高硫煤配煤煉焦的生產(chǎn)實踐

姚繼峰，楊永利，康永建

（陜西陜焦化工有限公司，陜西 富平711712）

隨著煉鐵高爐大型化的不斷發(fā)展，鋼鐵企業(yè)對焦炭質(zhì)量的要求也有所改變，2018年實施的冶金焦炭質(zhì)量標準[1]中，考慮到國內(nèi)煤質(zhì)的現(xiàn)實情況，國家對各等級冶金焦炭硫分St，d指標上調(diào)了0.10個百分點，對一級、二級冶金焦炭反應后強度（CSR）指標上調(diào)了5個百分點。焦炭硫指標的放寬和熱強度指標的提高，使得各煉焦企業(yè)配煤結(jié)構(gòu)隨之變動，結(jié)焦性能好的高硫煤在配煤煉焦降本中的作用隨之提高。在此種情況下，國內(nèi)諸多煉焦企業(yè)加大了對高硫煤配煤煉焦的研發(fā)力度和應用，有效降低了煉焦生產(chǎn)成本。陜西陜焦化工有限公司（簡稱陜焦公司）以周邊低硫低灰氣煤、瘦煤作為基礎(chǔ)，配合山西等地區(qū)中硫焦煤、1/3焦煤、低硫肥煤進行配煤煉焦，噸焦配煤成本較山西等地區(qū)明顯偏高，為了充分發(fā)揮周邊低硫低灰氣煤運距較近的優(yōu)勢，陜焦公司引入了山西某地區(qū)價格較低的高硫焦煤，實現(xiàn)了該高硫焦煤的大比例配入，有效降低了配煤成本。本文介紹了山西某地區(qū)高硫焦煤在陜焦公司的煉焦應用實踐和降低成本控制效果，可為其他企業(yè)采用高硫煤進行配煤煉焦提供借鑒。

1 試驗用高硫煤煤質(zhì)分析

陜焦公司在對多種高硫、高灰煤的煉焦應用研究中發(fā)現(xiàn)，山西某地區(qū)高硫焦煤結(jié)焦性良好，但因其自身硫分較高，在煉焦中未被廣泛使用，因此價格較低。對該煤進行了理化指標分析（多次試驗均值），結(jié)果見表1。由表1可知，該煤硫分較高，達到3.61%，屬于典型高硫煤；揮發(fā)分25.72%，變質(zhì)程度適中；黏結(jié)指數(shù)98，屬于強黏結(jié)煉焦用煤，有利于焦炭冷、熱強度的改善。

表1 理化指標分析

對該煤進行膠質(zhì)層厚度分析，結(jié)果見表2。由表2可知，該煤的最大膠質(zhì)層厚度為24 mm，膠質(zhì)層曲線類型為山型，且該煤的膠質(zhì)體數(shù)量比一般焦煤多，說明該煤的結(jié)焦性應該較好。

表2 膠質(zhì)層厚度分析

對該煤進行奧亞膨脹度分析，結(jié)果見表3。由表3可知，該煤塑性范圍較寬，達到了101℃，且膨脹性較好，配合煉焦時有利于入爐煤的熔融和黏結(jié)。

表3 奧亞膨脹度分析

該煤的煤鏡質(zhì)體隨機反射率分布圖見圖1。由圖1可知，該煤為簡單無凹口混煤，反射率區(qū)段主要分布在1.13～1.53，在肥煤區(qū)間有一定分布，是典型的焦煤，且煤質(zhì)較為單一。

圖1 煤鏡質(zhì)體隨機反射率分布圖

煤灰成分分析見表4。由表4可知，該煤灰成分中堿性金屬含量相對較低，通過計算強度指數(shù)MBI（MBI=[ω（Fe2O3）+ω（MgO）+ω（CaO）+ω（Na2O）+ω（K2O）]/[ω（Al2O3）+ω(SiO2)]）為0.062，根據(jù)多法斯科對煤灰成分與焦炭熱強度關(guān)系的研究結(jié)論，判斷本實驗用煤煤灰成分對焦炭熱強度的影響不大。

