捣固炼焦技术在攀钢的应用

奉友之 王友魁 卢 坤

(攀钢集团攀枝花钢钒有限公司煤化工厂,四川攀枝花 617023)

捣固炼焦技术在攀钢的应用

奉友之 王友魁 卢 坤

(攀钢集团攀枝花钢钒有限公司煤化工厂,四川攀枝花 617023)

本文论述捣固炼焦技术简要情况,着重阐述了攀钢选择捣固炼焦技术的必要性、可行性及从降本增效、改善质量方面取得的效果及存在的问题,并明确攀钢选择捣固炼焦技术已初步取得预期目的。

捣固炼焦

1 引言

攀钢2009年3月和6月建成投产2座62孔JND55-07型5.5 m复燃式捣固焦炉。捣固炼焦技术是一种可根据焦炭的不同用途,配入较多的高挥发分煤及弱黏结性煤,在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣实后,从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术[1]。煤料捣成煤饼后,一般堆密度可由顶装工艺散装煤的0.75 t/m3提高到1.00～1.15 t/m3,重量增加27%。由于煤料体积密度的增大和煤粒之间间隙的减少,均有利于改善煤料的黏结性。通过投产后运行情况表明,焦炭M40提高2～7个百分点、M10降低1.5～2个百分点、反应后强度(CSR)提高1～4.7个百分点。或在保证焦炭质量不变的情况下,可多用20%～25%的高挥发份弱黏结性煤。1250 m3高炉全部使用捣固焦或部分使用捣固焦表明,提高冶炼钒钛磁铁矿冶炼强度,降低焦比。

2 攀钢选择捣固炼焦技术的背景

2.1 攀钢选择捣固炼焦技术的必要性

2.1.1 一期焦炉停炉后产能替代需要

攀钢一期四座36孔5.5 m焦炉于1970年～1973年相续投产,设计规模144万t/a。目前,焦炉炉龄最长已达39年,超设计炉龄15年,焦炉炉体老化严重,各系统安全隐患增加,无配套除尘设施,焦炉无法继续安全、稳定、高效运行,必须建设规模相当的焦炉实施产能替代。考虑采用捣固炼焦技术,决定新建焦炉产能135万t/a。

2.1.2 改善焦炭质量的需要

攀钢钒钛磁铁矿冶炼技术对焦炭质量有着特殊的要求,特别对焦炭的冷热性能指标要求苛刻。国内外研究表明,同样的配煤比,捣固炼焦的焦炭质量与顶装煤焦炭质量相比,可以得到较好改善。通常M40可提高1%～6%,M10可改善2%～4%,CSR(反应后强度)提高1%～6%。

攀钢在2.8 m捣固焦炉上完成11个相同配煤比方案的捣固炼焦与顶装炼焦对比实验。实验结果表明,采用捣固炼焦技术,焦炭质量有明显改善,M10降低3%～4%,CR I降低1%～3%,CSR提高1%～10%。

2.1.3 扩大炼焦用煤资源的需要

随着攀枝花及周边地区的炼焦煤资源因本身逐渐瘦化造成质量劣化趋势加重,对西南地区强黏结性、低灰、低硫煤的依赖程度加大。炼焦行业的快速发展,对现有炼焦煤资源进行激烈争夺,攀枝花矿务局生产的部分炼焦煤资源被西南地区的昆钢、水钢、柳钢争购,且还部分出口;西南地区的炼焦煤资源被沿海及其他地区的钢铁厂大量采购和控制,造成攀钢炼焦用煤日趋紧张,资源控制难度加大。此外,攀钢本身所处地理位置的特殊性,在钢铁行业的竞争中处于明显劣势,为确保能在目前钢铁行业急烈的竞争环境下生存和发展,必须通过不断的技术创新和技术进步,研究扩大炼焦用煤资源的途径。采用捣固炼焦技术可扩大攀钢煤资源适应范围,使生产组织和保产用煤的选择性增大。

