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2023年提高小型捣固焦炉焦炭质量的生产实践.doc

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1、提高小型捣固焦炉焦炭质量的生产实践作者:彭陈辉 时间:2023-12-15 9:30:22 提高小型捣固焦炉焦炭质量的生产实践 彭陈辉湖南涟源钢铁集团公司,娄底417009) 涟钢炼铁厂有6座高炉,15号高炉是400m3左右的小高炉,6号高炉为2250m3的大高炉,年产生铁430万吨。焦化厂有3座焦炉,年产焦炭135万吨。1、2号焦炉为炭化室高6m的大容积新焦炉,3号焦炉为炭化室高4. 3m的58型老焦炉。新焦炉的焦炭供给6号高炉使用,老焦炉的焦炭供给1号高炉使用,其他小高炉那么根本使用外购焦,每年需外购焦炭70万吨左右。 由于涟钢周边的焦化厂不多,外购焦炭绝大局部是从山西、河南、贵州等地采购

2、。受运输及资源等因素制约,近年来外购焦炭的供给经常出现紧张状况。如果能提高周边小焦化厂的焦炭质量,增加本地供给量,那么可以缓解资源、运输的压力,并能降低采购本钱。湖南省安石企业集团是一家民营企业,该公司所属的兴星焦化厂紧邻涟钢,采用捣固炼焦工艺生产焦炭,由于焦炭质量较差,只能少量供给涟钢使用。从2023年开始,涟钢与安石集团进行了战略合作,由涟钢对安石所属的兴星焦化厂进行一体化管理,并进行技术指导,捣固焦炭的质量明显改善,供给涟钢的焦炭量大为增加,双方都取得了较好的经济效益。1 兴星焦化厂的焦炭质量1.1 捣固炼焦工艺 该厂现有6座新的无回收清洁型捣固焦炉,共112孔,装炉煤堆密度1.101.

3、15kg/cm3,每个煤饼重35吨,生产铸造焦时的结焦时间为84h,焦炭产能为30万t/a。生产冶金焦时的结焦时间为52h,焦炭产能为50万t/a。一般情况下,按铸造焦质量要求组织生产,块度大于80mm的作为铸造焦销售,剩下的那么作为冶金焦销售。新捣固焦炉没有煤气净化及化产品回收装置,荒煤气全部燃烧变成高温废气后余热发电。该厂还有一组225孔66型老焦炉,也于2023年改装成了捣固焦炉,结焦时间14h,年产冶金焦10万吨,配套有煤气净化及化产品回收系统。新老焦炉都采用自动配煤方式,电子皮带秤控制不同煤种的配比。一般情况下,新老焦炉用配煤中都配入局部无烟煤。1.2 焦炭质量存在的问题 前已述及,

4、由于配煤中配入了局部无烟煤,致使焦炭的气孔率低,外表看上去结构致密。实际上由于无烟煤及烟煤的煤种选择及配煤结构不合理,使配煤的粘结性及结焦性变差,炼焦过程中产生的胶质体少,缺乏以熔融无烟煤和烟煤本身带来的惰性物质,加上炼焦工艺参数也存在一些问题,因此该厂捣固焦炉生产焦炭的主要问题是强度差,尤其是在高炉中的热性能很差。另外,由于配煤不稳定,随意性大,焦炭质量的波动也大,焦末含量高,块度不稳定。由于这些原因,使焦炭在高炉中的骨架作用削弱,给高炉操作的稳定顺行带来很大影响,因此,这些捣固焦炭在涟钢的使用中受到很大限制。2 提高捣固焦炭质量的措施2.1 明确捣固焦炭的质量要求 为到达涟钢小高炉高炉操作

5、的稳定顺行、高产低耗的要求,涟钢对该厂的捣固焦炭提出了最低的质量要求,见表1。表1 涟钢对捣固焦炭的质量要求 (%)指 标AdSt,adM40M10CRICSR焦末含量涟钢要求12.800.6090.07.638.050.0122.2 提高捣固焦炭质量的措施 从2023年开始,涟钢各有关部门对兴星焦化厂进行了生产技术指导,从原料、配煤结构、炼焦工艺等方面入手,深入分析了焦炭质量差的原因,采取了以下提高捣固焦炭质量的措施。 1掌握无烟煤特性,无烟煤煤种。该厂为降低配煤本钱、扩大炼焦煤源和利用捣固炼焦的优势,在配煤中配入了局部无烟煤。但在无烟煤煤种的选择上却比拟盲目,只考虑其灰分和硫分的影响,没有

