煉焦試驗(yàn)技術(shù)在焦化生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、40kg煉焦試驗(yàn)技術(shù)在焦化生產(chǎn)中的應(yīng)用摘要：本文介紹了40kg煉焦試驗(yàn)技術(shù)在柳鋼焦化廠的應(yīng)用中，對(duì)評(píng)價(jià)煉焦用煤、新煤種煤、煉焦方案煤的質(zhì)量，并運(yùn)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行配煤專家系統(tǒng)的應(yīng)用及焦炭質(zhì)量的預(yù)測(cè)，為柳鋼焦化廠在選購(gòu)煤種、煤礦點(diǎn)及調(diào)整煉焦配比方面起到了預(yù)期的效果，滿足了煉鐵焦炭質(zhì)量的需求。關(guān)健詞：煉焦試驗(yàn)焦炭強(qiáng)度氣孔率配煤專家系統(tǒng)1前言隨著柳鋼焦化廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，全年焦炭產(chǎn)量達(dá)到了450萬(wàn)噸，且高爐的大型化和富氧噴煤技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)焦炭質(zhì)量提出了更高的要求，而煤源緊張，煤種類不足，進(jìn)廠煤不均衡，煤炭?jī)r(jià)格越來(lái)越高等等，制約著焦化廠的生產(chǎn)。如何擴(kuò)大煉焦煤源，如何選擇煤種類，如何選擇合理的配煤方案，

2、如何改善焦炭質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益等等，是焦化廠生產(chǎn)中一直在研究實(shí)踐的課題。柳鋼焦化廠從1990年到2007年，一直使用20kg煉焦試驗(yàn)爐，用于焦化廠的煉焦研究試驗(yàn)。隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，由于20kg煉焦試驗(yàn)爐存在試驗(yàn)樣量少，代表性差，進(jìn)樣操作不統(tǒng)一，操作較復(fù)雜，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與大焦?fàn)t相比差距較大、相關(guān)性差等原因。由此，2008年2月焦化廠引進(jìn)40kg煉焦試驗(yàn)爐，用于配煤煉焦試驗(yàn)研究，彌補(bǔ)了20kg煉焦試驗(yàn)爐的不足，而且在選擇用煤礦點(diǎn)、優(yōu)化配煤方案、預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量等起到了明顯的效果。240kg煉焦試驗(yàn)爐技術(shù)簡(jiǎn)介2.1 40kg煉焦試驗(yàn)爐結(jié)構(gòu)及操作指標(biāo)焦?fàn)t的技術(shù)、操作指標(biāo):炭化室有效尺寸（mm

3、)500×400×595結(jié)焦時(shí)間（h)16裝煤量（干煤）（kg）43裝爐溫度（）800裝爐煤水分（%）10裝爐煤細(xì)度（3mm）7580%裝煤堆密度（t/cm3）爐墻溫度（）1050±20焦餅中心溫度（）970±10煉焦裝煤鐵箱尺寸（mm)450×360×350試驗(yàn)誤差M40<3%;M10<1%2.2 40kg煉焦試驗(yàn)爐的特征性能40kg煉焦試驗(yàn)爐采用底開(kāi)單爐門(mén)式構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了裝煤出焦的機(jī)械化。焦?fàn)t炭化室采用積木式設(shè)計(jì)，便于砌筑和維修，爐墻采用薄壁炭化鎂鋁硅磚，兩側(cè)分別有6根硅碳棒進(jìn)行通電加熱，烘爐時(shí)間短，冷態(tài)下升溫及恒溫達(dá)到

