對(duì)兩種國(guó)外煉焦煤的研究及配煤煉焦試驗(yàn)

吳玉良， 徐成記

(山西焦化集團(tuán)有限公司，山西 洪洞 041606)

引 言

受山西焦化技術(shù)咨詢服務(wù)公司的委托，山焦配煤實(shí)驗(yàn)中心為印尼某企業(yè)新建JN60型焦?fàn)t做開(kāi)工配煤煉焦試驗(yàn)。利用中心的分析儀器、試驗(yàn)裝置以及建立的煉焦煤評(píng)價(jià)體系，對(duì)該公司提供的兩種煉焦煤AKT煤和German Creek煤進(jìn)行了較為全面的煤質(zhì)分析、單種煤煉焦試驗(yàn)及煤質(zhì)評(píng)價(jià)。在全面掌握煤質(zhì)特性的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了多個(gè)方案的配煤煉焦小焦?fàn)t試驗(yàn)。除對(duì)比分析各個(gè)方案焦炭質(zhì)量的優(yōu)劣外，還針對(duì)AKT煤鏡質(zhì)組含量高、活惰比高、哈氏可磨指數(shù)高及膨脹度大等特殊性進(jìn)行了分析研究，為印尼喀鋼選擇適合與AKT煤配合煉焦的煤種提供了技術(shù)指導(dǎo)。

印尼某企業(yè)采用了綜合評(píng)價(jià)較好的配煤方案三作為6 m頂裝焦?fàn)t開(kāi)工配煤方案。實(shí)踐證明，運(yùn)用該方案焦?fàn)t投產(chǎn)順利，焦炭質(zhì)量指標(biāo)與預(yù)測(cè)值基本相符，滿足了高爐生產(chǎn)需求。

1 AKT煤與German Creek煤的質(zhì)量特性

1.1 AKT煤煤質(zhì)分析與40 kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)結(jié)果

AKT煤煤質(zhì)分析與40 kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，表2，及第98頁(yè)表3。

表2 40 kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)技術(shù)條件

1.2 German Creek煉焦煤煤質(zhì)分析及40 kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)第98頁(yè)表4～表6)。

1.3 煤質(zhì)評(píng)價(jià)與特性分析

1.3.1 AKT煤

1) 按照中國(guó)煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)，印尼AKT煤屬于品質(zhì)較好的1/3焦煤，其黏結(jié)指數(shù)GR.I值及膠質(zhì)層最大厚度Y值較高，具有較好的黏結(jié)性和結(jié)焦性，固軟溫度區(qū)間較寬，黏結(jié)惰性物料的能力較大。

2) 哈氏可磨性指數(shù)較高，表明該煤容易粉碎。

煤的可磨性表示煤被粉碎的難易程度，煤的這一機(jī)械性質(zhì)在我國(guó)國(guó)標(biāo)中規(guī)定用哈德格羅夫(哈氏)可磨性指數(shù)HGI來(lái)表示。煤的可磨性指數(shù)越大，則這種煤越易粉碎。反之，則難粉碎。

表3 焦炭質(zhì)量分析

表4 German Creek煉焦煤煤質(zhì)分析

表5 40 kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)技術(shù)條件

表6 焦炭質(zhì)量分析

AKT煤的哈氏可磨性指數(shù)高達(dá)101，表明該煤種容易粉碎，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)避免煤料粉碎過(guò)細(xì)，導(dǎo)致黏結(jié)性變差、裝煤量減少、裝煤時(shí)噴煤冒煙及影響回收操作等。