6、对无烟煤的内在性质进行专门的研究,对不同无烟煤性质的差异及对焦炭强度的影响了解不够。 无烟煤是高煤化度、高含碳量的煤,没有粘结性,在结焦过程中本身不熔融。无烟煤与烟煤相比,硬度大,可磨性指数HGI小。用于配煤炼焦时,必须先进行预粉碎,配入烟煤后再粉碎。因此,配煤中要配入无烟煤,并保证焦炭质量及较低的动力费用,一定要对无烟煤的可磨性、粒度组成、热稳定性以及与烟煤的容惰率进行专题研究。无烟煤可磨性的好坏一方面影响其粒度与粒度分布,从而影响焦炭强度;另一方面也影响其粉碎的动力本钱。热稳定性差的无烟煤,在炼焦过程中的某些温度区间会产生爆裂,形成新的裂纹或裂纹中心,致使焦炭的裂纹增加,强度降低。而通过对

7、烟煤配入无烟煤后的容惰率研究,认识到了配入无烟煤后配煤G值的变化规律和无烟煤的最正确配比,以预测焦炭强度变化规律。涟钢周边的无烟煤较为丰富,为扩大炼焦煤源和降低配煤本钱,2023年以来,涟钢在无烟煤配煤炼焦方面进行了深入研究,并进行了40kg小焦炉的炼焦试验,全面了解了周边不同矿点无烟煤的特性。在此根底上,涟钢对兴星焦化厂所配无烟煤的性质进行了全面分析检测,最后选定了4家无烟煤矿点作为长期资源的供给点。在不提高配煤本钱的条件下,提高了焦炭质量,同时还降低了动力费用。 2 优化配煤结构。无论是捣固焦炉还是常规顶装焦炉,影响焦炭质量的关键因素是配煤质量。在配煤质量相同的情况下,捣固焦炉炼制焦炭的强

8、度要好于顶装焦炉。假设为了追求效益的最大化,弱粘结性煤的配比太高和烟煤结构不合理的话,那么焦炭质量一定会下降。 分析兴星焦化厂的配煤结构说明,该厂1/3焦煤及无烟煤配比很高,焦煤配比低,不配入肥煤及瘦煤。我们根据该厂炼焦煤供给的实际情况,既充分考虑了各煤种不同的炼焦特性,又考虑到配煤本钱,制定了不同时期的配煤方案,并不断优化,表2列出了近3年来兴星焦化厂的配煤结构。表2 兴星焦化厂近3年来的平均配煤结构年 份配煤结构,配煤G值本地焦煤省外焦煤省外1/3焦煤无烟煤焦粉202330.010.038.022.0057.0202339.323.719.816.01.262.62023上半年39.920

9、.423.316.4061.4 3适用于大高炉的捣固焦炭最正确质量指标。为了扩大捣固焦炭在涟钢高炉的使用范围,涟钢技术指导小组在该厂进行了工业性炼焦试验,摸索捣固焦炭的经济最正确值,看是否能够到达涟钢6m焦炉的焦炭质量水平。通过优化筛选,选择了两个方案,在捣固焦炉上进行生产试验,每个方案试验3天。生产试验配煤结构与涟钢6m焦炉配煤结构比照见表3,其焦炭质量比照见表4。表3 生产试验配煤结构与涟钢6m焦炉配煤结构的比照结果方案配煤结构,配煤G值本地焦煤省外焦煤1/3焦煤肥煤瘦煤无烟煤焦粉试验一271550008071试验二25204000150686m焦炉2030301550078 表4 生产试