2.1.4 攀钢炼焦技术进步的需要

攀钢自投产以来,不论率先拥有全国第一座5.5 m大容积焦炉或二、三期建设的6 m焦炉,炼焦生产技术都在不断进步,配套的焦炉管理、维护、技术改进不断取得成果。而作为全国大钢之一的攀钢率先选择5.5 m捣固焦炉,将推动攀钢炼焦技术取得更大进步,也会推动我国炼焦技术的进一步发展。

3 攀钢捣固炼焦技术介绍

3.1 捣固焦炉及配套工艺简介

攀钢新建3#、4#焦炉为2×62孔JND55-07型5.5m复热式捣固焦炉,单集气管,双吸气管。

3.1.1 捣固炼焦技术对配合煤指标的要求。

配合煤细度和水分对配合煤成饼影响最大,配合煤挥发份对捣固炼焦工艺结焦过程有重要影响。配合煤指标控制具体见表1。

表1 捣固炼焦工艺配合煤指标控制要求

为确保配合煤指标达到上述要求,攀钢捣固焦炉配套备煤工艺新建预粉碎机室:设2台PFCK1618可调速型粉碎机,一开一备;新建煤调湿装置。

3.1.2 捣固焦炉设计尺寸

相对于攀钢一期5.5 m大容积顶装焦炉:捣固焦炉炭化室的有效长、有效高都有所增加,同时炭化室平均宽虽然一样,但因锥度的减少,最终使有效容积由35.4 m3增加至40.3 m3。捣固焦炉具体设计尺寸见下表2。

表2 JND55-07型焦炉主要尺寸及技术指标表

捣固焦炉配套有装煤车、捣固机、电机车、推焦车、熄焦车、拦焦车、捣固机、交换机等“六车二机”,装煤车、推焦车为左右型,可以通过煤塔,实现左右型互为备用;固定式捣固机整机从国外引进。

表3 焦炉机械配置表

攀钢捣固炼焦具体工艺流程见图1。

图1 攀钢捣固炼焦工艺流程示意图

3.2 捣固焦炉环保系统工艺简介

与顶装焦炉相比,捣固焦炉除了在推焦时产生大量烟尘外,因机侧侧入装煤,大量荒煤气会通过敞开的机侧炉门窜出,机侧烟尘处理也是捣固炼焦技术需要解决的问题。攀钢新建3、4号捣固焦炉配套有新型焦炉除尘系统,彻底解决捣固炼焦烟尘处理工艺难题。

攀钢捣固焦炉配套除尘包含推焦装煤二合一除尘地面站、炉区推焦、装煤集尘装置、除尘系统工艺管道等部分。炉区推焦装煤除尘包含拦焦车集尘罩及切换阀等、焦炉机侧装煤集烟管及拦焦车导烟U型管和切换阀等。详见图2。

图2 攀钢捣固炼焦新型除尘工艺示意图

4 攀钢采用捣固炼焦技术取得的效果

4.1 技术效果

4.1.1 优化配煤结构,扩大炼焦用煤资源

表4为捣固焦炉投产后配煤比调整情况,根据捣固焦炉对配合煤需求和焦炭质量变化情况,攀钢生产用配煤比中弱黏性、高挥发份的华坪煤配比平均达到23.7%,目前配比达到31%,根据攀钢捣固焦炉投产以来生产实践,其配比稳定在30%左右焦炭质量基本稳定。

表4 攀钢捣固焦炉生产用配煤比 单位:%

图3 攀钢捣固焦炉配套导烟车功能示意图

相对于攀钢顶装炼焦技术,捣固炼焦配煤比结构发生改变,在保证炼焦生产正常和焦炭质量稳定的前提下,制约焦炭质量改善的本地和川渝1/3焦煤比例增高,使用量达到40%以上,扩大了炼焦煤使用资源,降低了对云贵方向来煤的依赖程度。

