焦炭灰分稳定率影响因素分析及应对措施

何晓兵 余改顺 李献宏 宋玉岩 焦国辉 杨明

(安阳钢铁股份有限公司)

焦炭灰分稳定率影响因素分析及应对措施

何晓兵 余改顺 李献宏 宋玉岩 焦国辉 杨明

(安阳钢铁股份有限公司)

对影响焦炭灰分稳定率的因素进行了分析,并提出了相应的改进措施。通过采取提高灰分稳定性较好的来煤比例、提高来煤取样代表性,灰分实行两级把关、加强灰分的混匀预控相关措施,使焦炭灰分稳定率得到提高。

焦炭灰分 稳定率 影响因素分析 应对措施

0 前言

大量的研究和生产实践表明,焦炭在高炉下部的粉化是造成透气性和透液性恶化的根源。而焦炭的碳溶反应是焦炭在高炉内粉化的主要原因,在影响碳溶反应的诸多因素中,焦炭灰分是一个独立因素。焦炭灰分对高炉的技术经济指标有着重要的影响,一般焦炭灰分每增加 1%,炉渣量约增加 2%,焦比增加 1.7%～2%,高炉生产能力将降低 2.2%～3%[1]。因焦炭灰分与炼焦精煤的灰分直接相关,因此稳定配合煤灰分就成为稳定焦炭灰分、提高高炉入炉炉料质量的重要技术措施之一。

1 焦炭灰分稳定率概况

由于配合煤灰分在炼焦过程中全部转入焦炭,一般炼焦的全焦率为 76%左右,因此焦炭灰分约为配合煤灰分的 1.3倍左右。为满足炼铁高炉的生产需求,实现公司增铁增效目标,我厂配合煤灰分指标要求不高于 10.20%,相应可以推断出焦炭灰分理论值应控制在 13.0%以下。同时为准确描述焦炭灰分的波动情况,提出了焦炭灰分稳定率的概念,即介于月均值 ±0.5%区间内的灰分值数量占全部灰分统计数量的百分比。受进厂原料煤矿点多、煤质不一等因素影响,2008年焦炭灰分月平均稳定率在86%左右,与工艺要求目标 90%存在一定差距。

2 焦炭灰分稳定率影响因素分析

2.1 国内洗精煤灰分基本状况

我国的炼焦煤资源中焦煤和肥煤属高灰难洗煤;高挥发气煤、1/3焦煤容易洗选,洗精煤灰分较低。我国经过洗选后的精煤灰分指标与当前几个发达国家相比存在明显的差距。其中美国、德国、法国、日本四个国家精煤灰分指标分别为 6.0%、6.5%、7.0%、7.3%,而我国基础炼焦煤洗后灰分指标一般在10.5%左右,辅助煤种在 7.5～9.5%的水平[2]。

2.2 安钢炼焦煤灰分现状

对比不同炼焦企业的生产实践经验,国有大矿点煤源相对优于小矿点的煤源,灰分较为稳定;火车来煤相对好于汽车来煤,灰分波动相对较小。炼焦企业结合自身情况,尽可能多的增加大矿点煤源是提高其配合煤灰分稳定率的有效措施。我公司受市场因素及火车来煤人工倒运效率低等因素影响,汽车来煤比例占 60%～70%以上,小矿点煤源比重较大,如何提高大矿点煤源比重就成为稳定配合煤灰分的关键。

2.3 煤场分类与粗配工艺

安钢焦化厂由于煤场相对较小,操作库容仅能满足 12天左右的生产需求,来煤矿点每月多达 40个左右,因此采用了按质分类堆放的原则:对结焦性、粘结性相近的单种煤进行分类堆取。根据来煤情况和多年的生产经验,将进场煤分为四大类八个煤种进行堆放。四大类:JM(焦煤)、FM(肥煤)、S M(瘦煤)、1/3JM(1/3焦煤);其中将 JM又分为 JM-1(一类焦煤 )、JM-2(二类焦煤 )和 JM-3(三类焦煤),将 FM分为 FM-1(一类肥煤)和 FM-2(二类肥煤),将 1/3JM分为 1/3JM-1(一类 1/3焦煤)和1/3JM-2(二类 1/3焦煤),S M(瘦煤),共计 8个煤种。煤场的平面布置如图 1所示。

图1 煤场堆煤平面示意图

这种分类堆放方式的优点是:保证了焦炭强度指标的稳定;实现了一定程度上的精细化配比,提高了煤场的利用效率。缺点是除焦炭强度以外其它指标控制力相对不足,例如灰分、硫分等指标。以灰分为例,2008年前后单月 ±0.5%的稳定率仅为 85%左右[3]。

3 提高焦炭灰分稳定率的措施

3.1 提高灰分稳定性较好的来煤比例

火车来煤对灰分稳定可起到较好的平衡作用,为提高火车来煤比例我们通过加强两级调度系统之间的协调沟通,形成了一个全面、有力的约束机制,避免了多重指挥,重复管理现象;同时压缩辅助作业及非作业时间,提高翻车机作业时间;并依据季节的特点,及时调整卸车方案,使翻车机月均卸车量由不足一万节达到一万两千节以上,月翻车机卸车比例提高了 3.3%。

