2010第四届焦化年会论文集 (25)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 151 太钢 炉配套干熄焦工艺配煤结构 研究 齐洪涛 太原钢铁（集团）公司技术中心 【 摘 要 】 为了扩大 炼焦 煤资源选择范围，保证太钢 2 炉投产后生产和焦炭质量的稳定，结合干熄焦装置的投产，在实验室进行了单种煤和配煤方案的优化研究，并对低水分熄焦和干熄焦的焦炭强度进行对比实验，优选出单种煤和系列配煤方案供生产实际选择 采用 。 【 关键词 】 炉 低水分熄焦 干熄焦 焦炭强度 太钢 焦化厂 1 炉于 2006 年 8 月投产， 采用低水分（ 焦工艺。该 焦炉投产前， 公司专门立项对 该 焦炉的配煤结构进行了研究，保证了 焦炉投产后生产的焦炭质量全面 达到 4350 特大型高炉的要求。 2007 年底 ， 2 炉投入生产，配套的干熄焦装置于 2008 年 5 月底投入使用，两座 样就形成了焦化两座 炉配套干熄焦工艺生产的焦炭供炼铁高炉使用的生产局面 （低水分熄焦装置备用） 。 已投产的 1 炉所采用的配煤结构比较稳定，但对某些 地区煤的依赖性较大。 2 炉与干熄焦装置 投产后，为增配 弱粘结煤提供了条件，但现用强粘结煤的用量将扩大 ， 会导致煤资源紧 张和配煤成本升高。 针对这些状况，进行了 炉配套干熄焦工艺配煤结构研究，主要目的是扩大煤资源选择范围，降低配煤成本，稳定焦炭质量，保证 4350 高炉的正常、稳定生产。 质检验 本项目的实验研究与辽宁科技大学合作，在辽宁科技大学 煤焦 实验室进行实验研究部分，学校为本次实验专门 设计 制造了实验室干熄焦装置。 样采集 实验煤样分为 炉用煤、 炉用煤和新开发的煤资源三部分 16 个煤样。厂里现用煤种均在厂里来煤卸车时采样，新煤种实地 大煤堆采样，试样具有代表性。 样煤 种分析 单种煤的煤质分析包括常规分析与煤岩分析 ，常规分析包括 工业分析、全硫分析、粘结指数 、 胶质层指数 和奥亚膨胀度，煤岩分析包括镜质组反射率和煤岩组分测定等项目。通过测定煤样的镜质组反射率，发现新选煤样中有两个为复杂混煤，为了保证焦炭质量的稳定，将这两个煤样剔除 不参与实验研究 。 表 1 单种煤常规分析数据 煤种 d/% G Y/ 35 2 1 3 33 4 2 5 19 6# 收缩 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 152 表 2 单种煤样反射率测定结果 煤样名称 R 标准方差， S 编码 类型 1 单一煤层煤 2 简单混煤 3 单一煤层煤 4 简单混煤 5 简单混煤 6 简单混煤 7 简单混煤 8 简单混煤 9 单一煤层煤 10 简单混煤 11 单一煤层煤 12 简单混煤 7# 08 8# 8 9# 2 10# 01 11# - 仅收缩 12# 4 13# 8 14# 0 15# 8 16# 收缩 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 153 13 单一煤层煤 14 复杂混煤 15 复杂混煤 16 简单混煤 说明：煤样编号 1 6为 炉用煤， 7# 11#为 炉用煤， 12 16为新选煤样。 种煤质量评价 通过分析单种煤煤质数据，可以对实验煤样的质量得出如下结论： 焦炉所用的 1和 3肥煤灰分、硫分适中，粘结指数和胶质层厚度都符合肥煤标准 ，但镜质组平均最大反射率偏高，说明这两种肥煤粘结性能 一般，但结焦性能优良。 炉用的 7煤为典型的肥煤，粘结性能较好，但结焦性能一般。新选的 14肥煤为复杂混煤，剔除不参与实验研究，不作评价。 焦炉用的 2焦煤灰分偏高，但硫分较低，粘结指数和胶质层厚度适中，但镜质组平均最大反射率偏高，煤质偏瘦； 4焦煤灰分、硫分较低，其它各项指标都为典型的焦煤指标，煤质较好； 而 、 9焦煤各项指标显示为典型的焦煤； 新选的 12焦煤 灰分和硫分 偏高 ，从常规煤质指标看属于 25 号焦煤，从反射率上看， 为瘦焦煤， 煤质一般。 个 1/3 焦煤试样分析数据显示为典型的 1/3 焦煤，粘结性能和结焦性能都较好。 个瘦煤试样都为贫瘦煤，但硫分较低，性质基本一致，可以 互相替代 使用 。在配煤中，可以起到降低焦炭硫分的有利作用。 煤方案制定原则 根据现场采集的各单种煤的性质，实验确定了 14 种配煤方案，这些方案的制订主要考虑了如下原则： 1 炉用煤为基础煤种； 量选用 炉使用的炼焦煤； 煤不参与 配煤 ； 可能条件下降低 1焦炉配比较高 煤的比例； 量多用大矿煤； 合考虑多方因素降低焦炭成本。 