炼焦配煤技术详解
系统解析配煤理论、煤种特性、主流煤矿品牌产品组合、常见配煤方案、配合煤质量控制、工艺流程与智能化配煤降本技术
配煤技术概述
炼焦配煤是将不同牌号的单种煤按适当比例配合，取长补短，以达到焦炭质量要求、降低配煤成本、合理利用煤炭资源的目的。配煤成本约占焦炭生产成本的90%，是提高焦炭产品质量、降低焦炭生产成本的一项最核心技术，是扩大煤焦价差、把好“本、量、利”关系的关键控制点，直接影响和决定焦化企业的盈利能力。
满足焦炭质量
单种煤炼焦很难满足高炉对焦炭质量的要求，配煤可综合各煤种优势，保证焦炭强度、灰分、硫分等指标达标。
降低生产成本
在保证焦炭质量的前提下，尽量多用气煤、瘦煤等低价煤种，减少高价焦煤和肥煤用量，降低配煤成本。
合理利用资源
焦煤资源稀缺，通过优化配煤结构可降低优质炼焦煤比例，扩大炼焦煤资源利用范围。
保护炉体安全
防止炭化室中煤料结焦过程产生的侧膨胀压力超过炉墙极限负荷，避免推焦困难，保障焦炉长寿。
配煤理论基础
当前世界各国炼焦煤资源稀缺，高炉的大型化对焦炭质量及其稳定性的要求越来越高，而强粘结性煤却越来越少。配煤方案千变万化，但不外乎胶质层重叠原理、互换性原理、共炭化原理三种。
胶质层重叠原理
要求配合煤中各单种煤的胶质体的软化区间和温度间隔能较好地搭接，使配合煤在炼焦过程中能在较大的温度范围内处于塑性状态，从而改善粘结过程，保证焦炭结构均匀。
典型方法：“J法”配煤技术——以“煤的粘结能力测定法”为基础，按Jb-Vdaf“米”字形配煤图确定配煤比，评估煤质、确定“主导煤”、辨明“添加剂煤”和“填充剂煤”。
互换性配煤原理
焦炭质量取决于炼焦煤中的活性组分、惰性组分含量及炼焦操作条件。单种煤的变质程度决定其活性组分的质量，镜质组平均最大反射率是反映变质程度的最佳指标。
配煤参数：镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比。当配煤有较强粘结性时，加入3%~5%的焦粉代替瘦煤炼焦，技术上可行。
共炭化原理
煤中加入非煤粘结剂进行炭化，称为共炭化。共炭化研究为采用低变质程度弱粘结煤炼焦时选用合适的粘结剂提供了理论依据。
应用方向：加入有机渣油、塑料类、橡胶类、沥青等与煤共炭化，提高弱粘结煤的结焦性，同时解决环境污染问题。
三种配煤原理的适用场景
| 原理 | 核心参数 | 适用场景 | 局限性 |
|---|---|---|---|
| 胶质层重叠原理 | 胶质体软化区间、温度间隔 | 常规顶装焦炉配煤 | 对煤种胶质体特性依赖强，需大量实验数据 |
| 互换性配煤原理 | 镜质组反射率、镜惰比 | 煤岩学指导配煤，进厂煤质鉴定 | 需要煤岩分析设备，操作门槛较高 |
| 共炭化原理 | 粘结剂类型及添加量 | 弱粘结煤利用、废弃物资源化 | 粘结剂成本较高，可能影响焦炭质量 |
炼焦煤种分类与特性
炼焦用煤最重要的特性是要求具有一定的粘结性，即粉状煤料加热时能软化熔融，使煤粒彼此结合固化成坚实的块状焦。中国煤炭分类标准中，炼焦煤类别包括气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤和瘦煤。
气煤（QM）
Vdaf：28~40%
G 值：>70
Y 值：≤25mm
作用：增加煤气产率，降低配煤成本，但配比过高会降低焦炭强度
肥煤（FM）
Vdaf：28~33%
G 值：≥90
Y 值：≥25mm
作用：配煤的粘结核心，提高焦炭强度，但配比过高会增大收缩裂纹
焦煤（JM）
Vdaf：20~28%
G 值：>80
Y 值：12~25mm
