大型高爐煉焦用煉焦煤的質(zhì)量管理

大型高爐煉焦用煉焦煤的質(zhì)量管理

焦化工業(yè)是冶金行業(yè)的重要組成部分。它的主要任務(wù)是為鋼鐵公司提供焦化燃料。早在16世紀(jì)就已經(jīng)開始出現(xiàn)高溫?zé)捊?它始于煉鐵的需要。隨著世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,高爐日趨大型化,對焦炭質(zhì)量和穩(wěn)定性要求愈來愈高。雖然我國煤炭資源十分豐富,但優(yōu)質(zhì)煉焦煤卻明顯短缺,對如何提高焦炭質(zhì)量,滿足大型高爐用焦的要求是煉焦工作者面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題。結(jié)合云南及周邊的煤炭資源現(xiàn)狀,通過對影響焦炭因素分析,提出四個(gè)方面提高焦炭質(zhì)量的途徑:(1)加強(qiáng)進(jìn)廠煉焦煤質(zhì)量管理;(2)優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu);(3)開發(fā)優(yōu)質(zhì)煉焦煤;(4)運(yùn)用焦炭的爐外處理新工藝。1影響焦焦質(zhì)量的主要因素1.1配煤中的選擇性組分對焦炭質(zhì)量的影響現(xiàn)代配煤理論認(rèn)為:煉焦配合煤中活性組分與惰性組分應(yīng)有一個(gè)合適的比例。惰性組分的適宜比例因煤化度(煤的變質(zhì)程度)不同而異。當(dāng)配煤的平均最大放射率Rmax<1.3%時(shí),以30%~32%較好;當(dāng)Rmax>1.3%時(shí),以20%~25%為好。配合煤中的惰性組分如同混凝土中的“砂石”,有利于形成致密的焦炭,同時(shí)也可緩解收縮應(yīng)力,減少裂紋的形成。另有研究認(rèn)為,焦炭的反應(yīng)性與配煤惰性組分有一定的相關(guān)關(guān)系。在一定范圍內(nèi),焦炭的反應(yīng)性隨惰性組分含量的增加而降低。1.2抗碎性差的煤種煤料及其組分的粉碎細(xì)度對焦炭的機(jī)械強(qiáng)度和物理化學(xué)性質(zhì)都有著重要影響。通常情況下抗碎性差的鏡煤、亮煤、軟絲炭易被過度粉碎,而含有惰性組分的暗煤、硬絲炭、礦化鏡煤和頁巖則難以粉碎。根據(jù)煉焦原理,煤料中的活性組分不宜細(xì)粉碎,而惰性組應(yīng)粉碎到合適的程度,以力求消除裂紋中心。1.3散狀煤料配合裝爐配型煤工藝是將一部分煤料在入爐前配入粘結(jié)劑壓成型塊,然后與散狀煤料配合裝爐。配型煤工藝的優(yōu)點(diǎn):(1)型煤煤粒間的間隙小,有助于改善煤料的粘結(jié)性;(2)配型煤可提高煤料的堆比重;(3)可以多配用弱粘結(jié)性或非粘結(jié)性的高惰性組分煤。1.4控制界定裝爐裝爐煤調(diào)濕工藝是將裝爐煤預(yù)先干燥,使水份控制在5%~6%,并保持穩(wěn)定后再裝爐?？梢栽谝欢ǔ潭壬细纳平固抠|(zhì)量,并穩(wěn)定焦?fàn)t操作,降低煉焦耗熱量。1.5降低焦炭的光學(xué)組織指數(shù)焦炭的穩(wěn)定性一般隨結(jié)焦速率的提高而降低,換言之,提高爐墻溫度易增加焦炭的裂紋。煉焦煤的粘結(jié)性較強(qiáng),降低結(jié)焦速率可有效抑制其粘結(jié)性,同時(shí)使焦炭的光學(xué)各向異性程度略有降低。研究表明,降低焦炭的光學(xué)組織指數(shù)即降低各向異性程度,會(huì)有利于抑制焦炭的反應(yīng)性。因此,可以適當(dāng)延長結(jié)焦時(shí)間,即降低結(jié)焦速率,以改善焦炭的熱態(tài)性能。1.6蒸汽熄焦1)鈍化處理:焦炭的鈍化處理是采用含有鈍化劑的水溶液對焦炭進(jìn)行鈍化,從而達(dá)到抑制其反應(yīng)性的方法。2)低水熄焦:低水熄焦是一種正在推廣的新型濕法熄焦工藝,是在整個(gè)熄焦過程中供水按流量大小分段進(jìn)行,即變流量噴水熄焦。具體方法:先用小流量水流熄滅熄焦車內(nèi)的上部紅焦,在紅焦上面形成一個(gè)水—蒸汽—焦炭混合層,然后用大水量及其產(chǎn)生的蒸汽熄焦。據(jù)有關(guān)研究表明:低水熄焦的焦炭含水量比傳統(tǒng)熄焦的焦炭含水量低2.0%~2.7%,且水份波動(dòng)范圍由±3.0%減小到±1.5%~±2.0%,另外可使焦炭的M40提高2%~3%,M10降低約0.5%。