3) 煤巖分析結(jié)果表明，該煤種為有一個(gè)凹口的簡(jiǎn)單混煤，隨機(jī)平均反射率(%)為0.946。煤巖組分中鏡質(zhì)組占到84.9%，鏡質(zhì)組含量高，活惰比高達(dá)5.67，在配煤中心的煤炭數(shù)據(jù)庫(kù)中名列前茅。這與AKT煤的成煤條件有關(guān)，印尼是千島之國(guó)，原生植物大多處于水下無(wú)氧環(huán)境，因此，形成了較多的鏡質(zhì)體，故表現(xiàn)為高活性組分含量；單獨(dú)煉焦時(shí)因其黏結(jié)基質(zhì)有余，而形成焦炭骨架結(jié)構(gòu)的惰性物質(zhì)不足，影響焦炭強(qiáng)度，尤其是抗碎強(qiáng)度較低，需要惰性組分含量較高的煤與其配合煉焦，才能生產(chǎn)出質(zhì)量較好的焦炭。

4) 該煤種膨脹度大，加熱過(guò)程中箱體膨脹變形，出焦時(shí)因箱體變形而被卡住，用于大爐生產(chǎn)會(huì)對(duì)爐墻產(chǎn)生較大的壓力。因此，在制定焦?fàn)t開(kāi)工配煤方案時(shí)應(yīng)控制該煤種的配用比例，以減少煤餅對(duì)爐墻的壓力。

1.3.2 German Creek煤

1) 根據(jù)煤巖分析結(jié)果，該煤種為有2個(gè)凹口的復(fù)雜混煤，隨機(jī)平均反射率為1.251%，反射率最低值為0.900%，最高值為1.850%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.237%。反射率分布直方圖上有3個(gè)峰，大約由3種不同變質(zhì)程度的煤混配；German Creek煤煤巖組分中鏡質(zhì)組占69.8%，活惰比為2.51。

2) German Creek煤黏結(jié)指數(shù)為75，Y值為12 mm，奧亞膨脹度為-14.3%，為“負(fù)膨脹”。

2 AKT煤與German Creek煤配煤煉焦試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)AKT煤與German Creek煤的質(zhì)量特性及某企業(yè)的要求，制定了5個(gè)配煤方案，進(jìn)行小焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)。

2.1 配煤煉焦試驗(yàn)方案(見(jiàn)表7)

表7 配煤煉焦試驗(yàn)方案

共做了5個(gè)方案的配煤煉焦試驗(yàn)，AKT煤的配用比例由50%到20%遞減，試驗(yàn)?zāi)康某私饨固抠|(zhì)量外，還要了解各方案配合煤的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)是否適合用于新開(kāi)工的焦?fàn)t。其中，方案五是應(yīng)技術(shù)咨詢服務(wù)公司和印尼某企業(yè)要求，在1個(gè)多月后進(jìn)行的試驗(yàn)。由于來(lái)煤存放時(shí)間較長(zhǎng)，煤的氧化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定程度的影響。

2.2 配合煤質(zhì)量分析結(jié)果(見(jiàn)表8)

表8 配合煤質(zhì)量分析結(jié)果

各方案配合煤的主要質(zhì)量指標(biāo)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1 各方案配合煤的質(zhì)量指標(biāo)變化趨勢(shì)

分析結(jié)果表明，隨著AKT煤配用比例遞減，配合煤的奧亞膨脹度逐步減小，有利于減少對(duì)爐墻的壓力，但配合煤的揮發(fā)分也逐步降低，不利于焦餅的收縮，配合煤的黏結(jié)指數(shù)也有下降趨勢(shì)等，需要全面加以考慮。

2.3 40 kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)情況(見(jiàn)表9)

表9 40 kg焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)情況

由于AKT煤的奧亞膨脹度大，除方案四(AKT煤配用比例最少為20%)外，其余方案配合煤在結(jié)焦過(guò)程中由于膨脹使得箱體變形與爐墻接觸，導(dǎo)致出現(xiàn)出爐時(shí)箱體被卡住的現(xiàn)象。隨著AKT煤配用比例的遞減，膨脹度逐漸減小。

2.4 焦炭質(zhì)量分析結(jié)果(見(jiàn)第100頁(yè)表10)

