煤质分析在煤化工中的应用

2020-02-15王芳

山西化工 2020年6期

王芳

(晋能控股煤业集团晋阳煤炭事业部，山西太原 030000)

引言

煤质分析是指利用各种物理或者化学的方法对煤炭的成分进行分析，根据煤质分析的结果将煤炭进行分类处理，以获取最佳的处理方案，保证煤化工企业的生产效率和经济性。目前煤化工企业中常用的煤质分析方法是根据煤矿提供的开采续接表，通过分析不同时间段不同煤层的开采量和混合比例，结合提前确定的不同煤层煤炭的煤质特性来判断煤化工处理前的混合煤炭的煤质数据。该方案严重依赖于煤矿所提供的开采续接表，但由于近年来煤炭开采效率的不断提高，开采续接表更新频繁、准确性较低，无法满足煤质精确分析的需求。同时由于煤炭续接表是将所有煤层开采情况单独列出，因此在进行混合煤炭的煤质分析时，需要对各个煤炭的煤质数据、混合比例等进行专门的统计，工作量大、数据分析极易出现错误，因此给煤化工企业的煤质分析带来了极大的困扰。

结合煤化工企业煤质分选需求和煤矿井下综采作业的实际情况，本文提出了一种新的煤质分析方法，采用了“相似合并”的原理，以对煤质影响最大的因素为基础，对相似煤层的煤炭进行合并分析，不仅降低了煤质分析时的数据量，而且提升了煤质分析的效率和准确性，根据实际应用表明新的煤质分析方案能够将分析周期缩短60%以上，对提升煤化工企业的煤炭分析效率和经济性具有十分重要的意义。

1 煤质影响因素分析

在煤化工中，煤质分析主要是对煤炭中的水分、元素、挥发分和灰分进行分析[1]。煤炭中水分的存在主要会因到煤炭的燃烧性，水分过高的煤炭不适宜炼焦，水分不足时则会导致煤炭在运输和分选时粉尘过大，影响操作环境，损耗大，炼焦时易产生粉尘爆炸，危险性高。

煤炭中的元素主要是指硫元素和氮元素，二者是产生大气污染的最关键污染物，煤化工生产中一般需要提前测定煤炭中的元素含量，针对性的采取脱氮、脱硫处理，避免产生过大的环境污染。

煤炭的挥发分主要指煤炭在一定环境下自由分解的能力，挥发分强的煤炭可以充分利用其挥发特质，提升其在炼焦、转化过程中的效率和经济性。若煤炭的挥发分不足者导致煤炭在转化过程中的黏接性差，耐磨性不足。若煤炭的挥发性过大则会导致碳氢化合物挥发过大，使煤化工产物内的有机物下降，不利于焦炭质量的提升，因此在煤化工中需要合理的控制煤炭的挥发分。

煤炭的灰分主要是指煤炭内的一种大颗粒杂质，其硬度比煤炭大，在炼制时难挥发，会直接影响煤炭的分选率和炼制质量，因此对于灰分大的煤炭在进行煤化工处理前需要进行去灰分处理。

2 煤质分析影响因素

对原煤煤质分析的准确性是煤化工进行煤质混合生产的基础，因此如何确保在分析过程中的检测因素的准确性，是煤质分析的关键[2]。

在对煤质内的水分检测时，极易受到外界环境的影响，因此要求对水分的测定要在恒温恒湿的环境中，而且制备样品需要在3 min内完成，完成制备后立即进行水分测定，避免长时间放置导致的测试结果失真。

对原煤内各种元素的测定主要是利用化学反应置换获取的，以硫元素的测定为例，可以采用库伦滴定测试法，来分析和确定煤炭中硫元素的含量。但在进行测定时要特别注意，测试过程中空气流量对测试结果影响很大，若空气流量过大会导致未被充分滴定的SO2和空气混合析出电解质，若空气流量不足会导致煤炭无法进行充分的燃烧，无法将硫元素进行充分的滴定，测试结果比实际值偏低。根据实际分析，在测定时保持空气流量为900 ml/min，搅拌速度为400 r/min的情况下能够达到最佳的测试效果。

对煤炭内挥发分的测试，则是将测试样本放置到密闭容器中，对其进行加热，30 min后对密闭容器内的空气含量进行测定，最终获得煤炭灰发分的测试结果，在测试时应特别注意加热温度要恒定，密闭容器中的空气含量尽力单一，避免挥发物质发生反应，影响测试结果的准确性。

对煤炭内灰分的测定，重点是确保测试设备的精确性，因此所使用的各类测试设备需要定期送检，在测试前对马弗炉进行全面排查机清理，在测试过程中需要保证将三氧化硫的反应降到最小，确保所测试煤样中硫酸盐的全面分解，保证检测效果的精确性。

3 新煤质分析方案

煤化工中的煤炭一般分为动力煤和炼焦煤两个部分，不同的煤炭的经济效益存在着较大的差异性，为了适应市场快速变化的需求，需要提前对煤炭进行煤质分析，确定合理的煤炭混合方案，保证动力煤和炼焦煤之间的快速切换，达到经济利益最大化。

根据煤炭中水分、元素、挥发分和灰分的不同，可以将水分、灰分相近的合并为一类煤，称为“上煤”，将元素和挥发分相近的煤炭合并为一类煤，称为“下煤”[3]。通过简化后就能够将原先的四类配煤方案降低为两类配煤方案，不同的煤炭混合比例会产生偏向于动力煤或者炼焦煤的组合，通过提前研究不同配比情况下的煤质特性就能够快速确定不同比例下的生产经济性，便于企业根据市场情况快速的调整生产方案，满足保质保量的供货需求，对煤化工企业起到更明显的生产指导意义，新的煤质分析方案应用后，对混合煤炭分析的时间从优化前的320 min降低到目前的128 min，测试时间降低60%，显著的提升了煤化工企业的煤质分析效率。动力煤和炼焦煤的配比及利润变化曲线，如图1所示。