作用：配煤主体，结焦性好，焦炭强度高，但资源稀缺、价格高
瘦煤（SM）
Vdaf：≤17%
G 值：≥60
Y 值：≥10mm
作用：降低半焦收缩，减少裂纹，但配比过高会降低粘结性
1/3焦煤
Vdaf：28~37%
G 值：>65
Y 值：≤25mm
作用：介于气煤和肥煤之间，可部分替代焦煤和肥煤
贫瘦煤 / 贫煤
Vdaf：10~20%
G 值：≤35
作用：作为瘦化剂使用，降低收缩应力
主要炼焦煤种关键指标对比
配合煤质量要求与控制
配合煤主要质量指标
配合煤质量指标主要包括灰分、硫分、挥发分、粘结指数、水分、细度等
| 指标 | 控制范围 | 先进水平 | 对焦炭质量的影响 |
|---|---|---|---|
| 灰分 Ad | ≤10.0% | ≤9.0% | 灰分全部转入焦炭，每降低1%灰分，焦炭灰分降低约1.3%，高炉焦比降低2~3% |
| 硫分 St,d | ≤0.88% | ≤0.75% | 配煤硫分约85~90%转入焦炭，硫是钢的有害元素，需严格控制 |
| 挥发分 Vdaf | 26.0~32.0% | 26~30% | 影响焦炭产率、煤气产率和焦炭强度，过高或过低均不利于焦炭质量 |
| 粘结指数 G | 58~72 | 75~85 | 反映煤的粘结能力，过低焦炭强度不足，过高收缩应力增大 |
| 胶质层厚度 Y | 10~15mm | 14~18mm | Y值适当才能保证胶质体的粘结作用，Y值过大裂纹增多 |
| 水分 Mt | 9~12% | 9~11% | 影响装煤操作和炼焦耗热量，水分波动需控制在±0.5%以内 |
| 细度（<3mm） | ≥90% | ≥92% | 细度不足影响粘结效果，过高则降低装煤堆密度 |
配合煤质量联动控制策略
化验与配煤岗位应建立灰分、硫分、挥发分与黏结性的联动窗口，由单指标控制转为组合约束。
灰分逼近上限时
同步压低高硫煤比例，增加低灰骨架煤（如低灰焦煤或瘦煤），保证灰分不超限。
强度出现下滑苗头时
优先恢复黏结组分（肥煤、焦煤）比例，并校核配合煤细度，减少依赖提高火力的被动补偿。
煤质波动分类管理
将煤质波动划分为可预见（如季节变化）与突发（如煤源变更）两类，分别制定应对预案。
煤岩学配煤参数
应用煤岩学指导配煤，很多焦化厂都有自己的配煤方案，但一般以镜质组平均随机反射率、反射率直方图及镜惰比三个参数作为煤岩学配煤参数。
| 参数 | 控制范围 | 意义 |
|---|---|---|
| 镜质组平均最大反射率 | 1.0~1.1% | 反映煤化程度，是判断炼焦煤变质程度的首要指标 |
| 活惰比 | 1.7~1.8 | 活性组分与惰性组分的比例，影响焦炭强度和反应性 |
| 反射率分布图 | 单峰正态分布 | 识别单种煤混煤情况，混煤呈现多个峰值 |
配煤工艺流程
配煤工艺流程主要包括原料煤的接收、储存、配比、粉碎和输送至焦炉煤塔。现代焦化厂多采用“上位机+PLC控制系统+电子秤”模式的自动配煤系统。
来煤接收
螺旋卸车机/受煤坑
储煤仓
按煤种分仓储存
自动配料
圆盘给料+电子皮带秤
粉碎
可逆反击锤式破碎机
输送至煤塔
可逆配仓带式输送机
装炉炼焦
装煤车装煤
自动配煤系统关键设备
配煤比执行精度控制
| 控制环节 | 控制要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 称量精度 | ±0.5% | 电子皮带秤定期校验 |
| 配比波动 | ±1% | 单种煤配比与设定值偏差 |
| 细度合格率 | ≥95% | <3mm粒级占比 |
| 水分控制 | ±0.5% | 配合煤水分稳定性 |
