增块剂改善焦炭块度的应用研究

荆菊平

(山西焦化集团有限公司，山西 临猗 041606)

引 言

随着高炉大型化与高炉喷吹燃料技术的发展，对焦炭的质量要求越来越高，尤其是焦炭粒度分布提出了更高要求，与此同时，焦化企业以提高大块焦率而达至降本增效[1]。为了满足焦化企业提高焦炭块度要求，我公司利用小焦炉在配合煤中加入一定比例增块剂，替代瘦煤，使焦炭结焦块度均匀，粒度分布趋于合理，进而达至企业降本增效之目标。

1 技术可行性分析实验

结合企业现用煤矿资源，通过少量替代部分煤种或采用100%加的配煤技术，运用小焦炉试验，与现用煤结构进行对比，测试焦炭相关工艺、理化指标，在充分论证的基础上，进行生产小试、中试及大生产试验过程，并持续跟踪钢厂目标客户的质量反馈信息，评估企业内部质量及效益，形成最终的结论。

1.1 实验室实验

结合我公司的资源配置情况和性价比对比，选用了经加工调节后的增块剂进行炼焦配煤试验。增块剂与常规瘦煤的性质对比数据如表1。

表1 增块剂与常规瘦煤的性质对比

增块剂为石油焦生产过程中的附属产品，又称之为粉焦，经流态化结焦锻烧工艺生产，其颗粒细(直径0.1 mm～0.4 mm)，挥发份低，致密度高。

增块剂的性质特点是灰分低，挥发份低，无黏结性。常规瘦煤的特点是灰分高硫分低，有一定黏结性，相对配煤则较弱。为此开展相关炼焦配煤试验，合理替代瘦煤，必将有利于满足高炉降低焦炭灰分、增加焦炭块度的需求。

1.2 小焦炉试验

增块剂与瘦煤在煤质上比较接近。为此，根据炼焦配煤要求和增块剂的性质有针对性地制定了多种小焦炉配煤炼焦方案，然后通过40 kg小焦炉进行配增块剂炼焦对比实验，得到大量的实验数据(见表2)，从而找出最佳的增块剂配煤炼焦方案，为工业焦炉生产使用提供数据支持。

表2 配加增块剂的实验数据

通过小焦炉实验数据分析可以看出，在增块剂配比为2%至3%时，焦炭质量变化不明显，DI冷强度指标最佳，反应后热强度CSR处于较好水平，可满足高炉需要。当增块剂配入4%～5%时，对焦炭质量产生一定影响，焦炭冷强度有了一定程度的下降，热强度下降相对明显。由此可见，随着增块剂比例提升，对强黏性肥煤需求增加，以使配合煤中形成大量胶质体达至平衡。在上述试验数据的基础上，确认增块剂在炼焦配煤中的适宜比例为(3±0.5)%。

1.3 生产小试阶段

1)关键技术要求

a)煤质稳定性：在试验及大生产阶段，配合煤各项指标应保持相对稳定，其黏结G值维持在±2波动期间，Y值维持在±0.5波动期间。

b)操作稳定性：增块剂与弱黏煤种提前预混，之后均匀加入。

c)推焦出焦稳定性：焦炉工艺维持平稳、有序状态，班次间结焦时间最长与最短时间之差不得大于2 h。

配比调整前、后各30炉，单堆存放，不计入对比试验的抽检产品。

2)生产管理流程：按设计配煤比实施配煤作业，进行采样抽检，上煤量以30炉～50炉为宜，在焦炉热工工艺维持稳定的基础上进行炼焦生产，推焦出炉后的实验焦单独堆放，采集炭样品进行检测相关指标。以上作业流程至少连续进行3次，其间间隔周期以48 h为宜。

进行了多次小试阶段试验，测试数据如表3。

表3 配加增块剂生产小试的实验数据

以常规配比结构为基准，配入增块剂，焦炭粒度级别25 mm以上增加3%～5%；焦炭转鼓强度及反应后强度无明显下降。

1.4 生产大试验阶段

关键技术要求与小试阶段要求一致。

生产管理流程：同一配煤比连续生产7 d～10 d为宜，其他部分与小试阶段要求一致。配加增块剂生产大试实验数据见表4，焦炭质量对比数据见表5。

表4 配加增块剂生产大试的实验数据

以常规配比结构为基准，配入增块剂焦炭粒度级别25 mm以上增加3%～5%；焦炭转鼓强度、反应后强度及焦沫比例无明显变化；钢企对焦炭来料质量认可。

2 经济效益分析

2.1 预期经济效益

以一级焦生产为基准，所需的生产投入按干基吨焦计如下：

配煤成本：在原配煤结构基础上，因各焦企差异性较大，有-3%～1%幅度波动，预期效益暂按不变计；

成焦率及化产收率：因配入增块剂比例较低，理论上成焦率下降约0.001，化产收率无明显变化，预期效益忽略不计；

焦炭收益：焦粒占比下降按4%计，焦粒与焦炭差价按730元计，吨焦收益增加29.2元；

预期效益：焦企按300万t产能，年度预期效益为8 760万元。

2.2 收益/投资比

项目投入与产出非常高效，回收周期短，收益明显提升。

3 其他

3.1 现有设备条件

本项目无需增加新的设备投入，如公司无预混设备，可采用装载机人工作业，以确保小比例配入的增块剂均匀配煤。

3.2 现场作业措施

增块剂作为粒度超细的散装材料，在煤场应单堆存放，其间存放周期不超过2个月为宜，防止水分流失，堆层表面形成扬尘，对作业现场人员应配备口罩等防护用品。

4 结论

增块剂(1 300元/t)与瘦煤价格相当，入炉煤成本基本没变化。配入增块剂，焦炭焦炭转鼓强度、反应后强度及焦沫比例无明显变化；焦炭粒度级别25 mm以上增加3%～5%；公司大块焦炭收益将会大幅增加。公司按照上述实验条件，进行量化生产，达到了降本增效的目的，可以推广至其他焦企。