焦炉物料衡算及应用

苏战伟 向宇 马淑芳 张俊

(安阳钢铁股份有限公司)

焦炉物料衡算及应用

苏战伟 向宇 马淑芳 张俊

(安阳钢铁股份有限公司)

针对安钢焦化厂 1#、2#焦炉实际生产的操作进行了物料衡算和分析对比,找出了影响衡算结果和焦炉生产操作的因素:数据采集、焦炉加热制度、消火车熄焦控制等,并对其进行了优化,纠正了焦炉加热过程中存在的问题,提高了产品收率,规范了焦炉生产操作。

焦炉 物料平衡 损失 提高

0 前言

焦炉物料衡算就是通过对一座焦炉装入炼焦煤到最后得到多少焦炭、煤气、化产品及其它的一个质量计算,得出在生产后各种物料的分配数值。焦炉物料衡算的目的就是在当前生产情况下,通过计算找出焦炉物料入方和支出方的分配情况,了解当前焦炉的成焦率、化产品产率,改善当前加热制度存在的不足的之处,优化焦炉生产系统操作,完善焦化生产数据统计分析结果。

1 概况

安钢焦化厂 1#、2#焦炉均为 JN43-80型焦炉,其中 2#焦炉于 2005年 3月投产,1#焦炉于 2007年10月大修后恢复正常生产,两座焦炉年产焦炭 60万 t,现均采用 COG(焦炉煤气)加热。1#、2#焦炉自运行投产以来,焦炉实际生产状况较好,焦炭产量、质量及各种指标基本控制在公司、厂部要求范围以内。但是实际成焦率、化产品产率等各种物料分配情况仍是按照以前老焦炉的经验数据计算控制,使得当前焦炉统计和生产操作缺乏一定数据支持和验证。

2 物料衡算及对比分析

在本次物料衡算过程中,选用 1#焦炉连续 3孔作为标定炉,根据相关的数据来对 1#焦炉进行衡算对比及分析。在最后将采用厂部生产计划科月报表再次进行对比分析。

2.1 相关数据

1)煤的工业分析数据。1#焦炉使用的配合煤,根据不同基准之间的换算关系[1],可以得到配合煤各种基准的数据,具体数据见表 1。

表1 配合煤各种基准数据 %

2)煤的元素分析数据,配合煤元素分析数据见表2。

表2 配合煤的元素分析数据 (干燥无灰基) %

3)其它数据。焦饼平均温度 tj=1080℃。8月份净煤气组分体积比数据见表 3。

表3 净煤气组分体积含量 %

4)实际生产数据。在物料衡算试验过程中,选取了 1#炉的 66#、76#、86#炭化室作为标定,3孔出炉焦炭装车后进行称量;焦粉按 8月平均实际抓焦数每天 30斗,每斗 2000 kg,8月每天平均出炉 106孔,每孔为 566.04 kg;焦炭含水量为 12.0%,头尾焦及焦粉含水均按 12.0%计算。相关装煤量和焦炭量数据见表 4、表 5。

表4 装煤数据 kg

表5 装煤和焦炭数据kg

2.2 物料衡算

通过上述实验数据,根据物料计算公式[2],得到以下物料平衡表 (见表 6)。

表6 物料平衡表

通过物料衡算,差值在 16.65 kg,因此对支出项中产量较大的全焦、焦油、净煤气进行分析。

2.3 对比分析

为了更好的与理论计算对比,更好的指导焦炉生产,将 2009年 8月份全厂实际生产物料用表格形式统计出来,实际生产物料见表 7。

表7 焦化厂 2009年 8月份实际生产物料

1)成焦对比。理论全焦率 Kgj理论=77.89%,标定炉全焦率Kgj实际=79.79%,8月实际生产全焦率Kgj生产=76.31%。在三个全焦率中标定全焦率最高,实际生产最低。通过分析,可以确定在标定的实际计算过程中,焦炭含水虽然化验为 12.0%,但是在实际取样时取样点靠近焦堆上层,因此化验水分比实际含水量要偏小,导致焦炭量偏大;其次,焦粉的含水量应远远大于 12.0%,应在 35%左右;8月生产全焦率最低。可以分析认为是在生产过程中要损耗部分,如焦粉损耗、焦油中带走部分焦粉、除尘损耗等,其次称量工具也存在误差;由于焦化厂实行了多种配煤比,所以实际全焦率和理论全焦率也存在误差。