主流煤矿品牌产品组合
国内主流炼焦煤企业拥有各自的品牌产品体系，不同品牌的煤种在灰分、硫分、粘结指数、胶质层厚度及焦炭反应后强度等指标上各具特色。2025年，大连商品交易所设立首批4个焦煤品牌，标志着焦煤市场从“通用标准”向“优质优价”转变，品牌升水反映了不同产品品质的市场认可度。
大商所首批焦煤品牌质量指标对比
| 品牌名称 | 生产厂家 | 品牌升贴水 | 灰分 Ad | 硫分 St,d | 挥发分 Vdaf | G值 | Y值 | CSR |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 平煤 主焦一号 | 平顶山天安煤业股份有限公司 | +225 元/吨 | ≤10% | ≤0.5% | ≤26% | ≥80 | ≥15mm | ≥70% |
| 凯嘉一号 | 山西凯嘉能源集团有限公司 | +175 元/吨 | ≤11% | ≤0.8% | ≤27% | ≥90 | ≥18mm | ≥70% |
| 乡焦1号 | 山西乡宁焦煤集团昌岳煤炭销售有限公司 | +100 元/吨 | ≤10% | ≤0.6% | ≤21% | ≥75 | ≥13mm | ≥60% |
| 山焦日照1号 | 山焦销售日照有限公司 | +80 元/吨 | ≤11% | ≤1.3% | ≤25% | ≥75 | ≥13mm | ≥65% |
山西离柳焦煤集团离柳1-6号系列产品指标
离柳集团深入发掘炼焦煤资源价值，打造离柳1-6号系列品牌产品，构建炼焦煤开采洗选、数字配煤、检测化验、仓储销售一体化运营模式。2025年，离柳1号精煤被认定为“山西精品”。
| 品牌 | Mt (%) | Ad (%) | St,d (%) | Vdaf (%) | G值 | Y (mm) | CSR (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 离柳1号精煤 | ≤12.0 | ≤10.50 | ≤0.60 | 21.50-23.50 | ≥90 | 19.00-22.00 | ≥70.0 |
| 离柳2号精煤 | ≤12.0 | ≤10.50 | ≤1.50 | 19.50-22.50 | ≥85 | 15.00-17.00 | ≥70.0 |
| 离柳3号精煤 | ≤12.0 | ≤10.50 | ≤2.50 | 22.00-24.50 | ≥85 | 15.00-17.00 | ≥65.0 |
| 离柳4号精煤 | ≤12.0 | ≤14.50 | ≤0.80 | 24.00-27.00 | ≥80 | 19.00-24.00 | ≥70.0 |
| 离柳5号精煤 | ≤12.0 | ≤10.00 | ≤1.30 | 15.50-17.50 | ≥55 | 9.00-12.00 | ≥60.0 |
| 离柳6号精煤 | ≤12.0 | ≤13.00 | ≤1.30 | 23.00-25.50 | ≥75 | 12.00-14.00 | ≥65.0 |
山西焦煤集团
煤炭产品涵盖焦煤、肥煤、瘦煤、贫瘦煤、气煤等，冶炼精煤具有低灰分、低硫分、结焦性好等优点，属优质炼焦煤品种。公司焦煤产品G值80-99（平均89.07），Y值9.67-22.40mm（平均14.13mm）。
代表品牌：“华晋”焦精煤——Ad≤11.00%，St,d≤0.80%，Vdaf 21.00-24.00%，G>85，Y=14-20mm，CSR>73%
平煤神马集团
核心产品为优质低硫主焦煤、肥煤、1/3焦煤等稀缺煤种，其中低硫主焦煤品质国内领先。主焦煤具有低硫、低灰、低磷、低碱金属等先天优势，部分指标优于进口煤。