合理优化卸车方式,减少煤在倒运过程中的灰分影响因素,尽力保证火车来煤不出现“落地”现象,即使在不得不人工卸火车时,也将炼焦煤卸车道线开辟为专用线,将灰分差异较大的喷吹煤、烧结煤设置在其它位置卸车,特别注意与矿粉卸车道线分开。

通过上述措施,火车来煤比重大幅增加,由2008年上半年 40%左右上升到 2010年 55%左右,即增加了灰分稳定的优质煤源,同时也减少了倒运过程中造成灰分波动的不可控因素。

3.2 提高煤取样代表性,灰分实行两级把关

为加强焦炭灰分稳定性的控制,加强了煤灰分取样代表性的工作。主要措施:一是对进厂煤采用机械化自动取样装置:对汽车来煤、火车来煤均实行车车取样。自动取样杆由电脑控制,其插入深度、点位均由电脑自动随机设定,大大改善了人工取样劳动强度大、代表性差的问题。每车煤样混匀缩分后形成大样送实验室检测;二是在入系统皮带线上设置自动取样装置,对进入生产系统及煤场每一批次煤进行取样,由生产化验室化验灰分,对灰分进行预知、预判、预处理。

对进厂煤灰分实行两级把关,主要措施是:一是对来煤进行快灰分析,超标车辆予以退车处理。虽然其检测精确度无法达到国标检测灰分的准确度,但作为进厂煤初步把关及生产参考已经足够;二是对Ad结果超标供户予以一定期限的停煤处理。

在改善进厂煤取制样技术装备水平的基础上,管理措施也及时跟进,提高了进厂煤灰分的控制水平。

3.3 优化单种煤分类,加强灰分的混匀预控

炼焦企业的储煤场能否实行科学规范的管理,不仅体现了一个企业的综合管理水平而且对于保证和稳定配合煤的灰分起着至关重要的作用[4]。

煤场具有来煤粗配、初步混匀的职能,除加强煤场“平铺直取”操作管理外,还对煤种划分进行了调整,主要有以下几点:

1)合理划分二类、三类焦煤,将二类焦煤最终定位于灰分波动较大但波动水平参差不齐的国有矿混洗焦煤,同时重点加强此煤种的混匀、粗配工作。三类焦煤则定位于灰分较稳定,但结焦性能波动较大的地方混洗焦煤。

2)严格控制辅助煤种的灰分水平。实现辅助煤种的国有矿供给,并控制来煤的均衡到达。此外,还要求煤场管理人员依据进厂煤 Ad对煤垛的灰分水平加大关注力度,对进入配煤罐的煤灰分及时、准确预判,对于灰分有超过控制值的煤种及时根据小焦炉实验数据,按照结焦性能相近的原则,选择灰分较低 (或较高)的煤混配,防止灰分波动。

4 效果分析

2008年～2010年上半年全厂焦炭灰分稳定率统计见表 1。

表1 2008年～2010年上半年全厂焦炭灰分稳定率统计

自 2009年以来通过上述 措施的实施对配合煤灰分和焦炭灰分的改善起到了积极的作用,经过对近三年来焦炭灰分稳定率统计分析,月均灰分稳定率由2008年 86%左右提高到目前的 90%之上,达到了工艺控制目标,改善效果明显。

5 结语

焦炭灰分的稳定是涉及原料源头控制、进厂质量把关、生产控制的系统工程。安钢焦化厂通过管理措施的改进、煤场合理分类、加强重点工序控制、提高煤灰分取制样准备水平与化验频率,实施焦炭灰分预判、预处理等措施,有效的提高了焦炭灰分稳定率,使焦炭质量管理迈上了一个新台阶。

[1] 苏宜春.炼焦工艺学.北京:冶金工业出版社,2004:9.

[2] 于振东.焦炉生产技术.沈阳:辽宁科学技术出版社,2002:24.

[3] 刘志钢,李献宏.焦化煤场运行分析与探讨.河南冶金,2009,17(1):23-25.

[4] 赵业明.备煤工艺与设备.北京:化学工业出版社,2005:50-51.

ANALYSIS ON INFLUENC ING FACTORS OF COKE ASH STABIL ITY AND RELEVANTMEASURES

He Xiaobing Yu Gaishun Li Xianhong Song Yuyan Jiao Guohui YangMing

(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

The paper stated coke ash stability,analyzed its influencing factors and gave the relevant improving measures.Through applying relevant technologicalmeasures including the improvement of proportion of coalwith better ash stability,the improvement of representativeness of coal sample,two-stage inspection of ash,intensification of ash mixing,pre-control of relevantmeasures,the coke ash stability has got obviously increased.

coke ash stability analysis of influencing factors relevantmeasures

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2010—5—31