《炼焦煤炼焦试验方法 40kg试验焦炉法》编制说明

《炼焦煤炼焦试验方法 40kg试验焦炉法》编制说明

成焦率, 是指炼焦煤在炼焦过程中转化成焦炭的百分率。它是焦化生产工艺中的重要技

术指标之一, 也是规范评价炼焦过程科学性的必要条件之一。

40kg试验焦炉的炭化室宽度接近工业焦炉，炉墙采用整体炭化硅砖，抗急冷急热性

好，可实现对煤料真正的两侧加热，并可控制炉料内热传递方向，保证煤料的单向传热。

试验焦炉采用底开门形式，严密不漏，控温精度高。可以配备完整的焦炭筛分系统和机械

强度测定装置，试验可比性较好。兼顾了用煤量小、操作方便、对生产焦炉的模拟性好等

优势，同时一般配备有先进的微机监控和配煤管理系统，控温系统配置精良，控温精度高

的优点，是国内试验焦炉的主流装备。可用于评价单种煤和各种配煤的结焦性，样品可以

是入厂单种煤，也可以是装炉煤。

炼焦煤成焦试验40kg试验焦炉方法，是用来评价炼焦煤品质的一种实验室方法，是对

《中国煤炭分类》中的炼焦煤进行评价的补充验证方法。

40kg试验焦炉，是国内炼焦煤成焦试验的主流装备。可作为评价单种煤和各种配煤结

焦性的试验设备。本方法秉承科学性、规范性和可操作性的原则进行编写和论证。

一、方法原理和制定要点

影响成焦率的主要因素包括炼焦煤的煤质、炼焦设备和炼焦工艺条件等。所以，在遵

循科学规律,切合生产实际的前提下,统一规范炼焦设备构造和炼焦工艺条件，用成焦率来评

价和衡量炼焦过程的科学性和规范性，以保证炼焦煤成焦后的焦炭性质与炼焦煤的性质之

间存在科学上的唯一相关性，以便于用焦炭性质来评价炼焦煤的优劣。

1、方法原理

称取一定量的炼焦煤试样，配入一定比例的水，顶装法装入特制铁箱中，使得入炉煤

堆密度达到一定的范围。在试验焦炉中，按一定的温度程序和操作程序进行装炉、炼焦、

出炉和熄焦等试验流程。依据炼焦煤和焦炭的相关工业分析数据，计算炼焦煤成焦率

（Kd·j）。

2、制定要点

标准制定中，主要进行了以下研究：

（1）研究影响成焦率的主要因素；

（2）实验焦炉炉体结构和尺寸；

（3）用于炼焦煤成焦试验的关键技术条件；

（4）测定结果的精密度。

76焦煤期货合约制度设计说明

二、40kg试验焦炉简介

1、结构参数

40kg试验焦炉为电热式电阻炉，焦炉最高工作温度为1300℃,额定功率不小于30kW，装

载量最大为45kg（干基）。

2、主要组成

（1）试验焦炉应至少由炉壳、炉衬、加热元件和升降炉门等部分组成。

（2）炉膛用炭化硅砖砌筑而成。炭化室尺寸：480 mm×400 mm×480 mm（长×宽×高）。

（3）电加热元件为硅碳棒，分布于炉膛两侧。

（4）炉门为底开升降式，炉门有密封措施。

（5）炉顶有排气管路，设有人工清理孔和煤焦油排除孔。

3、试验焦炉操作关键步骤

（1）试验用煤按规定要求经破碎、筛分、充分混匀、缩分后称取40kg（干基），加入

一定量的水，使试验用煤水分保持在10%左右。

（2）装箱、入炉、加热、出焦和熄焦

模仿顶装法装煤把煤装入煤箱中，平整煤表面，盖上石棉板；将煤箱放入炭化室内，

关好炉门；插入中心电偶和炉顶空间电偶，设置加热程序；加热到规定时间后，切断加热

电源，取出煤箱；采用定量水熄焦，以达到熄灭没有红焦为宜。

4、试验焦炉特点

（1）炉墙采用整体炭化硅砖，抗急冷急热性好；