代表品牌：“平煤 主焦一号”——大商所首批焦煤品牌，品牌升水225元/吨，Ad≤10%，St,d≤0.5%，G≥80，CSR≥70%
淮北矿业集团
产品以炼焦精煤为主，约占商品煤产量50%，煤种齐全，涵盖焦煤、肥煤、瘦煤、1/3焦煤、贫煤、气煤等多个品种。焦煤、肥煤、瘦煤等炼焦煤储量约占公司煤炭总储量的70%以上，煤质具有低硫特点。
代表产品指标：主焦煤 A<11.0%，V20-22%，S<0.5%，G>75；肥煤 A<11.0%，V26-31%，S<0.6%，G>85
兖矿能源集团
主要炼焦煤产品为1/3焦煤，具有低灰、低硫、高挥发分的特点。东滩煤矿3号煤为低变质气煤，镜质体反射率不足0.70%，黏结指数G仅在60左右，胶质层最大厚度约12mm。
代表产品指标：1/3焦煤 A≤9.5%，S≤0.6%，V≤37%，G≥90，Y≥16（菏泽矿区）
神火集团
煤炭业务主要产品具有低硫、低磷、中低灰分、高发热量等特点，产品种类分为精煤、块煤、洗混煤及型焦等，主要应用于冶金、化工、电力等行业。
代表产品指标：瘦煤 A≤10.5%，S≤0.5%，V≤20%，G≥60，Y≥12（许昌矿区）
进口焦煤品牌
澳大利亚和加拿大是我国进口焦煤的主要来源国，进口焦煤品质稳定，部分品牌在国内市场具有较高认可度。
代表品牌：峰景（澳）A10.5/S0.6/V20/G90/Y19/CSR70；贡耶拉（澳）A9/S0.5/V23/G90/CSR67；斯坦达（加）A10/S0.6/V23.5/G80/CSR71
常见配煤组合与配比方案
配煤组合因焦炉类型（顶装/捣固）、焦炭质量要求、煤源供应条件和市场价格而异。以下汇总了多种典型配煤方案，涵盖了不配肥煤方案、高1/3焦煤方案、降低强粘比方案、高变质焦煤利用方案以及捣固焦降本方案等主流组合模式。
| 方案名称 | 焦煤 | 肥煤 | 1/3焦煤 | 气煤/气肥煤 | 瘦煤/贫瘦煤 | 其他 | 焦炭关键指标 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
捣固焦·不配肥煤方案
旭阳能源专利技术 |
25%~35% | — | 20%~30% | 气煤5~15% 气肥煤8~10% |
瘦煤10~15% 贫瘦煤5~10% |
弱粘煤5~10% |
G≥68，Y≥12.5mm Vdaf 26-30% |
|
高1/3焦煤方案
常规顶装配煤 |
38% | 5% | 35% | 气肥煤8% | 瘦煤14% | — |
M40: 80.1% M10: 6.92% CSR: 63.1% |
|
降低强粘比方案
重庆钢铁专利技术 |
30%~32% | 12%~14% | 29%~33% | 气煤10%~14% | 瘦煤13%~15% | 强粘比≤45% |
焦炭热强度稳定 大幅减少高价煤消耗 |
|
高变质焦煤高效利用方案
专利技术 |
焦煤1# 10~15% 焦煤2# 15~25% |
5%~10% | 30%~35% | 气煤0~6% | 瘦煤10%~15% | 焦煤总量35~40% |
CSR≥66% 焦煤2# CSR2-CSR1≥0 |
|
捣固焦·高硫气肥煤降本方案
山东冶金实践案例 |
25%~35% | — | 20%~30% | 高硫气肥煤8~10% 气煤5~15% |
瘦煤10~15% 贫瘦煤5~10% |
弱粘煤5~10% |
低价低硫煤与 高硫气肥煤搭配 稳定焦炭质量 |
捣固焦·不配肥煤方案
