一直以来，为了有效利用煤炭资源，日本钢铁业一直致力于提高资源的应对力、焦炭质量、焦炉生产率以及降低炼焦耗热等为目标的技术研究与开发。所开发的代表性技术之一就是粉煤预压块技术(DAPS，Dry-cleaned and Agglomerated Precompaction System)，该技术于1992年在新日铁大分厂开始工业生产。通过采用DAPS工艺，在保持焦炭强度的条件下，弱黏结性煤配比提高约20%。

　　新日铁开发的此项技术就是通过将粉煤压成块状，在提高焦炭强度的同时，实现抑制入炉时的粉尘量、提高环境清洁度。DAPS工艺是将以前煤炭水分调整到5%-6%之后入炉炼焦的煤调湿工艺(CMC工艺)进一步提高的技术，于1992年在日本大分制铁厂实际应用。通过DAPS工艺实际应用，对煤炭资源的有效利用产生很大的影响，现在这项技术正在持续、顺利的使用。

　　1 开发粉煤预压块技术的必要性

　　在炼焦工艺中，CMC工艺是将煤预先干燥后入炉，是以降低炼焦耗热、提高焦炭质量以及焦炉生产率为目标而开发的炼焦技术，已达到工业应用。

　　CMC工艺是利用焦炉余热，通过将炼焦煤中水分从9%-10%调整到5%-6%，实现1t煤炭炼焦耗热量减少约60-80Mcal的节能效果，但采用CMC工艺后，由于使煤中水分过于减少，在输送以及装入焦炉过程中，煤中的粉煤易逸散挥发，致使作业环境恶化，并易导致设备发生堵塞，并影响副产品焦油的质量。

　　为了评价从干燥设备向焦炉输送过程中煤炭的发尘性，采用发尘实验装备，调查煤炭水分与发尘强度的关系。实验时将1kg的煤试样装入发尘实验装置后，观察发尘实验装置内浮游的粉煤，直到鼓风机全部吸走为止，测定捕到的煤炭量。

　　伴随着煤中水分的降低，发尘强度增加。

　　将水分不同的煤放在显微镜下观察，结果是水分高时煤中粗粒碳上附着粉煤，并且粉煤之间以水做为结合材料形成疑似粒子，所以发尘强度降低。但通过预先干燥处理工艺，疑似粒子崩溃，粉煤单体量增加，发尘强度上升。

　　由上述可知，在煤干燥入炉炼焦生产过程中，将粉煤加压成型，达到块状形态，对降低其发尘量是非常重要的。

　　2 DAPS工艺的研究开发

　　2.1 粉煤成块对煤炭性能、状态的影响

　　煤炭中粉煤的产生源于矿山开采、选洗煤、运输过程以及焦化厂的粉碎过程。其中，开采、选洗煤或运输过程中产生的粉煤粒子由于与空气接触面积大、接触时间长而被氧化，黏结性降低。而粉碎工艺过程中产生的粉煤粒子，由于直径变小，所以加热时膨胀性降低。

　　煤炭显微组织成分中，黏结性高的镜煤具有容易粉碎的特性，所以粉煤中黏结性高的镜煤被浓缩。粒径0.3mm以下的粉煤的假比重与膨胀性的关系。由结果可知，粉煤通过高密度成块，可以使粉煤的黏结性恢复。粉煤加压成型后，粉煤黏结性提高，炼焦时煤炭粒子的结合性良好，同时可以抑制粉煤产生的发尘。

　　2.2 粉煤干燥分级技术

　　做为煤干燥以及煤分级装置，世界上首次研究在炼焦工艺中采用流化床的干燥分级方式，并开发了约6800t/d规模的流化床高效干燥、分级的设备。

　　2.3 粉煤成块技术

　　粉煤造粒法中有造球作业法、制团作业法等，这些方法需要水或粘结剂。本研究采用辊压实机，对粉煤干燥状态下不添加粘结剂的制块方法进行探讨。

　　通过辊压实机压密成型的压块煤的强度，采用I型滚筒试验机，将压块煤试样旋转60圈后，用1mm的筛子筛分，测出留在筛子上的试样比例。分析煤粒径与压块煤的强度关系的随着煤粒直径的增大，压块煤的强度降低，其原因是煤粒直径变大，煤的压密性变好。与此相反，每个单位容积煤粒接触点减少，以及由于煤粒子内裂缝的产生，粒子间结合力降低等影响，煤粒径0.3mm为界，压块煤的强度变化很大。通过将粒径0.3mm以下的粉煤加压成型，即使不添加粘结剂，也能够制成高强度块煤。

　　3 DAPS工艺的应用

　　3.1 DAPS工艺

　　做为炼焦工艺中新的预处理技术，开发了DAPS工艺。将CMC工艺生产中产生的发尘性高的粉煤在干燥的状态下压成块，提高焦炭强度的同时，抑制发尘，增强环境应对能力。DAPS工艺是通过流化床干燥机，将0.3mm以下的粉煤用旋流器分级，将粉煤用成型机加压成块后，与粗粒煤混合装入焦炉。煤炭中粉煤比例约30%，干燥机能力是284t/h，成型机是辊压实机，设置了辊直径1200mm、辊幅910mm、能力28.4t/h的成型机3台。

　　DAPS工艺中煤装入密度是0.8t/m3，在焦炉内均匀布料。DAPS工艺通过将粉煤压密成型，抑制发尘性的同时，提高了粉煤的黏结性。

　　3.2 提高焦炭强度

　　为评价采用DAPS工艺制造的焦炭强度，采用相同配合煤，进行DAPS工艺与原来工艺制造的焦炭强度指标DI15015(JIS K2151)进行比较，其结果是，DAPS工艺制造的焦炭与CMC工艺制造的焦炭相比，DI15015提高1.5。

　　3.3 提高焦炭强度的机理

　　采用DAPS工艺提高焦炭强度的机理如下：

　　通过提高煤炭装入比重，可降低焦炭气孔率，提高煤粒子间强度。

　　通过焦炉试验，DAPS工艺制造的焦炭气孔率与CMC工艺的焦炭气孔率相比，由于煤装入比重提高，焦炭气孔率下降约3%。 随着煤炭装入比重的上升，使煤粒子间距离缩短，煤粒之间的结合力增强。

　　② 由于焦炭的CO2反应性能的降低，提高了CSR。

　　DAPS工艺制造的焦炭的CSR提高的因素是CRI降低，以及焦炭转鼓强度的提高。采用热天平，测定DAPS工艺制造焦炭的CO2反应性能，其结果是，DAPS焦炭与CMC焦炭相比，反应率低。

　　通过采用DAPS工艺，焦炭强度在相同的条件下，弱黏性煤的使用比例与湿煤工艺相比，可以提高30%，与CMC工艺相比，可以提高约20%。

　　3.4 焦炭生产率提高的效果以及节能效果

　　DAPS工艺中煤装入密度是0.8t/m3，加上由于煤炭中水分降低，干馏时间缩短，与湿煤炼焦操作相比，生产效率提高21%。

　　DAPS工艺与CMC工艺相比，可以使煤中水分降低，并且由于生产效率高，具有降低炼焦耗热的效果。生产相同量焦炭，1t煤炭炼焦耗热约减少110Mcal，与湿煤操作相比，约节能15%。

　　4 结束语

　　DAPS技术从基础研究到投入应用大约经过了13年的历程，于1992年在日本新日铁大分制铁厂投入运用，DAPS工艺可以有效利用煤资源，具有明显的节能效果。

　　(来源：炼钢)