（2）模拟工业生产焦炉对炼焦煤样进行两侧加热；

（3）采用底开门形式，密闭性好；

（4）控温系统控温精度高；

（5）用煤量小、操作方便。

三、条文说明

1、试样采取

（1）根据炼焦煤样来源的不同，依据所适宜的煤样采取方法（GB 475、GB/T 482、

GB/T 19494.1和MT/T 988）采集样品。

（2）试验煤样空气干燥至Mt＜10%，便于机械破碎。

（3）按照煤炭采制样方法，用四分法将试样分成四份，每份试样不少于50kg。

7778

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2、堆密度

参照顶装焦炉煤料堆密度数值，一般炭化室高4.3m顶装焦炉的装炉煤堆比重（按干煤

计）为0.74 t/m3 ，6m顶装焦炉的装炉煤堆比重（按干煤计）为0.75 t/m3 ，7m顶装焦炉的装炉

煤堆比重（按干煤计）为0.77t/m3 ，而7.63m顶装焦炉的装炉煤堆比重（按干煤计）为0.82

t/m3 。确定堆密度为：800±10kg/m3 。

3、入炉煤水分

配合煤中水分控制范围5%～12%。一般水分是越小越好,但低于5%后不利于操作和环

保.装炉煤水分大小对结焦过程有较大的影响，通常水分每增加1%，结焦时间约延长20分

钟。因水分过高会使结焦时间延长和炼焦耗热量增加，故装炉煤水分不宜过高，参照工业

生产顶装焦炉的水分值，确定试验用煤水分为10%左右。

4、入炉煤细度

炼焦煤细度是指小于3mm粒级占全部炼焦煤的质量百分率。一般常规炼焦（顶装煤）

时为72—80%，配型煤炼焦时约85%，捣固炼焦时为90%以上。本方法规定试验用煤细度

<3mm粒度含量不低于85%，最大颗粒粒度小于6mm。

5、加热程序

加热程序对焦炭质量有显著影响。由于试验焦炉和生产焦炉在结构和加热方式上的不

同，所以不能将生产焦炉的炼焦工艺条件直接借用于试验焦炉。经过多年的试验对比研

究，当炼焦工艺条件如表1所示时，可以很好地与生产焦炉相匹配。

加热程序分两步进行：（1）双区控温，9个小时升至1050℃〔升温速度为（0.5～

0.6）℃/min〕；（2）双区恒温6个小时。

6、水熄焦

水熄焦分为三种：水捞焦、常规水熄焦和低水熄焦，三种方法的耗水量依次递减。本

方法采用“常规水熄焦”法熄焦至无红焦，规定水焦比约为：1:2。

7、成焦率计算

成焦率是指炼焦煤（干基）在炼焦过程中转化成焦炭（干基）的百分率。用以下公式

表示：见式〔2〕。

表9.1 炼焦工艺条件

入炉炉温（℃） 加热终温（℃） 煤饼中心温度（℃）

结焦时间（h）

800±10 1050±10 950±10 1579

式中：Kd·j ——成焦率；

m3 ——炼焦后获得的焦炭质量，kg；

Mt ——焦炭的全水分；

40 ——干基入炉煤质量，kg。

8、煤饼高度的计算

将入炉煤表面平整，分别测量计算煤饼的长（a=0.414m）、宽（b=0.334m）和装煤箱

高（h=0.390m）。计算入炉煤的堆密度BD（见式〔3〕），要求BD=800kg/m3 。

可计算得到 △h=0.362m

△h/4≈90mm

式中：BD——煤饼堆密度，kg/m3 ；

a——煤饼长方体长度，m；

b——煤饼长方体宽度，m；

h——装煤箱长方体高度，m；

△h——煤饼长方体高度，m。