炼铁过程中,焦炭既作为燃料为冶炼过程提供热源,又作为主要的还原剂。为了维护高炉料柱的透气性,使高炉能够正常运行,需要焦炭有一定的块度和强度。通常
意义上的冷强度指标已不足以全面评价高炉用焦炭的质量,更主要的是对焦炭在高炉中抗劣化能力(热反应性)的评价。XX焦化制气厂新建成的两座捣固焦炉分别 于2007年7月和2008年6月投产,捣固焦炉在扩大炼焦煤资源的同时,能够改善焦炭的冷强度,但焦炭的热性能波动大,为使焦炭反应性(CRI )和反应后强度(CSR)满足1350m3高炉的要求,我们对影响焦炭热性能的各因素进行了分析和试验,通过优化配煤方案,改进配煤系统的操作和控制方式,有效地提高了焦炭质量。【焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站】:【13951737628(13547627503)】
1 原料煤状况
我厂的煤源主要来自云南省曲靖、富源、宣威,贵州省的盘县和四川攀枝花等地,供煤点相对较多,煤的质量不稳定。由于煤本身具有复杂的组成结构和理化性质,
即使同一变质程度的煤,甚至同一矿井煤的性质也不xx一样;其次是洗煤厂认识到工业分析数据的可加和性,利用高挥发及低挥发煤种进行比例配合,以达到炼焦
用煤的挥发分指标,故仅用工业分析已不能准确判断来煤质量的真实性,只有经过煤镜质组反射率数据分析及直方图分布,以区分人为混煤和自然变质程度煤种,才
能真实、准确反映出煤的本质,其准确性是其他方法无以替代的。对各系列洗精煤进行镜质组反射率试验,其质量指标(2008年1~8月加权平均值)见表1。
我厂的1/3焦煤中的茨门沟和盘江两个煤种属单种煤,煤质相对较好,{zd0}胶质层厚度Y分别为22. 9mm和22.
lmm, 粘结指数G分别为87. 4和90.
1,其次是羊场煤,胶质层厚度为20. 7mm, 粘结指数为87. 0。而补木煤、恩圭25号焦煤和攀罗15号焦煤属复杂混煤,煤质相对差。
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2 影响焦炭热性能的因素
2.1 原料煤质量
原料煤是影响焦炭质量的主要原因之一,包括煤的变质程度、煤中杂质影响、煤的结焦性能等。在烟煤范围内,低变质程度煤所得的焦炭常有较高的反应性,随着变
质程度的增加,所得焦炭的反应性逐渐降低。当煤的变质程度接近贫煤时,其反应性又略有上升。因此,煤质的好坏对焦炭热性能起到了关键的作用。茨门沟和盘江
煤经镜质组反射率试验得出,属于单种煤,而且煤质较好,其他系列煤属简单混煤或复杂混煤,对配煤炼焦极为不利,严重制约了焦炭质量的提升。
2.2 配合煤细度
配合煤的粉碎细度是捣固焦炉生产的重要指标,焦炉对配合煤细度的要求较严,粉碎细度不仅影响捣固煤饼的堆密度,还将直接影响焦炭的冷、热态强度。根据国内
外捣固焦炉生产的经验,捣固炼焦用配合煤的细度(< 3mm粒级)要求在85%~90%,煤料中≤5mm的粒级要严格控制,特别是难粉碎的气煤和瘦煤。细度过低,大半的弱粘煤使焦炭裂纹增多,强度降低。细度
过高,有利于煤饼的抗剪强度,但堆密度下降,也影响焦炭质量,其次会使集气管内焦油渣增加,焦油质量变坏,甚至加速上升管的堵塞。因此,配合煤细度应控制
在合理的指标范围内。
(1)无烟煤细度。我厂的无烟煤是采用先单独粉碎,再配入配合煤中的工艺。根据资料,无烟煤细度≤ 0. 5mm粒级占45%左右,对焦炭质量有利。用破碎机将煤细碎后,对无烟煤细度做分级测定结果为≤ 3mm占95%、
3~2mm占12%、
2~lmm;占19%、≤l
mm占64%、≤ 0.