旭阳能源该方案通过气肥煤与1/3焦煤协同配合，完全不配肥煤，在保证焦炭质量的同时减少肥煤资源消耗。适用于5.5m和6.25m捣固焦炉。
弱粘煤
5%~10%
气煤
0%~15%
1/3焦煤
20%~30%
气肥煤
8%~10%
焦煤
25%~35%
瘦煤+贫瘦煤
15%~25%
配合煤质量：水分≤12%，灰分≤10%，硫分≤0.80%，挥发分26-30%，G≥68，Y≥12.5mm，镜质组反射率0.8-1.5%比例≥50%
高1/3焦煤配煤方案
常规顶装以1/3焦煤为主要配煤组分，降低焦煤和肥煤用量。适用于4.63m及以上焦炉顶装炼焦。
焦炭质量实测：M40：80.1%，M10：6.92%，CRI：28.9%，CSR：63.1%（4.63m焦炉）
降低强粘比方案
重庆钢铁通过提高1/3焦煤和气煤配比，将高价强粘结煤（焦煤+肥煤）的配比之和（强粘比）降低至45%的较低水平。
| 煤种 | 配比 |
|---|---|
| 焦煤类 | 30%~32% |
| 肥煤类 | 12%~14% |
| 1/3焦煤类 | 29%~33% |
| 气煤类 | 10%~14% |
| 瘦煤类 | 13%~15% |
工艺条件：先配煤后破碎，配合煤粒度<3mm占比75%±3%，结焦时间21.5-22.5h，干熄焦工艺。强粘比≤45%，大幅减少高价骨干炼焦煤消耗。
高变质焦煤高效利用方案
专利技术将低挥发分焦煤按成焦粗粒镶嵌结构特征分为焦煤2#（粗粒镶嵌结构≥50%），与优质焦煤1#组合使用，提升焦炭基质强度。
核心指标：焦煤1#和焦煤2#总和控制35~40%，焦炭CSR≥66%。焦煤2#判别条件：成焦粗粒镶嵌结构≥50%，且CSR2-CSR1≥0
配煤组合综合对比
各方案煤种配比对比
各方案焦炭质量指标对比
捣固焦组合策略
捣固炼焦可扩大弱粘煤、气煤等低阶煤的用量至20%~30%，利用堆密度提升弥补粘结性不足，适合煤源以高挥发分煤为主的焦化企业。
顶装焦组合策略
顶装焦炉对配合煤粘结性要求更高，焦煤+肥煤比例通常需保持在40%~50%，其中肥煤比例在15%~25%，1/3焦煤可作为重要调节组分。
降本组合策略
降低强粘比的核心在于用1/3焦煤和气煤替代部分焦煤和肥煤，同时通过优化细度、堆密度和结焦时间等工艺条件弥补粘结性损失，实现“降本不降质”。
焦炭质量预测模型
在炼焦生产实践中，高精度的焦炭质量预测模型对稳定焦炭质量、降低配煤成本和减少优质炼焦煤的消耗具有重要作用。传统配煤炼焦依赖人工经验，存在配比优化不足、焦炭质量波动大等问题，难以应对优质炼焦煤资源短缺与“双碳”战略下清洁生产需求。
主流预测方法对比
BP神经网络预测精度
全流程智能配煤专家系统应用案例
- 系统架构：涵盖煤-焦数据管理、核心算法模块与辅助决策支持，融合BP神经网络与遗传算法
- 优化效果：高成本煤种配比显著降低，焦炭灰分与硫分降低6.2%和14.28%，抗碎强度与反应后强度提升1.6%和1.2%
- 经济效益：以年产113.53万吨规模计算，年节约成本达7000多万元
- 运行效果：吨焦成本降低0~150元/吨，焦炭生产质量波动稳定在±0.2%区间内，配煤方案优化时间缩短至15分钟
配煤比优化方法
基于配合煤-焦炭质量预测模型，集成工艺约束条件构建配煤比优化模型，采用遗传算法等进行全局寻优，在满足焦炭质量及工艺条件约束的基础上求解出最佳配煤方案。
目标函数
以配煤成本最小化为目标，在满足焦炭质量（灰分、硫分、M40、M10、CSR）和工艺条件（G值、Y值、细度）约束的基础上求解最优配比。
遗传算法寻优
采用遗传算法进行全局寻优，避免陷入局部最优解，能够在多约束条件下快速找到最优配煤方案。
性价比评价
