提高小型搗固焦爐焦炭質量的生產(chǎn)實踐

1、提高小型搗固焦爐焦炭質量的生產(chǎn)實踐                               彭陳輝（湖南漣源鋼鐵集團公司，婁底417009)     漣鋼煉鐵廠有6座高爐，15號高爐是400m3左右的小高爐，6號高爐為2250m3的大高爐，年產(chǎn)生鐵430萬

2、噸。焦化廠有3座焦爐，年產(chǎn)焦炭135萬噸。1、2號焦爐為炭化室高6m的大容積新焦爐，3號焦爐為炭化室高4. 3m的58型老焦爐。新焦爐的焦炭供給6號高爐使用，老焦爐的焦炭供給1號高爐使用，其他小高爐則基本使用外購焦，每年需外購焦炭70萬噸左右。    由于漣鋼周邊的焦化廠不多，外購焦炭絕大部分是從山西、河南、貴州等地采購。受運輸及資源等因素制約，近年來外購焦炭的供應經(jīng)常出現(xiàn)緊張狀況。如果能提高周邊小焦化廠的焦炭質量，增加本地供應量，則可以緩解資源、運輸?shù)膲毫?，并能降低采購成本。湖南省安石企業(yè)集團是一家民營企業(yè)，該公司所屬的興星焦化廠緊鄰漣鋼，采用搗固煉焦工藝生產(chǎn)焦

3、炭，由于焦炭質量較差，只能少量供給漣鋼使用。從2006年開始，漣鋼與安石集團進行了戰(zhàn)略合作，由漣鋼對安石所屬的興星焦化廠進行一體化管理，并進行技術指導，搗固焦炭的質量明顯改善，供應漣鋼的焦炭量大為增加，雙方都取得了較好的經(jīng)濟效益。 1   興星焦化廠的焦炭質量1.1  搗固煉焦工藝    該廠現(xiàn)有6座新的無回收清潔型搗固焦爐，共112孔，裝爐煤堆密度1.101.15kg/cm3，每個煤餅重35噸，生產(chǎn)鑄造焦時的結焦時間為84h，焦炭產(chǎn)能為30萬t/a。生產(chǎn)冶金焦時的結焦時間為52h，焦炭產(chǎn)能為50萬t/a。一般情況下，按鑄造

4、焦質量要求組織生產(chǎn)，塊度大于80mm的作為鑄造焦銷售，剩下的則作為冶金焦銷售。新?lián)v固焦爐沒有煤氣凈化及化產(chǎn)品回收裝置，荒煤氣全部燃燒變成高溫廢氣后余熱發(fā)電。該廠還有一組2×25孔66型老焦爐，也于2005年改裝成了搗固焦爐，結焦時間14h，年產(chǎn)冶金焦10萬噸，配套有煤氣凈化及化產(chǎn)品回收系統(tǒng)。新老焦爐都采用自動配煤方式，電子皮帶秤控制不同煤種的配比。一般情況下，新老焦爐用配煤中都配入部分無煙煤。1.2  焦炭質量存在的問題    前已述及，由于配煤中配入了部分無煙煤，致使焦炭的氣孔率低，表面看上去結構致密。實際上由于無煙煤及煙煤的煤種選擇及配煤結

5、構不合理，使配煤的粘結性及結焦性變差，煉焦過程中產(chǎn)生的膠質體少，不足以熔融無煙煤和煙煤本身帶來的惰性物質，加上煉焦工藝參數(shù)也存在一些問題，因此該廠搗固焦爐生產(chǎn)焦炭的主要問題是強度差，尤其是在高爐中的熱性能很差。另外，由于配煤不穩(wěn)定，隨意性大，焦炭質量的波動也大，焦末含量高，塊度不穩(wěn)定。由于這些原因，使焦炭在高爐中的骨架作用削弱，給高爐操作的穩(wěn)定順行帶來很大影響，因此，這些搗固焦炭在漣鋼的使用中受到很大限制。 2   提高搗固焦炭質量的措施2.1  明確搗固焦炭的質量要求    為達到漣鋼小高爐高爐操作的穩(wěn)定順行、高產(chǎn)低耗的要

6、求，漣鋼對該廠的搗固焦炭提出了最低的質量要求，見表1。 表1    漣鋼對搗固焦炭的質量要求 (%)指  標AdSt,adM40M10CRICSR焦末含量漣鋼要求12.800.6090.07.638.050.0122.2  提高搗固焦炭質量的措施    從2006年開始，漣鋼各有關部門對興星焦化廠進行了生產(chǎn)技術指導，從原料、配煤結構、煉焦工藝等方面入手，深入分析了焦炭質量差的原因，采取了下列提高搗固焦炭質量的措施。    （1）掌握無煙煤特性，精選無煙煤煤種。該廠為降低配煤成

