提高焦炭热强度的措施

提高焦炭热强度的措施赵建强，尚建芳，张少华（邯钢焦化厂，河北邯郸056015）[摘要]焦炭的反应性和反应后强度是焦炭热性质的重要指标。根据邯钢焦化厂现状,从炼焦煤种、配合煤、结焦时间等方面调整，降低了焦炭反应性，提高了反应后强度。[关键词]焦炭反应性；反应后强度；配合煤；结焦时间[中图分类号]TF526+.1[文献标识码]B[文章编号]1003-5095(2008）09-0053-03近年来，高炉炼铁生产正朝着大型化、高效化、长寿和节能环保化方向发展，炉容已达几千立方米，高炉作为生产中的最大的竖炉，直径10～15m，其料柱高度就高达25～35m，而支撑如此高的料柱高度，作为透气的支架，高质量的焦炭是必不可少的。为降低焦炭消耗，增加高炉产量，改善生铁质量，采用了在风囗喷吹煤粉、重油、富氧鼓风等强化冶炼技术。焦炭的热能源、还原剂作用可在一定程度上被部分取代，但作为高炉料柱的疏松骨架不能取代，而且随高炉大型化和强化冶炼，该作用更显重要。邯钢老区这几年不断地升级改造，目前有两座2000m3高炉，月耗焦炭约为14万t，而焦炭占整个生铁成本约为25%，因此，生产稳定优质的焦炭，必然会对炼铁的生产、操作和降本增效有直接的影响。1焦炭的组成、性质及在高炉中的作用焦炭是一种质地坚硬、多孔、呈银灰色的成分复杂的块状材料，用工业分析和化学分析两种分析方法确定其组成，一般所说的焦炭指标是综合分析的结果，其标准就是对高炉的影响的大小。焦炭在高炉中起着供热、供碳、还原剂和疏松骨架的作用。近年来，高炉采用了许多先进的技术，焦炭的供热、供碳、还原剂一些作用一定程度上被取代，但随着高炉大型化和冶炼强度的提高，高炉的料柱骨架作用却被强化，越来越要求高质量的焦炭。有资料表明：焦炭的反应后强度提高1%，焦比可以降低20kg；灰分每升高1%，高炉焦比上升2%，石灰石用量增加2.5%，高炉产量下降2.2%。现在冶炼特种钢材时要求铁水含硫越来越低，焦炭中的硫约占整个入炉料的80%～90%，高炉采用烧结矿后占的比例会更大，而其中只有5%～20%随高炉煤气逸出，其余的硫就靠炉渣排除，这就要增加熔剂，增加炉渣碱度和渣量。一般焦炭含硫每增加1%，高炉焦比约增加1.5%～2.0%，石灰石用量增加2%，生铁产量减少2%～2.5%。焦炭在高炉中承受高温热力作用、化学作用，以及强烈气流和铁水的冲刷、磨损、剪切作用下性能必然降低，其透气性下降、块度减小、气孔壁变薄等影响高炉操作，所以高炉焦要求灰低、硫低、强度高、块度均匀、气孔均匀致密、反应性低、反应后强度高。入高炉的焦炭的标准逐渐完善、细化。我国一直将焦炭的机械强度(即冷态强度)作为衡量焦炭质量的重要指标,但在高炉实际生产中,与冷态强度相比,焦炭的反应性(CRI)与反应后强度(CSR)更能反映焦炭的质量。为了更好地模拟焦炭在高炉中反应过程,新的国家冶金焦炭标准中增加了CRI和CSR两项指标。为生产合格的焦炭、为高炉炼铁提供有利的指导。因此必须提高焦炭高温性质量。2现状邯钢焦化厂现有焦炉42孔JN43-80型两座（1#、2#），45孔58-Ⅱ型一座（3#），45孔JN43-80型一座（4#），45孔JN60-6型两座（5#、6#），与六座焦炉配套的备煤系统为南北两个机械化煤场和南北两套核子称自动配煤设施，分别向一炼焦1#、2#、3#、4#焦炉和5#、6#焦炉供煤。年产焦炭204万t，主要供应炼铁4#620m3高炉、5#1260m3高炉、7#2000m3高炉，炼铁5#高炉扩容为2000m3后，自产焦炭，全部以混料方式供给5#、7#高炉。表1为我厂近期内焦炭平均质量，我厂6m焦炉和4.3m焦炉均为顶装常规生产方式,没有应用捣固、型煤、煤预热调湿、干熄焦等可以提高焦炭热态性能的先进技术，为了改善大高炉用焦的热态性能，只能从现有的状况进行考虑。表1某年6～9月份焦炭平均质量对比月份灰分挥发分硫分CRICSR612.461.620.6235.648.9712.521.730.6036.357.1812.581.650.6334.555.6912.511.560.6533.656.53提高、稳定焦炭质量的措施3.1提高单种煤品质3.1.1调整采购思路,加强与大矿的直接合作,建立长期的战略伙伴关系,淘汰供煤量少、煤质波动大的小矿点及供应商,以稳定煤源及质量。由原来的多矿点并存，改为减少供煤点，优先选用质量优、信誉好的矿点。指派驻煤厂质量监督员，做到“看煤上车，发运及时”，严格把关进厂精煤质量。3.1.2煤堆分类由原来的气、肥、焦、瘦调整为康庄、官庄、两渡肥煤、辛置肥煤、山西矿局焦煤、山西地方焦煤、峰峰焦煤、汽车地方焦煤等。炼焦煤都有着各自不同结焦特性和作用,单种煤质量变化是影响焦炭热强度变化的根本原因,合理的配煤结构才能保证焦炭质量稳定。