4.1.2 改善焦炭质量

捣固炼焦与常规顶装炼焦原理相同,只是改变其中一些成焦条件,因此,在相同配煤比条件下,捣固炼焦能提高焦炭质量,但也遵循相同规律:配合煤质量越好,焦炭质量越高。在配合煤质量好的情况下,与顶装相比改善幅度小些,配合煤质量差,改善幅度大。统计捣固焦炉配合煤及焦炭质量数据与攀钢5.5 m顶装焦炉焦炭相关指标比较,具体见下表(表5)。

表2 攀钢5.5 m捣固焦炉与顶装焦炉同期配煤比 单位:%

同期捣固焦炉主焦煤配用量较顶装少3.8%,考虑到捣固焦炉为投产初期,配用少量的肥煤使用,但两者配比结构基本相同,对应配合煤质量指标如下表(表6)。

表6 攀钢5.5 m捣固焦炉与顶装焦炉同期配合煤质量指标 单位:%

两者配合煤指标比较来看,顶装焦炉配合煤G值、b值均高于捣固焦炉配合煤指标,综合质量指标较捣固焦炉配合煤稍优。

在配比和配合煤质量相对稳定且基本一致条件下,对应焦炭质量指标见表7。相比较顶装焦焦炭质量:捣固焦冷态强度M40改善5.6%、M10改善2.2%、CR I改善0.9%、CSR改善2.4%。攀钢捣固焦生产实践证明:捣固炼焦在配合煤质量一定的条件下,较顶装炼焦能明显改善焦炭的质量指标,特别是能明显改善焦炭的冷态强度指标和热强度指标。

表7 攀钢5.5 m捣固焦炉与顶装焦炉同期焦炭质量指标 单位:%

4.1.3 高炉冶炼运行状况

为了考察攀钢高炉使用捣固焦效果以及研究高炉操作规律变化,2009年3月下旬开始在试验条件较好的1#高炉配加捣固焦配比试验,开始配比为10%～40%(试验1期),2009年6月12日开始1#高炉捣固焦配比由37%左右提高至100%(试验2期)。试验表明,1#高炉采用全捣固焦冶炼后,采用适宜的上部装料制度以开放中心气流,稳定煤气分布,结合下部提高富氧率、增大风量、提高喷煤比等措施,使高炉炉况稳定顺行,高炉的增铁节焦效果明显。

表8 在1#高炉应用顶装焦及捣固焦主要技术指标对比

从表8可以看出,在1#高炉试验各阶段综合入炉矿石品位下降的情况下,由于捣固焦炭质量优于高炉正使用的顶装焦,随着入炉捣固焦炭比例的提高,高炉日产量增加,焦比下降,喷煤比增加,综合焦比下降,煤气利用改善,铁损降低。与基准相比,试验2期日产量增加49.5 t/d,利用系数上升0.042 t/(m3·d),焦比(干)下降14.4 kg/t,煤比上升12.0 kg/t,综合焦比下降4.8 kg/t,煤气利用率上升0.10个百分点,铁损降低0.08百分点,瓦斯灰吹出量下降6.2 kg/t。

试验2期高炉冶炼强度提高,综合冶炼强度达到1.432 t/(m3·d),比基准期提高0.013 t/(m3·d),其主要原因与全部使用捣固焦后,焦炭质量改善有关,高炉易接受大风量冶炼、高风温、大喷煤有关。捣固焦的M40和M10较基准期的顶装焦炭好,有利于降低焦炭在块状带的磨损所产生的焦炭粉末,从而提高炉内块状带的透气性,改善炉况的顺行程度。而捣固焦的反应性低、热态强度优于顶装焦,有利于降低碳的溶损反应程度和减轻高炉炉腹以下部位焦炭的粉化,也有利于高炉强化冶炼。

