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鞍钢鱿鱼圈7m焦炉焦炭质量的评述

作者:1 发布时间:1970-01-01 文字大小:【大】【中】【小】
王明国 赵恒波 郑晓雷 衣  鹏(鞍钢股份鱿鱼圈钢铁分公司炼焦部,营口115007)
 
    鞍钢鱿鱼圈钢铁分公司(简称鞍钢鱿鱼圈)7m焦炉是国内首座开工建设的大型化焦炉,采用JNX-7-2型4×52孔复热式焦炉,设计结焦时间为19h,单孔装煤量为40t(湿煤),生产能力为255万t/a。投产初期,因煤源差异及操作不熟练等原因,焦炭抗碎强度与耐磨强度的波动大,且无规律,质量控制比较困难。经过不断调整,最终实现了焦炭质量的稳定,确保了炼铁厂4 000m3大高炉的稳定运行。
 
1   配合煤的优化与煤源管理
1.1  配入优质主焦煤
    根据焦、肥煤在炼焦过程中改善焦炭质量的重要作用,在正常生产的同时,不断优化配煤方案,先后14次调整配煤比,寻求适合7m焦炉生产的最佳配比方案(表1),从而使焦炭质量有了稳步提高。
 
表1    7m焦炉配煤比的优化调整(%)
时间
焦煤1
焦煤2
肥煤1
肥煤2
1/3焦煤
瘦煤
低质煤
20080418
24
14
14
10
30
8
 
20080525
20
20
14
13
28
5
 
20080531
20
20
14
13
23
10
 
20080622
20
25
13
12
20
10
 
20080625
20
25
13
9
20
13
 
20080711
15
25
14
13
23
10
 
20080830
25
15
14
13
23
10
 
20080908
20
20
14
13
23
10
 
20081002
20
25
14
13
18
10
 
20081101
20
15
14
13
18
10
10
20081116
20
25
14
13
18
10
 
20081212
20
15
14
13
18
10
10
20081227
20
20
14
13
23
10
 
20090101
23
22
14
13
18
10
 
 
1.2  加强原料煤的管理
    外购洗精煤通过海运和陆运两种方式到达,海运煤运至营口港,由海运翻车机翻入洗精煤料系相应货位。陆运精煤以火车运达陆运翻车机,由翻车机卸入相应货位。来煤质量管理由开工初期从港口到料场的多头管理改为全部由炼焦部独自专业管理,有效遏制了煤混质的情况。
    原料场分A、B、C 3个料系贮煤,每个料系分7个垛位(气煤、肥煤1组、肥煤2组、焦煤1组、焦煤2组、瘦煤、1/3焦煤),每个垛位可存煤1.3~1.4万吨。由于原料场存煤垛位较多(共21个),且各垛位所存洗精煤的煤种、产地、指标差异较大,因此,保证来煤卸料过程中不发生混料,确保取用的煤种能准确地运到斗槽是精细配煤、稳定焦炭质量的关键。
1.3  控制配合煤的质量
    配合煤质量的好坏直接影响焦炭的质量。首先,加强配煤斗槽与原料场来煤的联系,保障来煤信息传递的畅通、准确,防止由于上煤错误造成混煤事故。其次,稳定配煤核子秤系统的操作,根据化检结果,计算对照配合煤前后合格率,抽查配煤准确度,定期对核子秤进行校正,保证核子秤的准确性,以保障配煤的质量。第三,加强配煤粉碎机的操作,做好粉碎细度的自检,根据煤样结果及时对粉碎机进行调整,以保障配合煤的粉碎细度。
    建立备煤煤样化检验结果数据库,每天对煤样质量化检结果、大堆抽检取样结果的数据进行录入统计,并建立煤质量日统计、周分析、月总结的制度,对配合煤及每个单种煤的指标,如灰分、硫分、挥发分的变化进行控制。
1.4  均匀配入焦油渣
    焦油渣是粘稠状废渣,主要成分有煤尘、焦粉、沥青粉、炭化室顶部热解产生的游离碳,及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质、焦油和沥青的聚合物等含碳物质。渣内固定碳含量约60%, 挥发分含量约33%、灰分约4%、硫含量约1.6%。
    焦油渣回配工艺是将备煤粉碎后的配合煤与焦油渣按一定的比例配合,搅拌混合后再送入煤塔进行炼焦。在结焦过程中不会对炉体造成大的危害,焦油渣所含灰分、硫分也较低,在一定比例下也不会对焦炭的灰分、硫分产生影响,反而能增加装炉煤的粘结性,使焦炭的抗碎强度M40增加,耐磨强度M10降低,为提高焦炭质量起到了辅助作用。
    鞍钢鱿鱼圈对每天产生的焦油渣进行回配,既解决了焦化厂焦油渣积压带来的环境污染问题,又节省了煤源,达到了能源二次利用的目的,为焦化厂提供了一条降本增效的途径。
 