表 3 配煤实验方案 /% 煤种 方案 焦煤 1/3 焦煤 肥煤 瘦煤 气煤 4 9 2 12 8 13 5 10 7 3 1 6 16 11 1 17 32 13 27 11 2 23 28 13 25 11 3 17 35 13 27 8 4 18 9 35 27 11 5 25 12 13 25 15 10 6 19 7 23 10 6 11 11 8 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 154 1、 2和 3配煤方案为低水 分熄焦状态下， 1 炉投产后采用的配比方案，在本次实验中作为基准配比。 其它配煤方案设计的基本思路是：根据单种煤分析结果，用 炉用煤种和新选煤种 部分或全部 替代基准方案的煤种，扩大煤资源选择范围，提高瘦煤比例，增加气煤配比。 表 4 配合煤常规分析数据 由表可见，各方案配合煤的干燥无灰基挥发分在 间，配煤灰分最高为 硫分最高 最低 从配合煤的黏结性能看，各方案的 G 值均在 间，胶质层指数为 合煤所有 b 值都在焦煤的范围内。这些配煤性质与 1 炉的配合7 12 7 18 5 10 5 5 10 10 10 8 12 7 18 13 5 7 10 10 10 9 20 7 5 8 8 15 12 5 5 15 10 12 15 5 8 8 15 12 5 5 15 11 12 7 5 16 8 15 12 5 5 15 12 15 10 5 7 10 5 8 15 7 5 5 8 13 19 7 21 5 5 6 11 11 10 5 14 21 19 9 5 6 10 10 12 8 配煤方案 d/% G Y/ 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 155 煤性质均在同一数量级内。 下图为几个较为典型的 配合煤的镜质组反射率分布 图： 图 1 配煤方案 2 的镜质组反射率分布 %反 射率Rm a x=1 . 3 8 8图 2 配煤方案 8 的镜质组反射率分布 %反 射率 X=1 . 3 6 3图 3 配煤方案 10 的镜质组反射率分布 %反 射率 X=1 . 3 8 72010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 156 从配煤方案的反射率分布图看，镜质组反射率都分布在 间，大多数方案反射率在 均不同程度地存在凹口，有些方案在 右有一小的凹口，总体上说各方案的镜 质组反射分布都呈正态分布， 间。反射率分布的峰顶与镜质组的平均最大反射率基本一致。比较这些方案的镜质组反射率的分布情况，方案 8、方案 12 的分布状态比较好，既无凹口 分布范围也集中。 合煤 40炉炼焦实验结果 炭的冷态强度 配合煤 40验 焦炉炼焦 ，分别采用低水分熄焦和干法熄焦， 焦炭的冷态强度 对照 见表 表可见，采用低水分熄焦方式，各方案间焦炭的 异较小，最小者为 最大者为 这种结果很正常，因为在各方案中都考虑了配合 煤有足够的黏结性和结焦性。相比之下，方案 11 和方案 3 的 案 14 的 案 3 焦炭质量 好 ， 说明 1 时所采用的配 煤 比是较优的配比 ， 而方案 14 较差的原因可能是由于气煤的配入。从低水分熄焦焦炭的 案 12、 2、 3 和 8 较好。方案 12的 这是焦炭耐磨强度最好的一组数据。方案 2、 3、 8 的 也属不错的结果。3 与第 14 两个方案 ， 显然，这是由于配入了气煤缘故。 表 5 配合煤 40炉焦炭的冷态强度 采用干法熄焦，配合煤焦炭的 高的如方案 2， 方案，仅提高 百分点；但总体上看， 个百分配煤方案 1 3 4 5 6 10 11 12 13 14 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 157 点左右。从两种熄焦方式的 熄焦的 改善效果不显 著。 炭的 热 态强度 表 6 焦炭的热态性能、显微强度和结构强度 从两种熄焦方式焦炭的热态性能指标看， 较低的是第 2、 3、 8 和 12 号方案， 较高的是 2、3 和 12 号方案。两 种熄焦方式相比，反应性和反应后强度均有不同程度的改善，反应性最大可改善 应后强度最大可改善 百分点。显微强度和结构强度也和焦炭的热强度一样，干熄焦比低水分熄焦显微强度有改善，但改善幅度较小，甚至有的呈逆反现象。 实验研究自行设计安装的干熄焦系统，经调试运行表明，该系统工艺可行，检测结果可信； 验结果表明，明胜、潞安和石圪节煤均属于贫瘦煤， 在生产中可以互相替代使用。 熄焦与低水分熄焦相比，除化学成分外，焦炭的各项质量指标均有改善趋势，但改善幅 度因原料煤和指标的不同而异， 个