4、裝爐要求只需要時(shí)間4小時(shí)。與20kg試驗(yàn)焦?fàn)t比，升溫、控溫均采用電腦操作程序控溫，操作簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。由于裝煤是用鐵箱裝爐，克服了原來(lái)20kg煉焦試驗(yàn)爐每次裝煤密度不一致，各人操作裝煤造成的差異；克服了原來(lái)20kg煉焦試驗(yàn)爐與大焦?fàn)t加熱時(shí)間、煉焦時(shí)間不一致所造成的差異。340kg煉焦試驗(yàn)在焦化生產(chǎn)的應(yīng)用為找出40kg煉焦試驗(yàn)焦炭與生產(chǎn)大焦?fàn)t焦炭的相關(guān)性，我們對(duì)多種煤及24組配比方案，進(jìn)行40kg煉焦試驗(yàn)爐與生產(chǎn)大焦?fàn)t焦炭的對(duì)比試驗(yàn)。在生產(chǎn)大焦?fàn)t上，使用一次裝煤量為2×43kg（干基），入爐煤的質(zhì)量、細(xì)度、水分、堆密度與40kg煉焦試驗(yàn)爐入爐煤一致。生產(chǎn)焦?fàn)t結(jié)焦時(shí)間2225h，

5、立火道溫度1100以上，焦餅中心溫度1000±50。鐵箱采用圓柱形，高600mm，底面360mm，直接從焦?fàn)t爐頂裝煤口放入炭化室。3.1利用40kg煉焦試驗(yàn)焦炭預(yù)測(cè)生產(chǎn)大焦?fàn)t焦炭強(qiáng)度將試驗(yàn)焦炭進(jìn)行50kg和10kg轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)及焦炭熱性能的試驗(yàn)，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行回歸計(jì)算，所得一元一次回歸方程如下：40kg煉焦試驗(yàn)爐與生產(chǎn)大焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)表表1序號(hào)40kg煉焦試驗(yàn)焦炭（%）生產(chǎn)大焦?fàn)t焦炭(%)M25M10CRICSRM40M10CRICSR189.20 9.04 36.50 39.37 89.70 8.00 38.00 41.94 292.80 6.20 37.50 44.00 89.

6、96 8.26 41.50 37.61 389.80 9.44 36.50 44.88 89.54 7.22 33.30 38.81 489.92 8.88 36.00 45.31 89.84 7.32 38.00 45.16 591.12 7.84 31.00 50.72 90.82 5.64 36.50 49.61 687.52 10.72 41.50 35.04 88.14 8.56 43.50 34.51 780.80 9.60 38.50 41.46 90.02 7.50 36.50 46.46 887.52 11.52 42.50 32.17 87.92 9.14 42.50 33

7、.04 990.32 8.96 36.00 41.41 91.14 6.20 34.50 46.56 1089.36 9.28 33.50 47.37 91.34 6.68 35.50 51.16 1190.56 7.28 36.00 44.53 90.46 5.92 33.00 58.21 1290.56 8.56 39.50 42.98 89.62 7.44 33.50 52.63 1386.80 11.28 39.00 38.52 86.08 9.76 38.33 44.56 1462.0022.4040.5028.5747.5621.2038.4941.231587.92 10.96

8、32.50 48.15 84.86 10.90 33.89 49.36 1689.20 8.56 37.17 38.32 90.14 7.06 35.86 48.66 1783.52 15.20 36.34 38.85 82.44 13.84 37.77 40.11 1888.32 9.68 44.29 28.99 85.98 9.38 41.42 38.48 1987.12 10.64 43.95 30.54 85.04 10.90 43.20 37.66 2088.64 9.28 38.82 37.50 85.10 10.00 38.86 42.97 2188.08 9.76 41.15

9、27.85 88.90 7.32 39.83 36.07 2286.88 10.40 36.82 37.05 88.80 8.28 41.25 36.02 2389.44 8.88 33.93 44.21 89.74 7.54 36.81 43.88 2488.00 9.68 40.40 34.51 87.42 9.42 42.48 34.30 抗碎強(qiáng)度：耐磨強(qiáng)度： 焦炭反應(yīng)性：反應(yīng)后強(qiáng)度：將以上四個(gè)相關(guān)公式進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)與生產(chǎn)焦炭實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得：焦炭預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比數(shù)據(jù)表表2序號(hào)預(yù)測(cè)生產(chǎn)大焦?fàn)t焦炭質(zhì)量（%）實(shí)測(cè)生產(chǎn)大焦?fàn)t焦炭質(zhì)量(%)M40M10CRICSRM40M1

