試驗焦炭熱強度數(shù)據(jù)對焦爐生產(chǎn)的指導分析

高亞芳 韓正國(.山西焦化股份有限公司配煤實驗中心，山西 焦化 04699；.山西焦化股份有限公司生產(chǎn)調(diào)度中心，山西 焦化 04699

0 引言

本次試驗的大型煤搗固焦爐型號為ZHJL5552D，該焦爐的碳化室高度為5.5m，寬度為0.52m。該大型煤搗固焦爐不僅具備相應的煤儲焦、冷鼓、脫硫等功能，還能夠?qū)⒃谏a(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污水、廢氣進行處理，所以該設備在生產(chǎn)的過程中也響應了國家所倡導的生態(tài)環(huán)保的號召，減少了對周圍生態(tài)環(huán)境的污染。本次試驗的小焦爐采用40kg 搗固試驗焦爐，希望能夠摸索出更好的煤炭適應性質(zhì)。雖然搗固焦爐的熱反應性和熱強度會隨著配煤方案而不斷地發(fā)生變化，但是兩者之間沒有確定的良好對應關系，因此，在實驗數(shù)據(jù)分析的過程中選用CSR 來替代搗鼓煤焦爐熱性質(zhì)，使得熱強度的數(shù)據(jù)分析可以順利的開展。并且在對小焦爐和大焦爐焦炭對應關系分析的過程中需要將研究的重點任務放在熱強度上面，因此，在數(shù)據(jù)分析的過程中引入一個指標CSR 比值，CSR 即為大焦爐焦炭CSR/試驗焦爐焦炭CSR。

在實驗研究開展的初級階段，為了能夠更好地模擬大焦爐生產(chǎn)的步驟，在實驗開始之前需要研究人員能夠準確的找出CSR 比值變化范圍或固定值。在實驗開展的過程中，結焦時間和溫度的調(diào)節(jié)會使得CSR 的比值發(fā)生大范圍的浮動。特別是當實驗室研究人員將煤的配比進行更換時，會使得CSR 的比值發(fā)生的變化波動更加大。實驗在開展的過程中存在各種各樣的誤差，為了能夠有效地縮小實驗在開展過程中存在的誤差，研究人員對導致誤差產(chǎn)生的各種原因進行研究與分析，但是沒有找到導致誤差存在的根本原因，所以的試驗開展非常困難。

1 分析

1.1 試驗焦爐和大焦爐的加工工藝對比

通過圖表1 我們可以看出，實驗焦爐和大焦爐的加工工藝之間存在的差異非常小，所以用實驗焦爐去模擬大焦爐的生產(chǎn)工藝是一項可行的實驗措施。

1.2 實驗數(shù)據(jù)分析

研究人員選取了最近十次的實驗開展了數(shù)據(jù)分析，下面表2 是十次實驗焦爐裝爐日期、裝煤指標和實驗焦炭強度指標。這十次的對比記錄數(shù)據(jù)中，不僅包括了六次二級焦、同時也包含三次普通準一級焦和一次港口焦生產(chǎn)時間與小焦爐的實驗數(shù)據(jù)的對比信息。這十次實驗數(shù)據(jù)在對比的過程中采用的是Vdaf-G 數(shù)據(jù)分析，詳細的數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計分析如下表2 所示。

表1 試驗焦爐和大焦爐的工藝對比

表2 10次試驗焦爐裝爐日期、裝煤指標、試驗焦爐強度指標

依據(jù)上表進行數(shù)據(jù)分析，我們可以看出雖然焦炭的強度指標，在不斷地發(fā)生變化，但是CSR 比值也在一定的范圍內(nèi)進行波動，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)，研究人員描繪了CSR 比值和G 的關系散點圖,并標明了趨勢線信息。

