馬鋼新區(qū)7.63 m焦爐配套干熄焦存在的問題及其對策

汪德才，孫晴亮(馬鋼股份公司煤焦化公司　安徽馬鞍山　243021)

馬鋼新區(qū)7.63 m焦爐配套干熄焦存在的問題及其對策

汪德才，孫晴亮(馬鋼股份公司煤焦化公司安徽馬鞍山243021)

摘要：干法熄焦的焦炭質(zhì)量指標優(yōu)于濕法熄焦的焦炭，通過增建干熄焦，提高焦炭干熄率對實現(xiàn)馬鋼新區(qū)大高爐穩(wěn)定生產(chǎn)意義重大，且具有明顯的經(jīng)濟和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：焦爐；高爐；干熄焦；濕熄焦

1現(xiàn)狀及問題

馬鋼新區(qū)目前有兩座7.63 m焦爐，年產(chǎn)焦炭約210萬t,并配有兩座130 t/h處理量的干熄爐，正常情況下的干熄率在95%左右(不考慮定修、中修)。受干熄焦中修周期影響，每年要安排一座干熄爐中修，時間約40天左右，在此期間的干熄率只能達到48%左右。另外，每年需安排干熄焦公共系統(tǒng)檢修1-2次，每次24-48小時，檢修期間生產(chǎn)濕焦?？紤]中修、定修等影響，馬鋼新區(qū)的綜合干熄率約為93%左右，也就是說每年有約15萬t濕焦產(chǎn)生。

馬鋼新區(qū)的焦炭全部供應(yīng)兩座4300 m3大高爐，約占其焦炭使用比例的75%左右，其余部分由老區(qū)6 m焦爐的干熄焦補充。從多年的生產(chǎn)實踐看，馬鋼4300m3大高爐對干熄焦依賴性特別強，主要表現(xiàn)在兩個方面，一是干熄焦的質(zhì)量明顯優(yōu)于濕熄焦，二是干濕焦轉(zhuǎn)換可能會使高爐爐況變差。

1.1干熄焦、濕熄焦的焦炭質(zhì)量對比

對于高爐而言，最為關(guān)注的是焦炭的冷態(tài)性能、熱態(tài)性能和平均粒級[1][2]，其中冷態(tài)性能包括抗碎強度M40和耐磨強度M10兩項指標，熱態(tài)性能包括反應(yīng)性CRI和反應(yīng)后強度CSR兩項指標。表1對比了同等條件下，馬鋼7.63 m焦爐干熄焦與濕熄焦的主要質(zhì)量指標。

表1　7.63 m焦爐干、濕焦質(zhì)量對比

由表1可知，冷態(tài)性能方面，干熄焦的M40比濕熄焦改善約2個百分點，M10則改善約0.6個百分點；熱態(tài)性能方面，篩分焦中干熄焦的反應(yīng)性比濕熄焦改善了1.3個百分點、反應(yīng)后強度改善1.9個百分點，統(tǒng)焦中干熄焦的反應(yīng)性比濕熄焦改善1.6個百分點、反應(yīng)后強度改善0.9個百分點；平均粒度方面，篩分焦中濕熄焦的平均粒度比干熄焦大1.28個百分點，主要是因為干熄焦的過程的整粒作用使焦炭塊度更為均勻[3]，統(tǒng)焦中二者的差別不明顯。由此可發(fā)現(xiàn)，7.63 m焦爐干熄焦比濕熄焦的質(zhì)量要好，特別是在冷態(tài)強度方面改善顯著。相關(guān)理論研究和實踐經(jīng)驗表明，高爐使用干熄焦時能顯著提升生產(chǎn)負荷、降低燃料消耗，因此盡可能多的生產(chǎn)干熄焦對促進高爐長周期穩(wěn)定運行有積極作用。

1.2干濕轉(zhuǎn)換對高爐的影響

正常情況下，7.63 m焦爐焦炭約占4300 m3大高爐用焦結(jié)構(gòu)的75%，其中干焦占70%、濕焦占5%。干熄焦檢修時，干熄焦產(chǎn)量減少，大高爐就面臨焦碳干濕轉(zhuǎn)換的問題，高爐用焦結(jié)構(gòu)會發(fā)生大的改變，可能會使高爐爐況變差。為此，高爐高爐一般要采取退負荷調(diào)整的方式減弱干濕轉(zhuǎn)換的不利影響，這勢必影響鐵水生產(chǎn)和高爐運行的經(jīng)濟性，同時也會增加焦炭的消耗，造成資源浪費。表2對比了2014年6月份馬鋼新區(qū)4#干熄爐檢修時，高爐焦炭干濕轉(zhuǎn)換前后的主要生產(chǎn)技術(shù)指標。