4.2 经济效果

捣固炼焦技术通过扩大使用炼焦煤资源范围,大幅增加使用成本较低的弱黏结性、高挥发份煤种,可在保证焦炭质量稳定的前提下大幅降低炼焦成本。攀钢捣固炼焦技术的使用,扩大了弱黏、高挥发份煤(华坪煤)的使用比例,与一、二、三期顶装焦炉相比,攀钢捣固炼焦配合煤成本有明显降低,具体见图4。

图4 攀钢捣固炼焦与顶装炼焦配合煤成本比较图

表9表明:捣固焦炉焦炭质量好于一期顶装焦、与二期顶装焦相当,但配合煤成本较一期低9.08元/t,较二期低27.07元/t。

在高炉应用方面:与基准相比,产量增加49.5 t/d,焦比下降14.4 kg/t,喷煤比上升12 kg/t,综合焦比下降4.8 kg/t,燃料消耗成本降低8.33元/t,1#高炉生产成本降低近900万元/a,取得了较好的降本增效效果。

5 目前攀钢捣固炼焦存在的问题

攀钢是全国大钢中第一家使用捣固炼焦技术的企业,相对于独立焦化厂,钢铁联合企业对炼焦生产的连续性和保产功能有严格的要求。作为第一家使用捣固炼焦技术的大型钢铁联合企业,攀钢在实践中遇到诸多迫切需要解决的问题。

表9 攀钢捣固和顶装炼焦配合煤成本估算表

5.1 焦炉机械

受总图限制,攀钢捣固炼焦两座62孔焦炉配套两套焦炉机械,包括装煤车、推焦车、拦焦车、熄焦车、导烟车、电机车、捣固机、交换机(即“六车二机”)。两套装煤车、推焦车分为左右型,虽可互为串用,但因两座焦炉分别生产,只有熄焦车可以互为备用,其余均只能串用。捣固焦炉投产初期,焦炉机械故障严重制约焦炉正常生产和达产达效进程,焦炉生产稳定性差。

5.2 焦炉本体及工艺控制

捣固炼焦技术从工艺控制上分析,其基本规律与顶装焦炉有一定的区别,在确定配合煤指标、炉温控制与成焦速度的关系、加热制度优化等过程中,如,影响加热均匀性差,推焦电流变大等。

6 结论

捣固炼焦技术在攀钢得到初步应用,取得初步效果,总结认为:

6.1 攀钢作为大型钢铁联合企业,结合自身战略发展规划,从扩大用煤资源和降低炼焦成本的角度考虑决策采用捣固炼焦技术,是可行的。

6.2 捣固炼焦技术在攀钢应用,能提高20%的高挥发份、低黏结性煤的配用,降低配合煤成本,稳定焦炭质量,促进炼铁降低焦比,提高喷煤比,具有明显的经济、技术效益。

6.3 攀钢捣固炼焦技术目前还存在制约保产效能发挥的不利因素,需从设计改进、设备改造、工艺优化等方面进一步改进。

6.4 攀钢1250 m3钒钛磁铁矿应用表明:捣固焦主要降低炼焦成本,提高冶炼钒钛磁铁矿冶炼强度,降低焦比。

1.郑文华.捣固炼焦技术的发展和应用[J].河南冶金,2008,(16)1:6.

STAMPING COKING TECHNOLOGY IN THE APPL ICATION OF PANZHIHUA IRON AND STEEL

Feng Youzhi Wang Youkui Lu kun
(Panzhihua Iron and Steel Group,Panzhihua Steel and Vanadium Co.,Ltd.Coal Chemical Plant,Panzhihua,Sichuan 617023,China)

In this paper,a brief case Stamping coking technology,focusing on the Panzhihua Iron and Steel Stamping coking technology,the need for selection,feasibility,and from the cost efficiency and improve the quality of the results achieved and the problems,and a clear choice stamping Panzhihua Iron and Steel coking technology has been initially achieved the desired goal.

stamping coke

2010-03-05

奉友之,男,工程师,生产技术(安全环保)科科长。