何选明，陈康．焦炉煤气低ＮＯ 燃烧技术研究进展［Ｊ］．燃料与 ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ［Ｍ］．Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ，１９７３． 化工，２０１３，４４（１）：６—１０． ［８］Ｈａｎｓｏｎ Ｒ Ｋ，Ｓａｌｉｍｉａｎ Ｓ．Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｒａｔｅ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｉｎ Ｈ／Ｎ／Ｏ ｓｙｓ— 杨俊峰，康婷，关岚，等．焦炉加热时过量空气系数对氮氧化物 ｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８４：３６１． 生成量的影响［Ｊ］．燃料与化工，２０１４，４５（４）：１３—１６． ［９］张安强，冯妍卉，张欣欣，等．焦炉燃烧室一炭化室热过程数值模 Ｂｌａｕｖｅｎｓ Ｊ，Ｓｍｅｔｓ Ｂ，Ｐｅｔｅｒｓ Ｊ．ｔｎ １６ｔｈ Ｓｙｍｐ．（Ｉｎｔ’１．）ｏｎ Ｃｏｍｂｕｓ－ 拟及解耦算法［Ｊ］．化工学报，２０１２，６３（２）：４５５－４６２． ｔｉｏｎ［Ｃ］．Ｔｈｅ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９７７：２３０． Ｆｌｏｗｅｒ Ｗ Ｌ，Ｈａｎｓｏｎ Ｒ Ｋ，Ｋｒｕｇｅｒ Ｃ Ｈ．Ｉｎ １５ｔｈ Ｓｙｍｐ．（Ｉｎｔ’１．）ｏｎ 蔡明珠编辑