2)焦油对比。理论焦油产率 KgJy理论=3.57%,实际生产为 KgJy实际 =3.10%。实际比理论低 0.47百分点,经过分析原因是在回收生产过程中氨水分离过程中以及脱水过程中都会损耗部分焦油;其次配合煤中挥发份低的煤种含量增加也会减少焦油产量;其次焦炉炉顶温度也是影响焦油产量的一个因素[3];同时和 1#、2#焦炉煤气放散有极大关系。

3 实际应用

3.1 加强样品采集的代表性

在进行物料衡算时,将其中涉及到的炼焦煤、焦炭、粉焦样品,在取样时首先要求多处取样,严禁取样过程中存在单一取样、偏取样。取样时必须保留备用样品,防止部分数据误差较大以便重复做样。尽量做到样品数据的真实可靠。

3.2 修正生产数据,改造设备,提高装煤量

将煤车电子称系统的入炉煤水分值由原来10%上调到 12%,增加每孔碳化室装煤量。结合跟签等方法检查焦炉焦方缺角情况,及时调节煤车三个煤斗装煤量,减少平煤量,减少缺角现象,提高单炉焦炭产量。对推焦车平煤杆杆头进行了加宽改造,从一定程度上减少焦炉焦方缺角现象,确保每孔产焦率。

3.3 改善加热和操作制度,提高各类产品质量和产率

调整部分蓄热室吸力,结合增加或降低部分孔板直径,将一些炉顶空间温度不在规定范围内的逐步控制到 800±30℃之间,加强炉门修理,制定上升管放散规定,要求集气管压力不超过 300 Pa不允许点火放散,以确保化产品收率维持在一个高水平,确保焦炭成熟均匀性的同时尽可能降低煤气消耗量。制定消火泵定期清理制度,确保消火降水时间在145 s以下,超过时必须清理消火泵设备,消火车控水时间由原来的 1 min增加到 2 min,确保焦炭水分维持在厂部要求以内。

4 应用效果

在结合焦炉物料衡算结果优化焦炉生产操作后,现在每孔增加装煤量在 400 kg左右,每孔增加焦炭 300 kg左右;焦炭水分每月基本维持在 8%以内,焦炭水分月稳定率都在 95%以上,对高炉操作起到较好的作用;在保证相同焦炭冷热强度等各种技术指标的前提下,1#、2#焦炉煤气消耗量减少近300 m3/h,煤气消耗得到有效的降低;通过加强炉门修理和规定放散制度后,很大程度上确保后续化产车间煤气和煤焦油等产品的收率。

5 结语

经过随机几炉物料衡算的结果与安钢第一炼焦车间 8月份实际生产数据的对比分析,了解了焦化厂从配合煤到最后各类物料的转移情况,获得了炼焦产品的产率及损失率,为焦化厂的基本生产数据提供了有效的参考,更为重要的是本次物料衡算过程和结果帮助管理人员有效地反映了生产中各种情况,及时的制定了相关措施和制度,确保了焦炉生产的高效和稳定。

[1] 虞继舜.煤化学[M].北京:冶金工业出版社,2000:41-46.

[2] 中国金属协会炼焦化学分会.焦炉热平衡测定与计算规范[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2008:16-20.

[3] 姚昭章.炼焦学[M].第 2版.北京:冶金工业出版,1995:57-67.

CALCULATI ON ONMATERI AL BALANCE OF COKE OVEN AND ITS APPL ICATION

Su Zhanwei Xiang Yu Ma Shufang Zhang Jun

(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

Material balance calculation and analysis contrast were done aiming at the actual production operation of No1 and 2 coke oven.The factorswhich influencing balance result and coke oven operation are as follows:data acquisition,coke oven heating system and coke quenching control by quenching car ect.Through optimizing these factors and correcting the existing problems during production,product yield has improved and operation standardized.

coke oven material balance loss improvement

＊

2010—2—18