何曉兵 余改順 李獻宏 宋玉巖 焦國輝 楊明

(安陽鋼鐵股份有限公司)

焦炭灰分穩(wěn)定率影響因素分析及應對措施

何曉兵 余改順 李獻宏 宋玉巖 焦國輝 楊明

(安陽鋼鐵股份有限公司)

對影響焦炭灰分穩(wěn)定率的因素進行了分析,并提出了相應的改進措施。通過采取提高灰分穩(wěn)定性較好的來煤比例、提高來煤取樣代表性,灰分實行兩級把關、加強灰分的混勻預控相關措施,使焦炭灰分穩(wěn)定率得到提高。

焦炭灰分 穩(wěn)定率 影響因素分析 應對措施

0 前言

大量的研究和生產(chǎn)實踐表明,焦炭在高爐下部的粉化是造成透氣性和透液性惡化的根源。而焦炭的碳溶反應是焦炭在高爐內(nèi)粉化的主要原因,在影響碳溶反應的諸多因素中,焦炭灰分是一個獨立因素。焦炭灰分對高爐的技術經(jīng)濟指標有著重要的影響,一般焦炭灰分每增加 1%,爐渣量約增加 2%,焦比增加 1.7%～2%,高爐生產(chǎn)能力將降低 2.2%～3%[1]。因焦炭灰分與煉焦精煤的灰分直接相關,因此穩(wěn)定配合煤灰分就成為穩(wěn)定焦炭灰分、提高高爐入爐爐料質量的重要技術措施之一。

1 焦炭灰分穩(wěn)定率概況

由于配合煤灰分在煉焦過程中全部轉入焦炭,一般煉焦的全焦率為 76%左右,因此焦炭灰分約為配合煤灰分的 1.3倍左右。為滿足煉鐵高爐的生產(chǎn)需求,實現(xiàn)公司增鐵增效目標,我廠配合煤灰分指標要求不高于 10.20%,相應可以推斷出焦炭灰分理論值應控制在 13.0%以下。同時為準確描述焦炭灰分的波動情況,提出了焦炭灰分穩(wěn)定率的概念,即介于月均值 ±0.5%區(qū)間內(nèi)的灰分值數(shù)量占全部灰分統(tǒng)計數(shù)量的百分比。受進廠原料煤礦點多、煤質不一等因素影響,2008年焦炭灰分月平均穩(wěn)定率在86%左右,與工藝要求目標 90%存在一定差距。

2 焦炭灰分穩(wěn)定率影響因素分析

2.1 國內(nèi)洗精煤灰分基本狀況

我國的煉焦煤資源中焦煤和肥煤屬高灰難洗煤;高揮發(fā)氣煤、1/3焦煤容易洗選,洗精煤灰分較低。我國經(jīng)過洗選后的精煤灰分指標與當前幾個發(fā)達國家相比存在明顯的差距。其中美國、德國、法國、日本四個國家精煤灰分指標分別為 6.0%、6.5%、7.0%、7.3%,而我國基礎煉焦煤洗后灰分指標一般在10.5%左右,輔助煤種在 7.5～9.5%的水平[2]。

2.2 安鋼煉焦煤灰分現(xiàn)狀

對比不同煉焦企業(yè)的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,國有大礦點煤源相對優(yōu)于小礦點的煤源,灰分較為穩(wěn)定;火車來煤相對好于汽車來煤,灰分波動相對較小。煉焦企業(yè)結合自身情況,盡可能多的增加大礦點煤源是提高其配合煤灰分穩(wěn)定率的有效措施。我公司受市場因素及火車來煤人工倒運效率低等因素影響,汽車來煤比例占 60%～70%以上,小礦點煤源比重較大,如何提高大礦點煤源比重就成為穩(wěn)定配合煤灰分的關鍵。

2.3 煤場分類與粗配工藝

安鋼焦化廠由于煤場相對較小,操作庫容僅能滿足 12天左右的生產(chǎn)需求,來煤礦點每月多達 40個左右,因此采用了按質分類堆放的原則:對結焦性、粘結性相近的單種煤進行分類堆取。根據(jù)來煤情況和多年的生產(chǎn)經(jīng)驗,將進場煤分為四大類八個煤種進行堆放。四大類:JM(焦煤)、FM(肥煤)、S M(瘦煤)、1/3JM(1/3焦煤);其中將 JM又分為 JM-1(一類焦煤 )、JM-2(二類焦煤 )和 JM-3(三類焦煤),將 FM分為 FM-1(一類肥煤)和 FM-2(二類肥煤),將 1/3JM分為 1/3JM-1(一類 1/3焦煤)和1/3JM-2(二類 1/3焦煤),S M(瘦煤),共計 8個煤種。煤場的平面布置如圖 1所示。

圖1 煤場堆煤平面示意圖

這種分類堆放方式的優(yōu)點是:保證了焦炭強度指標的穩(wěn)定;實現(xiàn)了一定程度上的精細化配比,提高了煤場的利用效率。缺點是除焦炭強度以外其它指標控制力相對不足,例如灰分、硫分等指標。以灰分為例,2008年前后單月 ±0.5%的穩(wěn)定率僅為 85%左右[3]。

3 提高焦炭灰分穩(wěn)定率的措施

3.1 提高灰分穩(wěn)定性較好的來煤比例

火車來煤對灰分穩(wěn)定可起到較好的平衡作用,為提高火車來煤比例我們通過加強兩級調度系統(tǒng)之間的協(xié)調溝通,形成了一個全面、有力的約束機制,避免了多重指揮,重復管理現(xiàn)象;同時壓縮輔助作業(yè)及非作業(yè)時間,提高翻車機作業(yè)時間;并依據(jù)季節(jié)的特點,及時調整卸車方案,使翻車機月均卸車量由不足一萬節(jié)達到一萬兩千節(jié)以上,月翻車機卸車比例提高了 3.3%。

