疆内焦煤资源最大化利用的配煤创新实践

夏雷雷

(新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂)

引言

新疆缺少优质焦煤,八钢炼焦用主焦煤主要从内地采购,八钢自有焦煤矿山也满足不了炼焦需求。因八钢焦炭成本高,导致铁水成本较高。近几年,八钢为了进一步降低炼铁成本,通过配煤创新,探索将高比例的疆内现有的低品质焦煤配入生产,实现区域焦煤资源最大化利用,降低焦炭成本,进而降低铁水成本。

八钢公司成立区域资源最大化利用配煤攻关组,在保证焦炭质量前提下,通过改变工艺条件并在小焦炉、工业焦炉开展炉孔试验,最终疆内低品质焦煤大比例应用到炼焦生产,使得疆内低品质焦煤配加比例阶段性达到较高水平。

1 试验研究

研究分析低品质焦煤煤质性能;改变工艺条件,进行了60kg试验焦炉试验、工业焦炉炉孔试验。以八钢2500m3高炉焦炭质量为依据指标(焦炭质量:Ad<12.8%、M40>89.0%、粒度>53.50mm)。

主要试验条件:60kg试验焦炉结焦时间为23h;装煤量(湿基)44kg;配合煤细度80%～82%(常规),装煤方式为散装;装煤时两侧炉墙温度为800℃;焦饼中心温度930℃;加热最终温度为1050℃;焖炉时间2h(常规)。

1.1 低品质焦煤煤质质量指标

疆内拜城13#、1/3焦煤1#、1/3焦煤2#煤质指标见表1。

表1 低品质焦煤煤质指标

拜城13#煤G值较低,单独炼焦时,无法成焦:1/3焦煤1#灰分极低,60kg试验焦炉炼焦时,可以成焦,但结焦性差,M40约为45%:1/3焦煤2#M40约为55%;1/3焦煤1#、1/3焦煤2#热态强度均无法检测。

根据单种煤煤质及炼焦试验数据,开展哈氏可磨性试验,快速浮沉试验判断焦煤硬度、洗选状况。

通过试验,得出以下结论:(1)通过哈氏可磨性数据可以看出1/3焦煤1#3#接近50,结合现场实际生产数据验证,1/3焦煤1#3#均很难粉碎,在现有的工况条件下1/3焦煤1#粉碎细度仅在70.0%～76.0%,1/3焦煤2#粉碎细度仅在75.0%～78.0%,拜城13#哈氏可磨性数据及生产数据看出,粉碎细度在80.0%～82.0%,均无法达到工艺要求的粉碎细度≥84.0%。

(2)通过快速浮沉试验可以看,拜城13#本身为洗精煤,再次洗选后,灰分无明显变化,收率较低。1/3焦煤1#为易洗选焦煤。

(3)拜城13#、1/3焦煤1#、3#粉碎细度无法达到工艺要求,但1/3焦煤2#质量明显优于1/3焦煤1#。

(4)拜城13#无结焦性,1/3焦煤1#结焦性差。

(5)参照前期生产数据,配加拜城13#比例基本在3%,1/3焦煤1#比例约5%,配加比例远低于预期要求。

1.2 性价比测算

(1)主焦煤性价比模型分析2021年进厂焦煤性价比模型见表2。通过进厂焦煤性价比模型,指导进厂焦煤采购工作。近两年进厂焦煤质量基本稳定,未出现一起质量事故。

表2 2021年进厂主焦煤性价比模型 %

(2)1/3焦煤1#与精煤性价比测算。

对进厂1/3焦煤1#与1/3焦煤2#性价比对比见表3,1/3焦煤1#使用后焦炭指标对比见表4。

表3 1/3焦煤1#与精煤性价比测算 %

表4 使用1/3焦煤(精煤和原煤)后焦炭指标对比 %

按照炼焦理论以及前期生产数据[1],弱粘煤细度提高后焦炭质量有所改善,2021年再次通过小焦炉试验验证,当气煤、1/3焦煤粉碎细度由75%提高至80%后,焦炭冷态强度明显有所提高,M40提高2.1%～3.0%、M10降低0.7%～0.9%。根据1/3焦煤1#哈氏可磨性指标及2020年进厂1/3焦煤1#试验时粉碎细度水平,小焦炉开展上述试验时,1/3焦煤1#粉碎细度为75%。不同1/3、气煤粉碎细度与焦炭质量关系,见表5。

表5 不同1/3焦煤1#、气煤粉碎细度与焦炭质量关系 %

根据1/3焦煤1#配加试验结果看,在配煤结构不变情况下,增加1/3焦煤1#比例逐步替代1/3焦煤2#,焦炭质量明显降低,而高炉焦比增加导致的铁水成本增加已明显大于焦炭成本降低的幅度,铁水成本增加已达到9.28～19.55元/吨铁。