10、0CRICSR181.377.0933.3155.3881.406.7033.8455.66281.576.7432.8757.9581.606.8032.0058.82381.287.0634.1355.5981.007.0034.8854.62481.336.8833.0858.5481.606.8032.6859.13581.247.0633.3455.4581.207.2033.7455.91681.277.0731.0057.2481.407.0030.7156.06781.137.1331.0855.6182.006.7031.0756.18881.377.1330.6958.37

11、82.006.7030.2058.28981.366.8429.7759.0981.206.6029.5059.401081.396.8128.6253.3981.806.9028.5054.08從表中可看出，生產(chǎn)大焦?fàn)t焦炭M40預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值，最大差值為1.03，最小僅為0.04；M10預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值，最大差值為0.39，最小僅為0.02；CRI預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值，最大差值為0.87，最小僅為0.01；CSR預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值，最大差值為1.18，最小僅為0.09；都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)規(guī)定的誤差范圍，從表中也可看出這些相關(guān)公式，在預(yù)測(cè)生產(chǎn)焦炭質(zhì)量上起到了重要的作用。3.2 利用焦炭氣孔率預(yù)測(cè)生產(chǎn)焦炭熱性能

12、單種煤焦炭氣孔率與熱性能的相關(guān)關(guān)系選擇40kg試驗(yàn)焦?fàn)t單種煤煉焦試驗(yàn)的焦炭樣品28個(gè)，進(jìn)行氣孔結(jié)構(gòu)測(cè)定及CRI、CSR的檢測(cè)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表3：?jiǎn)畏N煤焦炭氣孔結(jié)構(gòu)及熱性能表表3煤種煤Vdaf/%焦炭質(zhì)量氣孔直徑分布含量%氣孔壁厚度分布含量%氣孔率%CRI%CSR%0-60 um61-300 um300 um氣孔平均直徑 um0-60um61-300um300um氣孔壁厚度分布 um火鋪31.3364.2734.421.506678.9320.630.444858.140.4050.43月亮田30.8661.8035.582.617472.2627.480.255358.039.6742.91

13、平頂山東30.8445.1946.837.9811561.1636.981.877261.743.6232.43大足32.8960.5234.085.398668.2029.991.806257.942.7832.25火鋪29.3766.3032.860.966253.3344.791.888143.441.7348.71羊尾哨31.8083.6816.040.264449.6047.512.908633.636.1450.86宋家鋪33.3448.7040.5410.7612081.2145.440.364672.435.0035.02爛壩28.9672.4626.680.865672.24

14、26.900.855649.731.9545.49平頂山東26.0872.6926.561.254460.3137.921.777241.236.9143.93水城23.1854.1442.163.678972.1627.440.325462.436.8738.39水城24.5068.2232.011.186258.3344.092.858042.130.2953.52品甸24.6159.9237.172.917751.0345.923.138746.738.2645.69威箐23.5459.4137.473.127969.3529.740.895857.737.0042.26谷口河22.29

15、69.7624.945.305158.2439.292.476945.430.0750.25月亮田23.4850.0544.575.389662.3835.412.217257.238.8743.21沾益23.3660.6535.563.788183.3342.873.818748.034.6149.51品甸24.1954.0442.693.278547.3748.923.699347.633.6748.61資中24.1946.7338.3612.0414178.9020.450.654974.237.4733.48野馬寨25.4376.7622.830.405160.3438.391.366

16、942.427.8654.02谷口河25.1058.7535.715.548453.0243.423.068549.624.8754.19鄭屯21.1678.8420.700.474969.6429.760.615945.434.2540.63濫壩21.6474.8924.490.605459.1738.462.377442.234.2342.57興義21.5585.8613.610.544265.0634.470.486340.036.4536.53六盤(pán)水21.6753.0042.474.539065.0434.090.876159.732.7242.72爛壩21.8064.6531.344