合理優(yōu)化卸車方式,減少煤在倒運過程中的灰分影響因素,盡力保證火車來煤不出現(xiàn)“落地”現(xiàn)象,即使在不得不人工卸火車時,也將煉焦煤卸車道線開辟為專用線,將灰分差異較大的噴吹煤、燒結煤設置在其它位置卸車,特別注意與礦粉卸車道線分開。

通過上述措施,火車來煤比重大幅增加,由2008年上半年 40%左右上升到 2010年 55%左右,即增加了灰分穩(wěn)定的優(yōu)質煤源,同時也減少了倒運過程中造成灰分波動的不可控因素。

3.2 提高煤取樣代表性,灰分實行兩級把關

為加強焦炭灰分穩(wěn)定性的控制,加強了煤灰分取樣代表性的工作。主要措施:一是對進廠煤采用機械化自動取樣裝置:對汽車來煤、火車來煤均實行車車取樣。自動取樣桿由電腦控制,其插入深度、點位均由電腦自動隨機設定,大大改善了人工取樣勞動強度大、代表性差的問題。每車煤樣混勻縮分后形成大樣送實驗室檢測;二是在入系統(tǒng)皮帶線上設置自動取樣裝置,對進入生產(chǎn)系統(tǒng)及煤場每一批次煤進行取樣,由生產(chǎn)化驗室化驗灰分,對灰分進行預知、預判、預處理。

對進廠煤灰分實行兩級把關,主要措施是:一是對來煤進行快灰分析,超標車輛予以退車處理。雖然其檢測精確度無法達到國標檢測灰分的準確度,但作為進廠煤初步把關及生產(chǎn)參考已經(jīng)足夠;二是對Ad結果超標供戶予以一定期限的停煤處理。

在改善進廠煤取制樣技術裝備水平的基礎上,管理措施也及時跟進,提高了進廠煤灰分的控制水平。

3.3 優(yōu)化單種煤分類,加強灰分的混勻預控

煉焦企業(yè)的儲煤場能否實行科學規(guī)范的管理,不僅體現(xiàn)了一個企業(yè)的綜合管理水平而且對于保證和穩(wěn)定配合煤的灰分起著至關重要的作用[4]。

煤場具有來煤粗配、初步混勻的職能,除加強煤場“平鋪直取”操作管理外,還對煤種劃分進行了調整,主要有以下幾點:

1)合理劃分二類、三類焦煤,將二類焦煤最終定位于灰分波動較大但波動水平參差不齊的國有礦混洗焦煤,同時重點加強此煤種的混勻、粗配工作。三類焦煤則定位于灰分較穩(wěn)定,但結焦性能波動較大的地方混洗焦煤。

2)嚴格控制輔助煤種的灰分水平。實現(xiàn)輔助煤種的國有礦供給,并控制來煤的均衡到達。此外,還要求煤場管理人員依據(jù)進廠煤 Ad對煤垛的灰分水平加大關注力度,對進入配煤罐的煤灰分及時、準確預判,對于灰分有超過控制值的煤種及時根據(jù)小焦爐實驗數(shù)據(jù),按照結焦性能相近的原則,選擇灰分較低 (或較高)的煤混配,防止灰分波動。

4 效果分析

2008年～2010年上半年全廠焦炭灰分穩(wěn)定率統(tǒng)計見表 1。

表1 2008年～2010年上半年全廠焦炭灰分穩(wěn)定率統(tǒng)計

自 2009年以來通過上述 措施的實施對配合煤灰分和焦炭灰分的改善起到了積極的作用,經(jīng)過對近三年來焦炭灰分穩(wěn)定率統(tǒng)計分析,月均灰分穩(wěn)定率由2008年 86%左右提高到目前的 90%之上,達到了工藝控制目標,改善效果明顯。

5 結語

焦炭灰分的穩(wěn)定是涉及原料源頭控制、進廠質量把關、生產(chǎn)控制的系統(tǒng)工程。安鋼焦化廠通過管理措施的改進、煤場合理分類、加強重點工序控制、提高煤灰分取制樣準備水平與化驗頻率,實施焦炭灰分預判、預處理等措施,有效的提高了焦炭灰分穩(wěn)定率,使焦炭質量管理邁上了一個新臺階。

[1] 蘇宜春.煉焦工藝學.北京:冶金工業(yè)出版社,2004:9.

[2] 于振東.焦爐生產(chǎn)技術.沈陽:遼寧科學技術出版社,2002:24.

[3] 劉志鋼,李獻宏.焦化煤場運行分析與探討.河南冶金,2009,17(1):23-25.

[4] 趙業(yè)明.備煤工藝與設備.北京:化學工業(yè)出版社,2005:50-51.

ANALYSIS ON INFLUENC ING FACTORS OF COKE ASH STABIL ITY AND RELEVANTMEASURES

He Xiaobing Yu Gaishun Li Xianhong Song Yuyan Jiao Guohui YangMing

(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

The paper stated coke ash stability,analyzed its influencing factors and gave the relevant improving measures.Through applying relevant technologicalmeasures including the improvement of proportion of coalwith better ash stability,the improvement of representativeness of coal sample,two-stage inspection of ash,intensification of ash mixing,pre-control of relevantmeasures,the coke ash stability has got obviously increased.

coke ash stability analysis of influencing factors relevantmeasures

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2010—5—31