表2　A#4300m3大高爐焦炭干濕轉(zhuǎn)換前后生產(chǎn)技術(shù)指標對比

由表2可知，6月份干熄焦檢修時，高爐的用焦結(jié)構(gòu)變化較大，其中新區(qū)直供干焦占比37%、落地干焦占比16%，新區(qū)干焦的合計占比為53%，下降了17個百分點，老區(qū)干焦的比例上升了15個百分點，新區(qū)濕焦的比例上升了2個百分點。這種用焦結(jié)構(gòu)存在的主要問題是，老區(qū)干焦是6 m焦爐所產(chǎn)焦炭，本身的質(zhì)量比新區(qū)7.63 m焦爐焦炭的質(zhì)量略差(冷態(tài)強度低約1個百分點)；老區(qū)干焦通過火車倒運到新區(qū)，倒運過程的摔損使焦粉含量上升，造成嚴重的資源浪費；新區(qū)落地干焦是提前備焦的結(jié)果，焦炭的落地及取用也會造成摔損，同時增加倒運費用。

為了應(yīng)對干熄焦檢修，高爐退負荷約0.4 ，焦比平均上升約28 kg/t·Fe、噴煤比平均下降約20 kg/t·Fe，鐵水產(chǎn)量每天減少1萬多t，煉鐵的經(jīng)濟性受到很大影響。

綜上所述，目前馬鋼新區(qū)7.63 m焦爐配套干熄焦存在的問題包括：

1)4#、5#干熄焦已經(jīng)達到生產(chǎn)的最大負荷，無法進一步提升干熄率，考慮檢修等影響，每年生產(chǎn)15萬t的濕焦；

2)4#、5#干熄焦年修、中修時，干焦緊缺與高爐對焦炭需求的矛盾十分突出，焦炭的干濕轉(zhuǎn)換對鐵水產(chǎn)量和煉鐵經(jīng)濟運行影響很大。

為此，經(jīng)過馬鋼公司各單位充分研討，一致認為有必要在新區(qū)再建設(shè)一座干熄焦，力爭實現(xiàn)7.63 m焦爐焦炭全干熄，以滿足高爐生產(chǎn)需求。

2新建一座干熄焦的效益

2.1全干熄產(chǎn)生的增量效益

為保證干熄爐檢修期間高爐爐況穩(wěn)定、順行，需從干焦備料、調(diào)整配煤比、延長結(jié)焦時間、高爐退負荷進行干濕轉(zhuǎn)換等幾方面做出相應(yīng)調(diào)整，造成成本上升。新建干熄焦后，相關(guān)問題得到緩解，對成本下降有積極作用，相關(guān)效益核算如下：

(1)焦炭產(chǎn)量和焦爐煤氣消耗方面

為保證檢修期間濕焦質(zhì)量能滿足高爐生產(chǎn)需要，焦爐結(jié)焦延長，焦炭產(chǎn)量減少造成成本上升178.4萬元。

因焦爐結(jié)焦時間延長，焦爐熱工效率下降，煤氣消耗成本上升54.3萬元。

(2)配合煤成本方面

為提升檢修期間的焦炭質(zhì)量，需調(diào)整配比造成成本上升208.7萬元 。

(3)干熄焦發(fā)電和電耗方面

干熄焦檢修期間干熄焦發(fā)電量減少，扣除干熄焦系統(tǒng)停止運行減少電耗后成本上升344萬元。

(4)鐵廠風(fēng)量、氧量降低，產(chǎn)量損失

干熄焦檢修期間，高爐進行干濕轉(zhuǎn)換，產(chǎn)量損失導(dǎo)致成本上升330.8萬元。

(5)鐵廠減輕焦炭負荷，毛焦比上升，燃料成本增加

入爐焦比上升造成燃料成本增加值，扣除煤比下降造成燃料成本降低后燃料成本增加值1468萬元。

(6)焦炭倒運運輸費用上升

為保證干熄爐檢修期間高爐能夠保持穩(wěn)定、順行，前期需儲存落地干焦，為保證高爐的焦炭供應(yīng)，還需汽車運輸干焦，增加運費71.7萬元。

(7)熱電及鋼軋系統(tǒng)影響

干熄焦檢修期間，焦爐煤氣供應(yīng)緊張，熱電CCPP機組減少發(fā)電扣除燃料成本后成本上升565.9萬元。

熱軋、石灰窯生產(chǎn)因限煤氣的影響未做成本影響計算。

(8)干濕焦轉(zhuǎn)換對高爐當(dāng)期成本影響

高爐干濕焦轉(zhuǎn)換期間當(dāng)期鐵水產(chǎn)量損失、燃料成本上升1878.07萬元。同時增加汽車倒運費用55.68萬元。

綜上，本項目新建干熄焦設(shè)施與原有2套干熄焦設(shè)施同時生產(chǎn)，實現(xiàn)全干熄后每年可節(jié)省成本5156萬元。

2.2效益評價結(jié)論

從以上計算結(jié)果可以看出，本項目建成投產(chǎn)后，其經(jīng)濟效益良好。項目投資財務(wù)內(nèi)部收益率(稅前)為28.71%，資本金財務(wù)內(nèi)部收益率為29.39%，均高于基準收益率。在其20年的生產(chǎn)經(jīng)營期內(nèi)，平均年實現(xiàn)利潤總額3527.85萬元，達產(chǎn)年上繳增值稅749.16萬元，營業(yè)稅金及附加74.92萬元，平均年上繳所得稅881.96萬元，總投資收益率為23.66%，項目資本金凈利潤率為35.24%。在經(jīng)濟上是可行的。