3)干法熄焦:干法熄焦是采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的熄焦工藝。干熄焦能明顯改善焦炭質(zhì)量,主要表現(xiàn)在:(1)紅焦在干熄爐內(nèi)停留時(shí),相當(dāng)于延長燜爐時(shí)間,可改善耐磨強(qiáng)度和熱性質(zhì);(2)減少焦炭的裂紋產(chǎn)生和深化,提高抗碎強(qiáng)度;(3)與濕熄相比,干熄時(shí)未發(fā)生水煤氣反應(yīng),使氣孔結(jié)構(gòu)保持完好狀態(tài);(4)干熄過程中,焦炭機(jī)械破碎程度高,使焦炭結(jié)構(gòu)中的薄弱部分脫落,相當(dāng)于進(jìn)行了整粒。一般認(rèn)為干熄焦比濕熄焦,M40提高3%~8%,M10降低0.3%~0.8%。另外,焦炭的熱態(tài)性能也有所改善,反應(yīng)性CRI降低1%~2%,反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高3%~4%。4)整粒工藝:整粒工藝是為了穩(wěn)定焦炭的性能,使焦炭的破裂磨碎過程完成于進(jìn)入高爐之前,以減少其在高爐內(nèi)行程中的擠壓、破碎和磨損。鞍鋼化工總廠曾進(jìn)行焦炭的整粒處理,使焦炭的M40提高12.8%,M10降低1.0%。2改進(jìn)措施2.1試驗(yàn)結(jié)果判定與優(yōu)化利用試驗(yàn)小焦?fàn)t,對現(xiàn)有單種煤及不同配煤比進(jìn)行小焦?fàn)t試驗(yàn)、熱態(tài)指標(biāo)測試、巖相分析,并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判定進(jìn)廠精煤的真實(shí)質(zhì)量情況,指導(dǎo)配煤工作,優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu);合理利用可以獲得的資源條件,采取動(dòng)態(tài)調(diào)整配比措施,減少高灰分煤及高價(jià)煤的配比,控制煉焦配合煤平均灰分相對穩(wěn)定,是目前改善焦炭質(zhì)量最有效的途徑之一。2.2大力開發(fā)優(yōu)質(zhì)煉焦煤組織技術(shù)人員到周邊省份進(jìn)行煤資源考察和市場調(diào)研,掌握了大量資料,并成功利用市場模式開發(fā)恩洪煤、火鋪煤、平田煤、一平浪煤、紅果、宏源煤、松河煤、阿令德煤礦和澳洲進(jìn)口(藍(lán)水四號)等優(yōu)質(zhì)煉焦煤,確保高爐用焦質(zhì)量的穩(wěn)定。2.3適時(shí)破產(chǎn)、破產(chǎn)創(chuàng)造良好的原料條件1)改性劑的運(yùn)用:通過噴灑改性劑,改善焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度,為高爐克服爐役中后期操作難度大的困難,盡快順產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造良好的原料條件。2)干法熄焦的運(yùn)用:干熄焦項(xiàng)目是國家計(jì)委推廣的節(jié)能專項(xiàng),同時(shí)又是企業(yè)環(huán)保的要求,國內(nèi)許多焦化企業(yè)已經(jīng)正式投產(chǎn)。當(dāng)前干熄焦設(shè)備的國產(chǎn)率已達(dá)到90%,大大降低了投資,對提高焦炭質(zhì)量取得了良好的效果。2.4提高焦炭質(zhì)量,減少焦炭排放提高干熄焦率,干熄焦比濕熄焦M40提高3~8%,M10降低0.3~0.8%,焦炭的熱反應(yīng)性CRI降低1~2%、反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高3~4%;提高干熄焦?fàn)t循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)量65%,降低排焦溫度<185℃,減少紅焦在干熄爐內(nèi)停留時(shí),減少焦炭的裂紋產(chǎn)生和深化,提高抗碎強(qiáng)度;倉儲管理必須按半倉化管理,降低焦炭入倉時(shí)的落差,減少二次破碎,焦炭粒度均勻性提高、強(qiáng)度指標(biāo)提高;嚴(yán)格實(shí)行分倉化管理,水熄焦、