5mm占煤料总量的50%。无烟煤中≤ 0. 5mm粒级的煤料符合捣固炼焦的要求【焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站】:【13951737628(13547627503)】
(2)配合煤细度。我厂采用可逆式锤式破碎机粉碎配合煤,捣固炉配合煤细度(≤3mm)指标控制为86%~90%,因粉碎机进料水分大,湿煤粘锤严重,且 进料粒度大,锤头磨损较快,2008年1~6月,配合煤细度平均为85. 5%,略低于控制指标0. 5%。对同一配煤比,焦炭灰分14.13%~14.66%,分析不同配煤细度与焦炭热态强度可知,配合煤细度从84. 0%升高至86.0%,焦炭的反应性从33. 2%降至31.
8%,反应后强度从58. 6%升高到62.3%。因此,配合煤细度仍应以86%~90%的操作指标为好。
2.3 焦炭灰分
灰分是影响焦炭热性能的原因之一。我们用相同配煤比,对配煤细度基本稳定时的焦炭灰分与热态强度数据的分析得出,随着焦炭灰分的上升,反应性有下降的趋势,反应后强度有升高的趋势。因此,配煤时应尽量控制入炉煤的灰分,以保证焦炭的灰分。
2.4 配煤
科学配煤既是焦炭质量达标的条件,也是控制炼焦成本、合理利用煤资源的手段。采用捣固炼焦扩大气煤用量、改善焦炭质量,已为国内外大量生产实践所证明。理
论认为,随着粘结性的提高,煤料结焦过程中的收缩应力加大,因此对于粘结性较好的配煤,所得焦炭裂纹增加,块度和强度均有下降。配入适当的瘦化组分,既能
减小收缩应力和延缓半焦收缩,增加焦炭块度,又能使煤料中的粘结成分和瘦化成分达到恰当的比例,增加焦炭气孔壁的强度,从而提高焦炭质量。
从表中可看出,方案1的1/3焦煤55%,焦煤30%,无烟煤15%。其中未配茨门沟煤,补木15%,盘江15%,羊场25%,恩圭20%,攀罗10%,
无烟煤15%,焦炭质量显著下降,焦炭的CRI值为36.
2%。方案2、3、4均使用了50%的1/3焦煤、40%焦煤和10%无烟煤。其中方案4中的茨门沟和盘江各用20%,焦煤和无烟煤配比不变时,焦炭质量 显著提高,焦炭CRI为31.
8%。方案5中的1/3焦煤和焦煤各50%,其中1/3焦煤与方案4相同,不配无烟煤,焦炭的质量与方案4相同,但由于未使用无烟煤,炼焦成本增加。方案 6中1/3焦煤为35%,焦煤55%,无烟煤10%,其中在主焦煤中使用了15%的红果羊场煤,不用攀罗煤。1/3焦煤的用量降低了15%,焦炭的CRI 为31.
1%,与方案5相比提高了0. 7%。【焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站】:【13951737628(13547627503)】
经上述分析得出,配煤方案6较为理想,焦炭的反应性低于31. 5%,既满足了公司1350m3高炉对焦炭质量的要求,又达到降低炼焦成本,扩大炼焦煤资源目的,可作为优化的配煤方案。
4 配煤准确度及改进措施
4.1 配煤准确度
焦炭质量波动与配煤比准确度有直接关系,配煤方案的执行情况则通过用人工跑盘的方式进行配煤准确度检查。因新配煤系统煤槽挂料严重,频繁出现给料不均或断料,致使配煤准确度达不到95%的指标要求(平均为90%),而且波动较大。
4.2 改进措施【焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站】:【13951737628(13547627503)】
我厂新建的配煤槽下部采用双曲线圆锥斗下料,各单种煤槽用聚乙烯板作内衬,由圆盘给料机给料,因个别单种煤水分大和煤料粒度细等原因,致使煤槽下煤不畅和
挂料。为此,将挂料严重的恩圭系列煤与不易造成挂料的补木系列煤进行煤槽调换,将存放茨门沟煤的煤槽由3号调到5号,有效地解决了煤槽挂料和下煤不畅的问 题。