基于单种煤-焦炭质量预测模型构建性价比指数模型和综合煤价模型，从煤质特性适配度和经济性两个维度评估煤种价值。
优化前后配煤结构对比（示例）
配煤降本增效实践
配煤成本约占焦化企业总成本的80%以上，降低配煤成本是焦化企业提升盈利能力的关键。通过优化配煤结构、开发经济煤种、智能化配煤等手段，多家企业取得了显著成效。
攀钢集团
降本上亿元- 核心举措：突破“好煤炼好焦”传统思路，创新提出高价主焦煤替代的配煤优化方案，大幅提升周边经济煤资源占比
- 技术体系：深挖复杂煤源结焦机理，形成煤质固—液—岩多相协同精细配煤炼焦技术体系
- 数据支撑：完成煤样分析300余次，建立动态更新的煤资源数据库，开发炼焦煤结焦特性快速鉴别技术、煤资源性价比评价模型
- 成效：上半年焦化配煤降本累计上亿元，超额完成攻关目标任务
酒钢宏翔能源公司
成本领跑行业- 核心举措：加强经济配料技术攻关，坚持优质单一煤种开发，利用单一煤种构建配料骨架结构，以不同煤种之间动态的价格差异优化配煤结构
- 精细管控：以点对点效益测算为基准，大力开展“算账经营”工作，对物料消耗、工序能耗等各项指标实施精细化管控
- 技术优化：控制配合煤水分及干熄焦循环气体成分减少焦炭烧损，提高配合煤粘结性增加冶金焦含量
- 成效：焦炭成本同比降低37.8%，跑赢行业均值5.4个百分点，在40家大中型钢铁企业中保持第一
吨焦配煤成本降低
3~5
元/吨（中煤山西公司智能配煤）
吨焦成本降低
1.47
元/吨（枣矿 AI 配煤）
质量波动稳定区间
±0.2%
智能配煤专家系统
配煤方案优化时间
15
分钟（传统需数小时）
常见问题及处理
| 问题现象 | 主要原因 | 处理对策 | 预防措施 |
|---|---|---|---|
| 焦炭 CSR 波动 反应后强度下降 |
|
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| 焦炭强度不足 M40 偏低、M10 偏高 |
|
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| 推焦困难 推焦电流过高 |
|
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|
| 灰分超标 焦炭灰分偏高 |
|
|
|
| 配合煤水分波动 装煤操作不稳定 |
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智能配煤技术
智能配煤系统可综合煤种特性、市场价格、环保指标等多维因素，自动生成最优配煤方案，并在原料批次变动或质量波动时实时预警、动态调优，确保焦炭质量稳定受控。
智能配煤专家系统
旭阳集团已成功开发上线六代智能配煤专家系统，降低配煤成本、节约资源、保障焦炭质量稳定，实现根据高炉对焦炭质量要求精准化生产、柔性化生产。
AI 配煤系统
枣矿集团携手华为打造焦化“AI配煤”智能应用系统，每吨焦炭生产用煤成本平均降低1.47元，实现“降本提质”双重效果。
智慧配煤系统
湘潭移动智慧配煤系统综合煤种特性、市场价格、环保指标等多维因素，自动生成最优配煤方案，在原料批次变动时实时预警、动态调优。
煤-焦数据管理
建立单种煤与配合煤的关系型数据库，管理煤质检测数据和炼焦生产数据
质量预测模型
BP神经网络构建单种煤-焦炭、单种煤-配合煤、配合煤-焦炭全流程预测模型
配比优化引擎
集成工艺约束条件，采用遗传算法进行全局寻优，以成本最小化为目标求解最优配比
性价比评价
构建性价比指数模型和综合煤价模型，从煤质适配度和经济性双维度评估煤种价值