2    7m焦炉有利于焦炭质量的改善
2.1  7m焦炉的技术参数
    7m大容积焦炉的基础数据见表2。由于7m焦炉在废气循环系统、蓄热室、炭化室、燃烧室结构及高向、长向加热技术有着独到的特点,为焦炭质量的稳定提高起到了至关重要的作用。
表2    7m焦炉工艺和炉体的主要参数
焦炉的主要工艺参数
焦炉的主要炉体参数
项目
数据
名称
数值,mm
炭化室有效容积m/孔
48
炭化室全长
16960
炭化室装干煤量,t
36
炭化室有效长
16100
焦炉周期时间, h
19
炭化室全高
6980
焦炉年工作日数,d
365
炭化室有效高
6630
焦炉紧张操作系数
1.07
炭化室平均宽
450
装炉煤水分, %
10
炭化室锥度
50
煤气产率, m3/t干煤
320
炭化室中心距
1400
成焦率, %
76.25(含焦粉)
75(不含焦粉)
立火道中心距
480
加热水平
1050
 
2.2  强化装入煤堆密度的操作技能
    7m焦炉在炭化室容积及装煤时的落差上均高于国内普通的6m焦炉,依据设计值,6m焦炉的堆密度为0.727t/m3, 7m焦炉的堆密度为0.75t/m3。开工以来,岗位工人的操作技能不断提高,装煤堆密度稳定增加,煤颗粒在软化熔融阶段的结合紧密,活性组分和惰性组分界面的结合更好,焦炭的冷态强度(M40和M10)相应提高。
    7m焦炉在开工初期,由于各机车运行尚不稳定,装煤车司机对新型机车的性能不熟,造成炭化室装煤不满、缺角等现象,致使装煤堆密度较低。通过加强员工岗位技能培训及不断对四大车性能进行摸索调整,在装平煤操作中,严格遵循装满、平通、均匀的原则,控制单孔装煤量稳定在40t左右,避免了各炭化室装煤量不均匀所导致的焦炭成熟度不同、炉温的均匀性差及炉顶空间温度过高、焦炭过火、推焦困难等问题。
    通过与大连重工合作,实现了推焦自动记录,推焦计划自动编排和焦炉炉号自动识别功能,使焦炉的操作状况实现了24h监控,及时准确地了解焦炉的实际操作情况,使焦炉装煤堆密度达到了设计水平,详见表4。
 
表4  装入煤量、挥发分及堆密度的统计表
日期
装(湿)煤量
t/孔
堆密度(干煤)
t/m3
挥发分
M40
%
M10
%
200804
37.2
0.70
1.25
87.0
7.7
200805
37.8
0.71
1.09
84.4
8.0
200806
38.2
0.72
1.33
80.5
8.5
200807
37.9
0.71
1.30
83.0
7.8
200808
38.5
0.72
1.12
84.4
7.1
200809
38.7
0.73
1.10
84.2
7.8
200810
38.9
0.73
1.08
85.0
7.4
200811
38.6
0.72
1.06
84.9
7.4
200812
39.4
0.74
1.11
86.3
7.3
200901
40.0
0.75
1.09
87.3
6.9
200902
40.0
0.75
1.08
88.0
6.7
 
2.3  控制焦炭成熟度
    开工以来,根据7m焦炉特点,制定稳定及适宜的加热制度,并加强对焦炉操作的管理,稳定炉温,保证炉顶空间温度,确保焦炭的均匀成熟。在焦炉调火方面,尽量将标准温度调节均匀,及时消除高温、低温号,在确保焦炭均匀成熟的情况下,优化加热制度,在高炉煤气和焦炉煤气更换频繁的时期,密切关注炉温,及时对炉温进行调整。
    焦炭的挥发分是反映焦炭成熟度的重要标志,7m焦炉从开工起,重视焦炭挥发分的管理,不断调整加热制度,对砌体中窜漏的部位进行抹补,消除了冒烟冒火现象,并使焦炭挥发分稳定在1.0%~1.1%,保证了焦炭的稳定成熟。
    SPC等数理统计方法及管理工具的应用是提高焦炭质量的手段。应用MINTAB软件及SPC统计技术,对焦炭质量进行了统计分析,依据数据分析结果,指导生产。现焦炭硫分的Ppk(过程性能指数)已达到0.97,灰分的Ppk=2.13, M40 的Ppk=2.15,均达到较高水平,见图1~图3及表5。
 