17、.027468.8830.350.785856.039.1533.36六枝22.1151.4743.914.639267.4730.560.996060.530.7050.76通過(guò)回歸方程計(jì)算，單種煤焦炭氣孔率與焦炭熱性能的關(guān)系如下表：?jiǎn)畏N煤焦炭氣孔率與熱性能的關(guān)系式 表4項(xiàng)目公式R2氣孔率與CRICRI=0.5165X+8.35530.7633氣孔率與CSRCSR=-0.3715X+63.0050.7695從表4中可看出,單種煤焦炭的氣孔率與焦炭熱性能的相關(guān)性較好，說(shuō)明氣孔率對(duì)單種煤焦炭熱性能影響較大。 配合煤焦炭氣孔率與熱性能的相關(guān)關(guān)系選擇40kg試驗(yàn)焦?fàn)t配合煤煉焦試驗(yàn)的焦炭樣品共24個(gè)，

18、進(jìn)行氣孔率及CRI、CSR的檢測(cè)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表3：40kg試驗(yàn)焦?fàn)t配合煤焦炭氣孔率與熱性能的相關(guān)關(guān)系 表5序號(hào)配合煤焦炭指標(biāo)/%序號(hào)配合煤焦炭指標(biāo)/%氣孔率CRICSR氣孔率CRICSR110155.8 36.50 39.37 1340159.8 39.00 38.52 210260.8 37.50 44.00 1440254.0 40.50 28.57 310357.6 36.50 44.88 1540360.3 32.50 48.15 410454.8 36.00 45.31 1650149.9 37.17 38.32 510571.2 31.00 50.72 1750241.3 36

19、.34 38.85 610663.7 41.50 35.04 1860163.3 44.29 28.99 720151.7 38.50 41.46 1960264.1 43.95 30.54 820256.0 42.50 32.17 2070146.1 38.82 37.50 920337.9 36.00 41.41 2180152.6 41.15 27.85 1020455.8 33.50 47.37 2280254.2 36.82 37.05 1130162.8 36.00 44.53 2380356.5 33.93 44.21 1230245.3 39.50 42.98 2480441.

20、9 40.40 34.51 40kg試驗(yàn)焦?fàn)t配合煤焦炭氣孔率與焦炭熱性能的相關(guān)關(guān)系如表6：配合煤焦炭氣孔率與熱性能的關(guān)系式 表6項(xiàng)目公式R2氣孔率與CRICRI=0.2942X+24.1980.7146氣孔率與CSRCSR=-0.4069X+57.5180.7278從表中可看出，配合煤焦炭隨著氣孔率增加，焦炭反應(yīng)性增加，反應(yīng)后強(qiáng)度降低，氣孔率與熱性能相關(guān)性較好，說(shuō)明配合煤的焦炭氣孔率對(duì)焦炭熱性能影響較大。由于配合煤與單種煤在結(jié)焦性能上存在較大差異，其氣孔率對(duì)焦炭熱性能的影響程度不一樣。但總的來(lái)講，隨著焦炭氣孔率的增加，焦炭熱性能降低。利用焦炭氣孔率對(duì)生產(chǎn)焦炭熱性能進(jìn)行預(yù)測(cè).1對(duì)6米焦?fàn)t的焦炭進(jìn)

21、行氣孔率與熱性能的檢測(cè)，其結(jié)果如下表7：6米焦?fàn)t焦炭氣孔率與熱性能表7焦炭號(hào)指標(biāo)/%序號(hào)指標(biāo)/%氣孔率CRICSR氣孔率CRICSR1 48.6 38.00 41.94 1355.0 38.33 44.56 2 55.5 41.50 37.61 1453.9 38.49 41.23 3 52.8 33.30 38.81 1551.4 33.89 49.36 4 53.2 38.00 45.16 1644.6 35.86 48.66 5 53.3 36.50 49.61 1732.9 37.77 40.11 6 44.1 43.50 34.51 1839.8 41.42 38.48 7 48.9