各個(gè)方案試驗(yàn)焦炭主要質(zhì)量指標(biāo)變化趨勢(shì)如第100頁(yè)圖2所示。

從各方案焦炭質(zhì)量情況看，隨著AKT煤配比例的遞減，焦炭的灰分、焦末含量等指標(biāo)呈上升趨勢(shì)，硫分、平均粒度、機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)呈下降趨勢(shì)。

3 40 kg試驗(yàn)焦?fàn)t與工業(yè)焦?fàn)t焦炭強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

根據(jù)近年來(lái)配煤實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行的近50組使用同一配比配合煤，40 kg試驗(yàn)焦?fàn)t焦炭與我公司JN60型焦?fàn)t晾焦臺(tái)焦炭強(qiáng)度的相關(guān)性試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)各方案用于工業(yè)焦?fàn)t晾焦臺(tái)焦炭強(qiáng)度如第100頁(yè)表11。

由于焦炭質(zhì)量除受煤質(zhì)影響外，煉焦生產(chǎn)工藝如，加熱制度、結(jié)焦時(shí)間、熄焦方式及焦炭運(yùn)輸條件等因素也同樣影響著焦炭強(qiáng)度，故以上預(yù)測(cè)數(shù)值需結(jié)合印尼方的生產(chǎn)工藝條件加以修正。

表10 各方案試驗(yàn)焦炭質(zhì)量分析結(jié)果

圖2 各方案試驗(yàn)焦炭主要質(zhì)量指標(biāo)趨勢(shì)

方案抗碎強(qiáng)度(M40)/%耐磨強(qiáng)度(M10)/%反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)/%一76.28.859.0二77.08.963.0三76.38.761.1四76.49.559.8五70.210.962.1

4 實(shí)際應(yīng)用情況

印尼某企業(yè)采用了綜合評(píng)價(jià)較好的配煤方案三作為6 m頂裝焦?fàn)t開(kāi)工配煤方案。運(yùn)用該方案焦?fàn)t投產(chǎn)順利，焦炭質(zhì)量指標(biāo)與預(yù)測(cè)值基本相符，能夠滿足某企業(yè)高爐的生產(chǎn)需求。同時(shí)，推焦電流在180 A左右，焦?fàn)t推焦順利。

5 結(jié)論

1) 采用印尼某企業(yè)提供的AKT煤和German Creek煤進(jìn)行了多個(gè)方案的配煤煉焦試驗(yàn)，從中選擇了較為合適的配比作為喀鋼6 m頂裝焦?fàn)t開(kāi)工方案。運(yùn)用該方案焦?fàn)t投產(chǎn)順利，焦炭質(zhì)量指標(biāo)與預(yù)測(cè)值基本相符，能夠滿足喀鋼高爐的生產(chǎn)需要，焦?fàn)t推焦順利。

2) 印尼AKT煤與國(guó)內(nèi)煉焦煤相比較為特殊，對(duì)其的認(rèn)知主要有：1) 其類別屬于品質(zhì)較好的1/3焦煤，具有較好的黏結(jié)性和結(jié)焦性，固軟溫度區(qū)間較寬，黏結(jié)惰性物料的能力較大；2) 哈氏可磨性指數(shù)較高，易于粉碎，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)避免煤料粉碎過(guò)細(xì)，導(dǎo)致黏結(jié)性變差、裝煤量減少、裝煤時(shí)噴煤冒煙及影響回收操作等；3) AKT煤活性組分含量高，黏結(jié)基質(zhì)有余，而形成焦炭骨架結(jié)構(gòu)的惰性物質(zhì)不足，需要與惰性組分含量較高的煤種配合煉焦，才能生產(chǎn)出質(zhì)量較好的焦炭。4) 該煤種膨脹度大，在制定焦?fàn)t開(kāi)工配煤方案時(shí)應(yīng)控制該煤種的配用比例，以減少焦餅對(duì)爐墻的壓力，避免損傷爐體。因此，如能增加揮發(fā)分、X值及惰性組分較高，膨脹度較低的煤種加以配合，則對(duì)于焦炭質(zhì)量、爐體保護(hù)及出爐操作等方面都將會(huì)有所改善。