通過研究人員描繪了CSR 比值和G 的關系散點圖我們可以看出，其比值呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。即隨著實驗過程中煤活性物質(zhì)的逐漸增加，小焦爐和大焦爐焦炭的熱強度在隨著熱強度的對應關系不斷地發(fā)生變化。尤其是在使用港口黏煤時,入爐煤黏結在75 左右,此時小焦爐焦炭的冷熱強度與大焦爐所生產(chǎn)的焦炭冷熱強度之間的數(shù)據(jù)最為接近，特別是小焦爐的冷強度的模擬性與大焦爐真正的冷強度之間的誤差非常小,此指標對應的正是入爐煤活性物質(zhì)對比的情況。而且依據(jù)研究人員的散點圖我們也可以得出CSR 與G 的關系方程式，依據(jù)關系方程式可以幫助工作人員直接得出CSR 對應的G 值。

表3 10次對應日期大焦爐焦炭強度指標和CSR比值

圖1 CSR比值和G的關系散點圖

3 實驗結論

因為實驗所采用的焦爐和大焦爐的生產(chǎn)工藝條件之間存在很大的差異，特別是加熱溫度和時間的差別，會導致即使采用同樣配合比例的煤，所生產(chǎn)的焦炭之間的熱強度也存在很大的差異。因此，導致焦炭強度的差異大小不僅和煤的配比有關，還與其中所產(chǎn)生的活性物質(zhì)之間存在著密切的聯(lián)系。隨著加熱時間的延長同為膠質(zhì)體的塑性時間也會延長，進而導致高黏結煤的配入量降低。高黏結煤的配入量降低會使得在焦炭生產(chǎn)過程中對活性物質(zhì)的需求降低。當配煤比例的活性會處于一個最佳的活惰比時，試驗焦爐和大焦爐生產(chǎn)焦炭的CSR 會隨著煤活性物質(zhì)的比例而不斷的產(chǎn)生變化，并且存在一個拐點。當比例低于拐點時,結焦質(zhì)量會在短時間內(nèi)大幅度的降低；當比例高于拐點時，結焦質(zhì)量也會在短時間內(nèi)大幅度提高。依據(jù)圖2 所示的配合煤活惰比曲線，我們可以看出大焦爐和實驗焦爐在不同的工藝條件下的焦炭熱強度的變化規(guī)律。

圖2 配合煤活惰比曲線

綜上所述我們可以得到以下幾點結論：(1)當配合煤的活性比例能夠滿足大焦爐最佳活惰比，而不能夠滿足實驗焦爐的最佳活惰比時，試驗焦爐和大焦爐兩者之間的熱強度差距會因為結焦強度而發(fā)生變化，并且此時的影響作用最大。(2)當配合煤的活性比例滿足大焦爐最佳活惰比需要且滿足試驗焦爐最佳活惰比需要時,大焦爐和試驗焦爐兩者之間的熱強度差距會變小。大焦爐在日常生產(chǎn)活動開展過程中，所采用的配煤比例都屬于第二種情況，雖然這種情況存在著偶爾的差距變大，但是很難受其它外界因素的影響。一旦煤的活性比例比實驗焦爐配煤需求比例的拐點低，就會導致結焦速度變慢，進而使得所生產(chǎn)的焦炭的熱強度降低，這樣就會影響工作人員借助自己以往的工作經(jīng)驗來對焦炭的熱強度進行正確的判斷。

總而言之，雖然實驗焦爐與大焦爐在生產(chǎn)過程中采用了不同的工藝條件，但是利用實驗焦爐對大焦爐的生產(chǎn)工藝進行模擬是推動實驗順利開展的基礎。通過采用實驗焦爐對焦爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)與配合煤之間存在著某種對應關系進行分析研究，可以快速得出配合煤在不同的加熱溫度下對活性物質(zhì)的比例需求發(fā)生變化的規(guī)律。同時，研究人員也能夠借助實驗所得到的焦炭熱強度的數(shù)據(jù)對焦爐生產(chǎn)進行改造與創(chuàng)新，從而保證焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也可以大幅度提高。