10、验焦炭质量与涟钢6m焦炉焦炭质量比照结果质量指标AdSt,adVdafM40M10CRICSR试验一12.620.461.2291.36.330.364.8试验二12.370.451.3790.46.836.856.96m焦炉12.850.601.3092.05.828.763.5从表3、表4数据可看出,采用生产试验一的配煤方案,当无烟煤配比为8%、配煤G值71时,捣固焦炉的焦炭质量根本到达了涟钢6m焦炉不配无烟煤、配合煤G值为78时的水平。也就是说,低本钱的捣固焦炭可以到达常规大容积焦炉焦炭的质量水平,因而能够满足大高炉的质量要求。 4稳定配煤炼焦的煤种。受原煤市场紧张及近年来焦化厂效益的影

11、响,兴星厂炼焦煤种及库存煤十分有限,故配比调整极为频繁。为了不使焦炭质量出现大的波动,在炼焦煤库存异常紧缺的时候,涟钢根据自己煤场的库存总量及结构,及时给兴星厂调剂了煤种。2023年累计转供给安石集团的优质炼焦煤5万吨左右,主要是焦煤和1/3焦煤,其中包括盘江、萍乡、天安、牛马司等优质炼焦煤。 5确定合理的结焦时间及炼焦温度。提高炼焦最终温度与延长焖炉时间,使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高,有利于降低焦炭挥发分与氢含量,使焦炭气孔壁的致密性提高,从而提高焦炭的显微强度、耐磨强度和反响后强度。但在气孔壁致密化的同时,微裂纹将扩展,抗碎强度又有所降低。因此,合理的结焦时间与炼焦温度对改善焦炭的热

12、强度有着重要的作用。 针对兴星焦化厂炼焦煤供给紧张、焦炉没有满负荷生产、发电机能力与炼焦产能不匹配的状况,涟钢技术指导小组通过准确的计算分析,建议该厂将炼焦参数调整为:新捣固焦炉结焦时间125h,对应的标准温度1150,老焦炉结焦时间16h,对应的标准温度1260。这样,生产组织最优,产量、质量兼顾,焦炭强度最好,发电机效率也较高。2.3 加强一体化管理 为了较好地履行战略合作及技术指导协议,提高捣固焦炭的质量,保证在高炉的使用效果,涟钢生产管理中心定期组织专题会议,就合作过程中存在的问题及时进行了沟通,包括双方内部的生产组织、运输、供给、质量、检验、信息传递、价格、结算等,使问题得到了较好的

13、解决。3 合作成效3.1 焦炭质量大幅度改善,供给量显著增加 由于合作双方的积极沟通与协调,并开展切实有效的生产技术指导,使兴星焦化厂的捣固焦炭质量稳步提高,供给量不断增加,具体数据列于表5。表5 捣固焦炭质量与涟钢焦炭的采购量年平均捣固焦炭质量,涟钢采购量,tAdSt,adVdafM40M10焦末CRICSR2023年12.320.581.4590.76.912.2137.852.31794802023年12.870.611.4387.38.713.2744.536.974381 从表5可知,2023年捣固焦炭的各项指标均较好,与2023年比拟,灰分、硫分、强度各项指标均明显改善,尤其是焦炭

14、的热性能大幅度提高。捣固焦炭各项指标在涟钢外购焦炭中均位居前列,完全到达了小高炉要求的质量。采购量也大大增加,2023年涟钢共采购安石集团的捣固焦炭179480t(5计价水,占外购焦炭的30%, 是2023年的2倍多,超过了战略合作的预期目标。3.2 高炉经济技术指标明显改善 由于捣固焦炭在涟钢及全国高炉上原来都没有大量使用的经验,且当时质量指标差,因此兴星厂的捣固焦炭在涟钢小高炉的集中使用经历了试验阶段。2023年底开始在涟钢4号高炉上试用。为充分履行涟钢与安石集团的合作协议,进一步加大其使用量,同时在3号高炉上试用。3、4号高炉的使用比例都是从试用初期的30逐渐提高到60%,随着焦炭质量的不断改善,2023年下半年这2座高炉全部使用了兴星厂的捣固焦炭。通过调整相应的工艺参数,这2座高炉与使用其他外购焦炭的小高炉比拟,焦比低,喷煤比高,使用效果较好,各高炉焦比和喷煤比数据列于表6。 表6 2023年涟钢各小高炉的焦比和喷煤比高炉号入炉焦比,kg/t喷煤比,kg/t1号高炉4031332号高炉4161333号高炉3831414号高炉3911435号高炉413135 由于涟钢2号

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