7、本、擴大煉焦煤源和利用搗固煉焦的優(yōu)勢，在配煤中配入了部分無煙煤。但在無煙煤煤種的選擇上卻比較盲目，只考慮其灰分和硫分的影響，沒有對無煙煤的內(nèi)在性質進行專門的研究，對不同無煙煤性質的差別及對焦炭強度的影響了解不夠。    無煙煤是高煤化度、高含碳量的煤，沒有粘結性，在結焦過程中本身不熔融。無煙煤與煙煤相比，硬度大，可磨性指數(shù)HGI小。用于配煤煉焦時，必須先進行預粉碎，配入煙煤后再粉碎。因此，配煤中要配入無煙煤，并保證焦炭質量及較低的動力費用，一定要對無煙煤的可磨性、粒度組成、熱穩(wěn)定性以及與煙煤的容惰率進行專題研究。無煙煤可磨性的好壞一方面影響其粒度與粒度分布，從而影

8、響焦炭強度；另一方面也影響其粉碎的動力成本。熱穩(wěn)定性差的無煙煤，在煉焦過程中的某些溫度區(qū)間會產(chǎn)生爆裂，形成新的裂紋或裂紋中心，致使焦炭的裂紋增加，強度降低。而通過對煙煤配入無煙煤后的容惰率研究，認識到了配入無煙煤后配煤G值的變化規(guī)律和無煙煤的最佳配比，以預測焦炭強度變化規(guī)律。漣鋼周邊的無煙煤較為豐富，為擴大煉焦煤源和降低配煤成本，2004年以來，漣鋼在無煙煤配煤煉焦方面進行了深入研究，并進行了40kg小焦爐的煉焦試驗，全面了解了周邊不同礦點無煙煤的特性。在此基礎上，漣鋼對興星焦化廠所配無煙煤的性質進行了全面分析檢測，最后選定了4家無煙煤礦點作為長期資源的供應點。在不提高配煤成本的條件下，提高了

9、焦炭質量，同時還降低了動力費用。    （2） 優(yōu)化配煤結構。無論是搗固焦爐還是常規(guī)頂裝焦爐，影響焦炭質量的關鍵因素是配煤質量。在配煤質量相同的情況下，搗固焦爐煉制焦炭的強度要好于頂裝焦爐。若為了追求效益的最大化，弱粘結性煤的配比太高和煙煤結構不合理的話，則焦炭質量一定會下降。    分析興星焦化廠的配煤結構表明，該廠1/3焦煤及無煙煤配比很高，焦煤配比低，不配入肥煤及瘦煤。我們根據(jù)該廠煉焦煤供應的實際情況，既充分考慮了各煤種不同的煉焦特性，又考慮到配煤成本，制定了不同時期的配煤方案，并不斷優(yōu)化，表2列出了近3年來興星焦化廠的配煤結構

10、。表2    興星焦化廠近3年來的平均配煤結構年  份配煤結構，配煤G值本地焦煤省外焦煤省外1/3焦煤無煙煤焦粉200530.010.038.022.0057.0200639.323.719.816.01.262.62007上半年39.920.423.316.4061.4    （3）適用于大高爐的搗固焦炭最佳質量指標。為了擴大搗固焦炭在漣鋼高爐的使用范圍，漣鋼技術指導小組在該廠進行了工業(yè)性煉焦試驗，摸索搗固焦炭的經(jīng)濟最佳值，看是否能夠達到漣鋼6m焦爐的焦炭質量水平。通過優(yōu)化篩選，選擇了兩個方案，在搗固焦爐上進行生產(chǎn)試驗，每

11、個方案試驗3天。生產(chǎn)試驗配煤結構與漣鋼6m焦爐配煤結構對比見表3，其焦炭質量對比見表4。 表3  生產(chǎn)試驗配煤結構與漣鋼6m焦爐配煤結構的對比結果方案配煤結構，配煤G值本地焦煤省外焦煤1/3焦煤肥煤瘦煤無煙煤焦粉試驗一271550008071試驗二25204000150686m焦爐2030301550078               表4  生產(chǎn)試驗焦炭質量與漣鋼6m焦爐焦炭質量對比結果（）質量指標AdSt,adVdafM4

12、0M10CRICSR試驗一12.620.461.2291.36.330.364.8試驗二12.370.451.3790.46.836.856.96m焦爐12.850.601.3092.05.828.763.5</P< p> 從表3、表4數(shù)據(jù)可看出，采用生產(chǎn)試驗一的配煤方案，當無煙煤配比為8%、配煤G值71時，搗固焦爐的焦炭質量基本達到了漣鋼6m焦爐不配無煙煤、配合煤G值為78時的水平。也就是說，低成本的搗固焦炭可以達到常規(guī)大容積焦爐焦炭的質量水平，因而能夠滿足大高爐的質量要求。    （4）穩(wěn)定配煤煉焦的煤種。受原煤市場緊張及近年來焦化廠效益的影