根据单种煤小焦炉试验及工业分析,发现山西省的强黏煤热性质比较好,冷强度稍微差，高灰、高硫；特别对山西主焦煤单独存放，合理储存各单种煤的库存，保证按配比足量供应。3.1.3对煤炭供应商在优质炼焦煤中掺混其他煤种,或者将两种以上廉价的变质程度高的和低的煤混配成符合炼焦煤分类中主焦煤牌号的指标，以价格较高的主焦煤出售的现象，常常要面临两次、甚至3次配煤,以应对炼焦煤的供应变化,这给配煤炼焦带来了更大难度。技术科加大质监力度，充分利用煤岩分析技术,检测煤质,鉴定混煤,并及时进行质量信息反馈，按合同进行质量索赔，以促进进煤厂家自觉改进进煤质量，为稳定炼焦煤质量、提高焦炭质量起到了较好的作用。3.1.4充分利用外煤场的辅助作用储备好紧缺煤种，应对煤种不全，库存严重不足的局面。3.2优化配煤比3.2.1强化煤场管理，严格工序操作，禁止堆料、取料时混煤。按照平铺直取、行走定点堆料、水平回转取料、先到先用的原则进行配煤，有效避免煤种存放时间过长，煤变质氧化，粘结性降低，结焦性变差。3.2.2提高配煤比的准确度，对核子称自动配煤系统由每用校验调整为每周校验，对煤盘下料状况，安装报警显示，加强监控，下料超过误差，及时处理。3.2.3采用挥发分Vdaf-粘结性指数GR.I.配煤原理，以及应用煤岩理论制定的配煤方案，并利用现有的40kg小焦炉和铁箱子做试验，进行配煤炼焦试验预测焦炭质量，不但提高焦炭的质量，而且保持焦炭质量稳定。3.2.4对两个系统的配比进行了调整（表2）表2配煤比调整前后对照配比康庄官庄肥煤山西焦煤峰峰焦煤地方焦煤瘦煤调整前12162010201012调整后10101535255103.3焦炉管理应用“四项技术”我厂利用先进技术对现有设备做技术改进且加强管理。采用了计算机对焦炉管理现代化的四项自动技术——推焦自动记录、装煤自动记录、测温自动记录及焦炉炉温自动调节加热系统，既降低了煤气消耗、改善了操作条件，又对煤料的结焦过程做全程监控，提高焦炭质量。对热工人员加强培训，提高其操作水平，减小人为因素对焦炭质量的影响。加强对焦炉的热修维护，对焦炉炉头破损，炉墙窜漏以及立火道、斜道堵塞、不上火及时处理。细化操作人员的管理，把推焦电流、推焦计划执行系数等纳入考核范围，规范了操作，保证了焦炉加热均匀和炉温稳定，使焦炭成熟更加均匀。4延长结焦时间根据焦炭需求和焦炉生产状况进行调节。2007年1#～4#焦炉结焦时间共进行了4次调整,10月开始为18h,10月15日后为18.5h,10月28日后为19h,11月15日后为20h。5#、6#焦炉结焦时间共进行了两次调整,10月28日后为19h,11月15日后为19.5h。根据延长结焦时间其焦炭CRI和CSR数据进行整理分析。可以得出以下结论:(1)随着结焦时间延长,CRI呈下降趋势。当结焦时间从18h提高到20h,CRI从31%降低到28.5%,降低了2.5%。(2)随着结焦时间的延长,焦炭反应后强度CSR呈上升趋势。当结焦时间从18h提高到20h,反应后强度从57%升高到61.5%,上升了4.5%。5效果分析通过采取以上4种措施，焦炭的高温反应性有了明显的提高（见表3）。由表1与表3比较可以看出焦炭的灰分、硫分升高显著，挥发分有所降低，焦炭更加成熟均匀，CRI＜30%、CSR＞60%，达到了炼铁的要求。由于山西主焦煤灰分平均为10.7，硫分平均为1.0，在配合煤中配比增加了25%，导致灰分上升0.44，硫分上升了0.16。表3采取4项措施后焦炭平均质量对比表2007～2008年灰分挥发分硫分CRICSR11月下旬12.891.130.7729.16012月上旬12.951.210.7927.862.812月下旬12.981.000.8027.663.31月上旬13.011.100.7828.362.96结束语在目前备煤和炼焦工艺固定的条件下，炼焦煤的性质仍是决定焦炭质量的惟一重要因素。山西焦煤作为优质主焦煤，对焦炭的热性质发挥着主要作用。山西省强黏煤的配入量增加能够保障焦炭的热性质,山西省强黏煤的合理搭配,既可以保证焦炭的热强度,又能保证焦炭的冷强度,可为高炉冶炼提供更好的骨架支撑作用。通过优化配煤,使各个煤种充分发挥各自的特点,才能生产出低灰、低硫、冷强度高和CRI＜30%、CSR＞60%的优质焦炭。随着资源的紧缺，加上山西焦煤本身的高灰、高硫，促使焦炭灰分、硫分升高。在目前洗精煤的采购都异常艰难的情况下,今后要想提高焦炭强度,只靠增加优质炼焦煤配比是不现实的,必须采用炼焦配煤新技术。炼焦煤捣固、配型煤、选择粉碎、煤干燥、煤水分控制、煤干燥风选压块、干法熄焦等配煤炼焦新工艺,都可以作为提高焦炭质量的技术措施。[参考文献][1]姚昭章.炼焦学[M].北京：冶金工业出版社.[2]周师庸，赵俊国.炼焦煤性质与高炉焦炭质量[M].北京：冶金工业出