试验焦炭热强度数据对焦炉生产的指导分析

高亚芳 韩正国(.山西焦化股份有限公司配煤实验中心，山西 焦化 04699；.山西焦化股份有限公司生产调度中心，山西 焦化 04699

0 引言

本次试验的大型煤捣固焦炉型号为ZHJL5552D，该焦炉的碳化室高度为5.5m，宽度为0.52m。该大型煤捣固焦炉不仅具备相应的煤储焦、冷鼓、脱硫等功能，还能够将在生产过程中所产生的污水、废气进行处理，所以该设备在生产的过程中也响应了国家所倡导的生态环保的号召，减少了对周围生态环境的污染。本次试验的小焦炉采用40kg 捣固试验焦炉，希望能够摸索出更好的煤炭适应性质。虽然捣固焦炉的热反应性和热强度会随着配煤方案而不断地发生变化，但是两者之间没有确定的良好对应关系，因此，在实验数据分析的过程中选用CSR 来替代捣鼓煤焦炉热性质，使得热强度的数据分析可以顺利的开展。并且在对小焦炉和大焦炉焦炭对应关系分析的过程中需要将研究的重点任务放在热强度上面，因此，在数据分析的过程中引入一个指标CSR 比值，CSR 即为大焦炉焦炭CSR/试验焦炉焦炭CSR。

在实验研究开展的初级阶段，为了能够更好地模拟大焦炉生产的步骤，在实验开始之前需要研究人员能够准确的找出CSR 比值变化范围或固定值。在实验开展的过程中，结焦时间和温度的调节会使得CSR 的比值发生大范围的浮动。特别是当实验室研究人员将煤的配比进行更换时，会使得CSR 的比值发生的变化波动更加大。实验在开展的过程中存在各种各样的误差，为了能够有效地缩小实验在开展过程中存在的误差，研究人员对导致误差产生的各种原因进行研究与分析，但是没有找到导致误差存在的根本原因，所以的试验开展非常困难。

1 分析

1.1 试验焦炉和大焦炉的加工工艺对比

通过图表1 我们可以看出，实验焦炉和大焦炉的加工工艺之间存在的差异非常小，所以用实验焦炉去模拟大焦炉的生产工艺是一项可行的实验措施。

1.2 实验数据分析

研究人员选取了最近十次的实验开展了数据分析，下面表2 是十次实验焦炉装炉日期、装煤指标和实验焦炭强度指标。这十次的对比记录数据中，不仅包括了六次二级焦、同时也包含三次普通准一级焦和一次港口焦生产时间与小焦炉的实验数据的对比信息。这十次实验数据在对比的过程中采用的是Vdaf-G 数据分析，详细的数据对比统计分析如下表2 所示。

表1 试验焦炉和大焦炉的工艺对比

表2 10次试验焦炉装炉日期、装煤指标、试验焦炉强度指标

依据上表进行数据分析，我们可以看出虽然焦炭的强度指标，在不断地发生变化，但是CSR 比值也在一定的范围内进行波动，依据实验数据，研究人员描绘了CSR 比值和G 的关系散点图,并标明了趋势线信息。

通过研究人员描绘了CSR 比值和G 的关系散点图我们可以看出，其比值呈现出逐渐下降的趋势。即随着实验过程中煤活性物质的逐渐增加，小焦炉和大焦炉焦炭的热强度在随着热强度的对应关系不断地发生变化。尤其是在使用港口黏煤时,入炉煤黏结在75 左右,此时小焦炉焦炭的冷热强度与大焦炉所生产的焦炭冷热强度之间的数据最为接近，特别是小焦炉的冷强度的模拟性与大焦炉真正的冷强度之间的误差非常小,此指标对应的正是入炉煤活性物质对比的情况。而且依据研究人员的散点图我们也可以得出CSR 与G 的关系方程式，依据关系方程式可以帮助工作人员直接得出CSR 对应的G 值。

表3 10次对应日期大焦炉焦炭强度指标和CSR比值

图1 CSR比值和G的关系散点图

3 实验结论

因为实验所采用的焦炉和大焦炉的生产工艺条件之间存在很大的差异，特别是加热温度和时间的差别，会导致即使采用同样配合比例的煤，所生产的焦炭之间的热强度也存在很大的差异。因此，导致焦炭强度的差异大小不仅和煤的配比有关，还与其中所产生的活性物质之间存在着密切的联系。随着加热时间的延长同为胶质体的塑性时间也会延长，进而导致高黏结煤的配入量降低。高黏结煤的配入量降低会使得在焦炭生产过程中对活性物质的需求降低。当配煤比例的活性会处于一个最佳的活惰比时，试验焦炉和大焦炉生产焦炭的CSR 会随着煤活性物质的比例而不断的产生变化，并且存在一个拐点。当比例低于拐点时,结焦质量会在短时间内大幅度的降低；当比例高于拐点时，结焦质量也会在短时间内大幅度提高。依据图2 所示的配合煤活惰比曲线，我们可以看出大焦炉和实验焦炉在不同的工艺条件下的焦炭热强度的变化规律。

图2 配合煤活惰比曲线

综上所述我们可以得到以下几点结论：(1)当配合煤的活性比例能够满足大焦炉最佳活惰比，而不能够满足实验焦炉的最佳活惰比时，试验焦炉和大焦炉两者之间的热强度差距会因为结焦强度而发生变化，并且此时的影响作用最大。(2)当配合煤的活性比例满足大焦炉最佳活惰比需要且满足试验焦炉最佳活惰比需要时,大焦炉和试验焦炉两者之间的热强度差距会变小。大焦炉在日常生产活动开展过程中，所采用的配煤比例都属于第二种情况，虽然这种情况存在着偶尔的差距变大，但是很难受其它外界因素的影响。一旦煤的活性比例比实验焦炉配煤需求比例的拐点低，就会导致结焦速度变慢，进而使得所生产的焦炭的热强度降低，这样就会影响工作人员借助自己以往的工作经验来对焦炭的热强度进行正确的判断。

总而言之，虽然实验焦炉与大焦炉在生产过程中采用了不同的工艺条件，但是利用实验焦炉对大焦炉的生产工艺进行模拟是推动实验顺利开展的基础。通过采用实验焦炉对焦炉生产数据与配合煤之间存在着某种对应关系进行分析研究，可以快速得出配合煤在不同的加热温度下对活性物质的比例需求发生变化的规律。同时，研究人员也能够借助实验所得到的焦炭热强度的数据对焦炉生产进行改造与创新，从而保证焦炭质量的稳定，生产效率也可以大幅度提高。