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