22、 36.50 46.46 1942.3 43.20 37.66 8 40.4 42.50 33.04 2054.1 38.86 42.97 9 53.4 34.50 46.56 2155.5 39.83 36.07 10 44.0 35.50 51.16 2241.3 41.25 36.02 11 43.9 33.00 58.21 2349.9 36.81 43.88 12 51.9 33.50 52.63 2456.5 42.48 34.30 6米焦?fàn)t焦炭氣孔率與焦炭熱性能的相關(guān)關(guān)系如表8：6米焦?fàn)t焦炭氣孔率與熱性能的關(guān)系式表8項(xiàng)目公式R2氣孔率與CRICRI=0.4792X+13.4750

23、.7875氣孔率與CSRCSR=-1.46X+119.150.8051從表中可看出，隨著氣孔率增加，焦炭反應(yīng)性增加，反應(yīng)后強(qiáng)度降低。說(shuō)明氣孔率對(duì)焦炭熱性能影響明顯。.2 實(shí)際應(yīng)用用表8中氣孔率與熱性能關(guān)系式的預(yù)測(cè)結(jié)果，跟蹤對(duì)比實(shí)際6米焦?fàn)t焦炭的氣孔率與熱性能，結(jié)果如表9：生產(chǎn)焦炭實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的對(duì)比 表9序號(hào)氣孔率/%實(shí)測(cè)值/%預(yù)測(cè)值/%差值%CRICSRCRICSRCRICSR142.90 30.67 57.87 34.03 56.52 3.36 1.35 240.20 28.59 60.65 27.18 60.46 1.41 0.19 343.20 37.72 54.67 34.18 56

24、.08 3.54 1.41 440.40 29.85 60.00 32.83 60.17 3.00 0.17 539.10 31.45 58.77 32.21 62.06 0.76 3.29 645.20 27.81 58.64 26.80 53.16 1.01 5.48 743.10 30.16 60.12 34.13 56.22 3.97 3.90 845.30 32.87 56.88 35.18 53.00 2.31 3.88 平均42.43 31.14 58.45 32.07 57.21 2.42 2.46 從表9可看出，CRI、CSR實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的最大誤差均小于4%，平均誤差分

25、別為2.42%和2.46%，與CRI、CSR檢測(cè)的精密度接近，說(shuō)明用氣孔率預(yù)測(cè)CRI、CSR是有實(shí)際意義的。3.3 利用40kg試驗(yàn)焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立配煤專家系統(tǒng)1990年至2007年，柳鋼焦化廠煉焦配煤主要依靠20kg試驗(yàn)焦?fàn)t數(shù)據(jù)及配煤經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)配煤操作，但由于煤炭資源特別是煉焦煤資源越來(lái)越緊張，單種煤礦點(diǎn)復(fù)雜雜、煤質(zhì)量波動(dòng)大，生產(chǎn)上的可控范圍較窄，影響因素多，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得周期較長(zhǎng)且不及時(shí)，調(diào)控速度遲緩，時(shí)常導(dǎo)致焦炭質(zhì)量波動(dòng)，穩(wěn)定性差。近年來(lái)，隨著柳鋼焦化廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，全年使用煉焦煤量達(dá)到600萬(wàn)噸，且煉焦煤品種逐步增多，如何利用煤種各自優(yōu)勢(shì)、取長(zhǎng)補(bǔ)短實(shí)施配煤，有效降低生產(chǎn)成本成為一個(gè)新的課題。為此，經(jīng)過(guò)充分科學(xué)的論證，利用40kg試驗(yàn)焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)，將單種煤的全分析數(shù)據(jù)，灰分、揮發(fā)分、G值、Y值、煤的鏡質(zhì)組反射率及焦炭的各項(xiàng)指標(biāo)，M40、M10、CRI、CSR等及多年來(lái)配煤、煉焦生產(chǎn)的各項(xiàng)實(shí)踐數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)攻關(guān)組一年多的試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)建立起適合本廠特點(diǎn)的配煤專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)投入使用后，在原料煤管理方面，具有優(yōu)