干熄焦設(shè)施具有工藝技術(shù)先進、環(huán)保和節(jié)能效益顯著的特點。如果在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中應(yīng)用，可提高焦炭質(zhì)量、降低入爐焦比，提高高爐生產(chǎn)能力，從而降低鋼鐵生產(chǎn)總的成本費用。同時又能從紅焦炭中回收熱能產(chǎn)生蒸汽獲得直接的經(jīng)濟效益。從節(jié)能效益看，全干熄后能夠從紅焦炭中多回收能源7823.30 t標準煤，相當(dāng)于兩座焦爐每t焦炭能耗降低3.7 kgce，節(jié)能效益良好。從環(huán)境保護看，全干熄后可以減少因濕法熄焦排放大氣中的水蒸汽夾帶的酚氰及粉塵等有害物質(zhì)。

綜上所述，焦炭全部采用干法熄焦環(huán)境和節(jié)能效益顯著，同時又具有較好的經(jīng)濟效益。

3建成后存在的問題及對策

新建6#干熄焦后，組產(chǎn)、檢修及安全方面存在一些困難，且在一些特定情況大，全干熄生產(chǎn)會受到一些影響，這在可研階段有了對策，具體分析如下：(如下是焦化新區(qū)干熄焦布置圖)：

1、4#、5#、6#干熄焦同時生產(chǎn)時，干熄率可達到100%，但熄焦車出現(xiàn)故障，倒車時間段影響干熄生產(chǎn)。根據(jù)目前實際統(tǒng)計，熄焦車倒車平均每月4次，每次影響時間約30-40分鐘，每月影響干熄10爐左右。

2、當(dāng)4#、5#干熄焦公共部分檢修時，因西頭距離不夠，且6#干熄焦單皮帶排焦，無法進行一干一濕生產(chǎn)，只能進行50%干熄(這時影響出爐數(shù)，丟爐50%)或100%水熄生產(chǎn)。具體見示意圖(附件)，6#干熄焦提升井中心距熄焦沉淀池邊緣43.9 m，而濕法熄焦車當(dāng)有驅(qū)焦罐對準提升井中心時，西邊無驅(qū)焦罐加上水熄車廂總長度為51.5 m。

以上兩部分干熄焦缺口由鐵廠平衡。

3、由于3套干熄焦同時運行負荷較低，為保障風(fēng)機、二次除塵等設(shè)備的效率和使用安全，二次除塵需采用可調(diào)節(jié)式、供氣裝置采用可調(diào)分配式供氣設(shè)備，以保證系統(tǒng)運行效果和安全。

4、經(jīng)初步核算新建干熄焦年運行費用(包括介質(zhì)消耗、人員、設(shè)備、檢修等)約3900萬元，實際產(chǎn)生經(jīng)濟效益(發(fā)電、水熄焦減少等)約1000萬元，對煤焦化公司新區(qū)分廠而言，生產(chǎn)運行成本明顯增加。但對股份公司來說，新建干熄焦設(shè)施與原有2套干熄焦設(shè)施同時生產(chǎn)，實現(xiàn)全干熄后每年可節(jié)省成本5156萬元。綜合來說，效益還是可觀的。

參 考 文 獻

[1]姚章.煉焦學(xué)[M](第2版).北京：冶金工業(yè)出版社，2003

[2]H·W·Gudenau(德國)等著，趙正興譯.現(xiàn)代高爐對焦炭質(zhì)量的要求[J].燃料與化工，1999，4

[3]鄭文華，張曉光.采取技術(shù)措施.提高焦炭質(zhì)量[J].河南冶金，2004，5

[4]梁尚國，史世莊，常紅兵，周盡暉，劉智平.武鋼干、濕法熄焦焦炭性能對比研究[J].鋼鐵，2007，2

Problems and Solutions of CDQ Which Supporting 7.63 meters

Coke Oven of Masteel New District

WANG De-cai，SUN Qing-liang

Abstract：The quality indicators of coke of CDQ is better than coke of CWQ,through additional CDQ,improve coke dry quenching rate to achieve a stable production of blast furnace in Masteel new District is significant,with significant economic and environmental benefits.

Key words：Coke OvenBlast FurnaceCDQCWQ

作者簡介：汪德才(1964-)，男，馬鋼股份公司煤焦化公司技改辦，高級工程師。

收稿日期：2015-01-20

中圖分類號：TQ522.15：F424.7

文獻標識碼：A

文章編號：1672-9994(2015)02-0040-03