13、響，興星廠煉焦煤種及庫存煤十分有限，故配比調整極為頻繁。為了不使焦炭質量出現(xiàn)大的波動，在煉焦煤庫存異常緊缺的時候，漣鋼根據(jù)自己煤場的庫存總量及結構，及時給興星廠調劑了煤種。2006年累計轉供給安石集團的優(yōu)質煉焦煤5萬噸左右，主要是焦煤和1/3焦煤，其中包括盤江、萍鄉(xiāng)、天安、牛馬司等優(yōu)質煉焦煤。    （5）確定合理的結焦時間及煉焦溫度。提高煉焦最終溫度與延長燜爐時間，使結焦后期的熱分解與熱縮聚程度提高，有利于降低焦炭揮發(fā)分與氫含量，使焦炭氣孔壁的致密性提高，從而提高焦炭的顯微強度、耐磨強度和反應后強度。但在氣孔壁致密化的同時，微裂紋將擴展，抗碎強度又有所降低。因此

14、，合理的結焦時間與煉焦溫度對改善焦炭的熱強度有著重要的作用。    針對興星焦化廠煉焦煤供應緊張、焦爐沒有滿負荷生產(chǎn)、發(fā)電機能力與煉焦產(chǎn)能不匹配的狀況，漣鋼技術指導小組通過準確的計算分析，建議該廠將煉焦參數(shù)調整為：新?lián)v固焦爐結焦時間125h，對應的標準溫度1150，老焦爐結焦時間16h，對應的標準溫度1260。這樣，生產(chǎn)組織最優(yōu)，產(chǎn)量、質量兼顧，焦炭強度最好，發(fā)電機效率也較高。2.3  加強一體化管理    為了較好地履行戰(zhàn)略合作及技術指導協(xié)議，提高搗固焦炭的質量，保證在高爐的使用效果，漣鋼生產(chǎn)管理中心定期組織專題會議，就合

15、作過程中存在的問題及時進行了溝通，包括雙方內(nèi)部的生產(chǎn)組織、運輸、供應、質量、檢驗、信息傳遞、價格、結算等，使問題得到了較好的解決。 3   合作成效3.1  焦炭質量大幅度改善，供應量顯著增加    由于合作雙方的積極溝通與協(xié)調，并開展切實有效的生產(chǎn)技術指導，使興星焦化廠的搗固焦炭質量穩(wěn)步提高，供應量不斷增加，具體數(shù)據(jù)列于表5。 表5  搗固焦炭質量與漣鋼焦炭的采購量年平均搗固焦炭質量，漣鋼采購量，tAdSt,adVdafM40M10焦末CRICSR2006年12.320.581.4590.76.912.

16、2137.852.31794802005年12.870.611.4387.38.713.2744.536.974381    從表5可知，2006年搗固焦炭的各項指標均較好，與2005年比較，灰分、硫分、強度各項指標均明顯改善，尤其是焦炭的熱性能大幅度提高。搗固焦炭各項指標在漣鋼外購焦炭中均位居前列，完全達到了小高爐要求的質量。采購量也大大增加，2006年漣鋼共采購安石集團的搗固焦炭179480t(5計價水），占外購焦炭的30%, 是2005年的2倍多，超過了戰(zhàn)略合作的預期目標。3.2  高爐經(jīng)濟技術指標明顯改善    由于

17、搗固焦炭在漣鋼及全國高爐上原來都沒有大量使用的經(jīng)驗，且當時質量指標差，因此興星廠的搗固焦炭在漣鋼小高爐的集中使用經(jīng)歷了試驗階段。2005年底開始在漣鋼4號高爐上試用。為充分履行漣鋼與安石集團的合作協(xié)議，進一步加大其使用量，同時在3號高爐上試用。3、4號高爐的使用比例都是從試用初期的30逐漸提高到60%，隨著焦炭質量的不斷改善，2006年下半年這2座高爐全部使用了興星廠的搗固焦炭。通過調整相應的工藝參數(shù)，這2座高爐與使用其他外購焦炭的小高爐比較，焦比低，噴煤比高，使用效果較好，各高爐焦比和噴煤比數(shù)據(jù)列于表6。    表6   2006年漣鋼各小高爐的焦比和噴煤比高爐號入爐焦比，kg/t噴煤比，kg/t1號高爐4031332號高爐4161333號高爐3831414號高爐3911435號高爐413135    由于漣鋼2號高爐的爐況存在一些問題，為了改善2號高爐的操作，從