图1   2009年1月焦炭M40 的过程能力图
 
 
图2   2009年1月焦炭灰分的过程能力图
 
 
图3     2009年1月焦炭硫分的过程能力图
 
表5    200804~200902焦炭质量的统计结果
日期
结焦时间,h
灰分
硫分
M40
M10
CRI
CSR
灰分
Ppk
硫分
Ppk
M40
Ppk
200804
44
12.66
0.68
87.0
7.7
33.5
48.4
200805
28
12.39
0.73
84.4
8.1
31.5
53.7
0.63
.061
0.09
200806
24
12.81
0.76
80.5
8.5
31.4
55.1
0.46
0.41
0.13
200807
26
12.67
0.71
83.0
7.8
32.4
52.2
0.26
0.53
0.13
200808
26
12.14
0.66
84.4
7.1
29.4
58.2
1.12
1.16
0.65
200809
24
12.48
0.74
84.1
7.8
33.2
53.3
0.69
0.53
0.44
200810
24
12.41
0.70
85.0
7.4
28.5
58.8
0.83
0.65
0.63
200811
23
12.38
0.68
84.9
7.4
27.0
59.5
0.86
0.73
0.74
200812
22
12.27
0.67
86.4
7.3
25.0
61.2
0.81
1.17
1.07
200901
24
11.87
0.70
87.3
6.9
23.6
64.5
2.13
2.15
0.97
200902
26
12.32
0.65
88.0
6.7
23.0
65.5
0.85
0.91
1.91
 
3   干熄焦的稳定运行
    鞍钢鱿鱼圈7m焦炉配套2×160t/h的干熄焦装置,与湿法熄焦相比,干熄焦炭的M40提高3~4个百分点,M10改善0.3~0.5个百分点。干熄焦炭可降低高炉焦比,有利于高炉炉况顺行和提高高炉的生产能力,对采用富氧喷吹技术的大型高炉效果更加显著。国际上公认,大型高炉采用干熄焦炭可降低焦比2%,提高高炉生产能力1%;干熄焦技术还可在焦炭质量相同的情况下,减少强粘结性焦煤和肥煤的配入量,降低炼焦成本。
    鞍钢鱿鱼圈7m焦炉干熄焦开工初期,为满足4000m3大高炉对焦炭的质量要求,保障高炉开工顺畅,克服了大型干熄焦操作经验不足,人员操作水平参差不齐及设备处于磨合期等不利因素。1号干熄焦装置于2008年8月29日开工至2008年11月5日焦炭全部实现干熄。2号干熄焦装置于2008年11月17日开工,不足半个月顺利实现全部干熄。干熄焦炭的M40为86.1%,湿熄焦炭的M40为83.2%,干熄焦炭的M40比湿熄焦高2.9%,见表6。2009年1~2月的炼铁指标统计见表7。
 
表6   干熄焦开工进程一览表
时间
干熄焦装置
熄焦方式
干熄率,%
20080829
1号
开工,三湿一干
25
20081001
1号
两湿一干
33
20081006
1号
一干一湿
50
20081008
1号
两干一湿
66
20081010
1号
三干一湿
75
20081012
1号
四干一湿
80
20081016
1号
五干一湿
83
20081105
1号
全干
100
20081117
2号
开工,两干一湿
50
20081201
2号
全干
100
表7    2009年1~2月炼铁指标的统计结果
时间
产量,t
系数,%
焦比,kg/t
煤比,kg/t
综合焦比,kg/t
200901
8664
2.145
324
148
480
200902
9442
2.347
307
184
480
 
4   结束语
    鞍钢鱿鱼圈工程投产后,7m焦炉焦炭的各项质量指标优异,很好地满足了4000m3大容积高炉的生产需求。该焦炉的成功投产,在国内焦化企业史上无论是在设计还是生产运行中都创造了成功范例。