1.3 配煤攻关试验

针对提高1/3焦煤(精煤和原煤)、气煤使用比例开展了多组小焦炉配煤试验,见表6、图1。资源变化后,需结合资源继续开展1/3焦煤、气煤配煤试验[2]。截止目前,疆内1/3焦煤2#配比最高已达到28%,气煤最高达到10%。

表6 配煤攻关试验数据 %

图1 气煤比例与焦炭质量关系

2 工艺过程控制

在2021年生产实践过程中,实施标准化作业,开展干熄焦提升机异常作业攻关,焦炉区域日清日结,确保提升机稳定运行,提高了干熄焦率,通过炉温调整标准化操作检查,稳定炉温系数。单种煤粉碎细度、炉温系数等CPK指数均达到1.1以上,系统过程处于受控状态。工艺控制指标见表7、图2。

表7 2021年生产工艺控制指标 %

图2 工艺过程指标CPK曲线

根据生产经验,焦炭检测时间为,配比调整后的焦炉结焦时间+煤塔用空时间+焦仓用空时间,即2～3天。但经过多次检测焦炭质量无明显变化规律,调整增加焦炭检测频次。通过跟踪焦炭质量变化趋势(只有焦炭质量变化明显时才可验证),最终,确定焦炭检测时间为4～6天,有效指导了生产,见表8。

表8 2021生产焦检测时间比对

3 工艺技术管理措施

3.1 制定了不同焦炉用煤结构

根据八钢公司所属焦炉的炉型及实际生产状况,依据高炉用焦质量需求及资源就近原则,制定焦煤资源匹配结构:

南疆焦炉用煤结构:库拜13+1/3+气煤+拜城25

瑞祥焦炉用煤结构:气煤+库拜1/3(13)+艾矿尾煤+哈煤八钢本部焦炉用煤结构:艾矿+1/3+青河蒙古煤将继续开展小焦炉顶装、捣固炼焦试验,对焦炉用煤结构跟踪研究。

3.2 八钢本部焦炉工艺控制措施

(1)控制进厂焦煤灰分指标,保证焦炭质量。

(2)1/3焦煤1#预粉碎供本部焦炉使用,要求细度≥80%,1/3焦煤1#洗选后使用。本部继续开展大比例配加1/3焦煤2#、气煤等弱粘结焦煤的配煤攻关,本部焦炉1/3焦煤1#、精煤、气煤上煤流量均稳定在350t/h。

(3)延长焦炉闷炉时间,焦炉闷炉时间控制在2h。

(4)编制长时间(>2h)停炉或焦炉定修后炉温恢复方案。

3.3 工作管理制度

(1)每日要求:开展焦炉区域日清日结推进会。

(2)每周要求:分厂、作业区、小焦炉负责人每周抽查一次所有焦煤粉碎细度,班组每班对各自负责煤种抽查一次粉碎细度;开展标准化作业、工艺纪律检查;开展体系基础管理推进工作;开展冬季生产推进会,确保冬季生产稳定;每周梳理各区域影响生产频次最高的异常作业种类,解决影响生产的难点问题,确保出炉、炉温稳定。

(3)每月开展铁器、焦炉石墨、各类衬板检查,确保干熄焦率;固化干熄焦提升机攻关已完成的管理措施,确保干熄焦率。

(4)每季度与宝武集团内兄弟单位开展焦炭成本对标找差工作。

(5)继续推进可视化作业指导书工作,提高职工工操作技能。

(6)丰富完善进厂焦煤性价比模型,跟踪进厂焦煤质量,降低用焦成本。

4 发挥一总部多基地管控模式

通过发挥一总部多基地管控模式优势,实现资源共享。例如将南疆公司拜城25#调回本部使用,快速缓解配合煤含硫较高的问题,在保证焦炭质量稳定前提下,从源头控制焦炉煤气、装煤、拦焦除尘SO2,进一步降低了焦炭成本,见图3。

图3 配加拜城25#后焦炭成本变化趋势

通过发挥一总部多基地管控模式优势,实现资源共享,配煤成本降低293～388元/吨。环保方面,焦炉煤气含硫、焦炉装煤、拦焦除尘SO2明显改善,环保超标风险明显降低。

5 结束语

(1) 疆内低品质焦煤的试验研究表明:低品质1/3焦煤1#属于易洗选焦煤;60kg焦炉提高低品质焦煤粉碎细度试验。当气煤、1/3焦煤粉碎细度由75%提高至80%后,焦炭冷态强度提高,M40提高2.1%～3.0%、M10降低0.7%～0.9%,趋势明显。

(2) 疆内低品质焦煤的配煤生产实践表明,在现有配煤结构下,1/3焦煤2#性价比明显优于1/3焦煤1#。

(3)充分利用进厂焦煤性价比模型,可以指导焦煤指导采购工作。还需要根据市场变化,不断完善。

(4)充分利用好一总部多基地管控模式下资源共享优势,通过资源合理分配,确保本部2500m3高炉炉况稳定,从而降低铁水成本。