表4 煤灰成分分析（質(zhì)量分數(shù)）%

2 小焦爐煉焦試驗

2.1 單種煤煉焦試驗

對山西某地區(qū)高硫煤進行40 kg小焦爐單種煤煉焦試驗，結(jié)果見表5。

表5 單種煤煉焦試驗結(jié)果%

由表5可知，該煤在單種煤煉焦時，所得焦炭熱強度較好，硫分較低，說明采用該煤單獨煉焦時，殘留在焦炭中的硫分相對較小。

2.2 小焦爐配煤煉焦試驗

依據(jù)該煤的煤質(zhì)分析和單種煤煉焦試驗結(jié)果可知，該試驗用高硫煤具有焦煤的煉焦特性，熱強度好且高于目前生產(chǎn)正在使用的焦煤熱強度。因此決定，小焦爐試驗以目前生產(chǎn)配合煤配比（方案1）為基礎(chǔ)，用此高硫焦煤代替原焦煤，且焦煤用量質(zhì)量分數(shù)減少4個百分點，原2#1/3焦煤改為1#1/3焦煤，用量質(zhì)量分數(shù)增加4個百分點，其他煤配比不變，以此配比（方案2）在小焦爐上試驗。小焦爐試驗用煤煤樣指標及配煤方案對比見表6、表7。

表6 試驗用煤煤樣指標

表7 配煤方案對比%

由表6、表7可知，方案2在配入質(zhì)量分數(shù)7%該高硫焦煤后，為了調(diào)節(jié)配合煤硫分，配入低硫1#1/3焦煤，配合煤硫分有微小的上升，由0.82%上升到0.83%。經(jīng)核算，與原配煤比相比，入爐煤的其他指標如灰分、揮發(fā)分、G值、Y值有微小變化，但都在可控范圍內(nèi)，并且兩種配煤方案下小焦爐生產(chǎn)出來的焦炭中的硫分基本不變，CRI和CSR基本持平。

原焦煤價格1 050元/t，1#1/3焦煤價格1 100元/t，2#1/3焦煤價格1 050元/t，高硫焦煤價格750元/t，通過價格核算：（750×0.07+1 100×0.18）-（1 050×0.11+1 050×0.14）=-12元，方案2比方案1噸配合煤成本平均下降12元。

3 生產(chǎn)實踐

在40 kg小焦爐試驗成功的前提下，將配煤方案2微調(diào)優(yōu)化，在4.3 m及5.5 m搗固焦爐進行實際生產(chǎn)應用，大焦爐生產(chǎn)配用高硫焦煤比例及所得焦炭質(zhì)量指標見表8。

表8 大焦爐生產(chǎn)配用高硫焦煤比例及焦炭質(zhì)量指標

由表8可知，在投入實際生產(chǎn)應用后，4.3 m焦爐配入質(zhì)量分數(shù)9%高硫焦煤，能夠生產(chǎn)出Ad≤13.0%、St，d≤0.80%、冷、熱強度符合一級標準的準一級焦炭，噸入爐煤成本降低7.1元；5.5 m焦爐配入質(zhì)量分數(shù)7%高硫焦煤，能夠生產(chǎn)出Ad≤13.0%、St，d≤0.75%、冷、熱強度符合一級標準的準一級焦炭，噸入爐煤成本降低4.7元；達到預期降本目標。

在以上高硫焦煤配煤煉焦成功的基礎(chǔ)上，陜焦公司又成功進行了硫分3.8%高硫肥煤及黏結(jié)性差、但灰分和硫分指標更低的某地區(qū)1/3焦煤的配煤煉焦，有力抑制了高硫肥煤硫分高對配合煤硫分的影響。結(jié)合陜焦公司用煤特點，通過自家洗煤場可以降低部分煤種的灰分、硫分，在以上配比基礎(chǔ)上優(yōu)化其他煤種配入，噸入爐煤成本又有所下降。

4 結(jié) 語

4.1 利用高硫焦煤與低硫1#1/3焦煤有效搭配，替代原中硫焦煤與2#1/3焦煤配煤煉焦，可以確保焦炭質(zhì)量不降低。

4.2 焦化企業(yè)在配煤煉焦過程中，結(jié)合本地資源優(yōu)勢和煤種結(jié)構(gòu)，對高硫煤、低硫低灰弱黏結(jié)性煤種配煤煉焦的開發(fā)，成為一個重要的降本措施與趨勢。特別是自帶洗煤廠的焦化企業(yè)，通過替換洗煤煤種，降低其他煤種的灰分、硫分，可以為企業(yè)優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)創(chuàng)造更多降本空間。

4.3 試驗用高硫焦煤在煉焦過程中殘留在焦炭中的硫分相對較小，有利于焦炭硫分控制，但入爐煤需合理搭配，確保焦炭硫分不超標。

4.4 高硫煤開發(fā)要結(jié)合企業(yè)自身條件和焦炭產(chǎn)品對硫分的要求，合理計算與之搭配的低硫煤成本，方可發(fā)揮高硫煤煉焦優(yōu)勢。