增塊劑改善焦炭塊度的應(yīng)用研究

荊菊平

(山西焦化集團(tuán)有限公司，山西 臨猗 041606)

引 言

隨著高爐大型化與高爐噴吹燃料技術(shù)的發(fā)展，對(duì)焦炭的質(zhì)量要求越來(lái)越高，尤其是焦炭粒度分布提出了更高要求，與此同時(shí)，焦化企業(yè)以提高大塊焦率而達(dá)至降本增效[1]。為了滿足焦化企業(yè)提高焦炭塊度要求，我公司利用小焦?fàn)t在配合煤中加入一定比例增塊劑，替代瘦煤，使焦炭結(jié)焦塊度均勻，粒度分布趨于合理，進(jìn)而達(dá)至企業(yè)降本增效之目標(biāo)。

1 技術(shù)可行性分析實(shí)驗(yàn)

結(jié)合企業(yè)現(xiàn)用煤礦資源，通過(guò)少量替代部分煤種或采用100%加的配煤技術(shù)，運(yùn)用小焦?fàn)t試驗(yàn)，與現(xiàn)用煤結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試焦炭相關(guān)工藝、理化指標(biāo)，在充分論證的基礎(chǔ)上，進(jìn)行生產(chǎn)小試、中試及大生產(chǎn)試驗(yàn)過(guò)程，并持續(xù)跟蹤鋼廠目標(biāo)客戶的質(zhì)量反饋信息，評(píng)估企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量及效益，形成最終的結(jié)論。

1.1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

結(jié)合我公司的資源配置情況和性價(jià)比對(duì)比，選用了經(jīng)加工調(diào)節(jié)后的增塊劑進(jìn)行煉焦配煤試驗(yàn)。增塊劑與常規(guī)瘦煤的性質(zhì)對(duì)比數(shù)據(jù)如表1。

表1 增塊劑與常規(guī)瘦煤的性質(zhì)對(duì)比

增塊劑為石油焦生產(chǎn)過(guò)程中的附屬產(chǎn)品，又稱之為粉焦，經(jīng)流態(tài)化結(jié)焦鍛燒工藝生產(chǎn)，其顆粒細(xì)(直徑0.1 mm～0.4 mm)，揮發(fā)份低，致密度高。

增塊劑的性質(zhì)特點(diǎn)是灰分低，揮發(fā)份低，無(wú)黏結(jié)性。常規(guī)瘦煤的特點(diǎn)是灰分高硫分低，有一定黏結(jié)性，相對(duì)配煤則較弱。為此開(kāi)展相關(guān)煉焦配煤試驗(yàn)，合理替代瘦煤，必將有利于滿足高爐降低焦炭灰分、增加焦炭塊度的需求。

1.2 小焦?fàn)t試驗(yàn)

增塊劑與瘦煤在煤質(zhì)上比較接近。為此，根據(jù)煉焦配煤要求和增塊劑的性質(zhì)有針對(duì)性地制定了多種小焦?fàn)t配煤煉焦方案，然后通過(guò)40 kg小焦?fàn)t進(jìn)行配增塊劑煉焦對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2)，從而找出最佳的增塊劑配煤煉焦方案，為工業(yè)焦?fàn)t生產(chǎn)使用提供數(shù)據(jù)支持。

表2 配加增塊劑的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過(guò)小焦?fàn)t實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出，在增塊劑配比為2%至3%時(shí)，焦炭質(zhì)量變化不明顯，DI冷強(qiáng)度指標(biāo)最佳，反應(yīng)后熱強(qiáng)度CSR處于較好水平，可滿足高爐需要。當(dāng)增塊劑配入4%～5%時(shí)，對(duì)焦炭質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，焦炭冷強(qiáng)度有了一定程度的下降，熱強(qiáng)度下降相對(duì)明顯。由此可見(jiàn)，隨著增塊劑比例提升，對(duì)強(qiáng)黏性肥煤需求增加，以使配合煤中形成大量膠質(zhì)體達(dá)至平衡。在上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，確認(rèn)增塊劑在煉焦配煤中的適宜比例為(3±0.5)%。

1.3 生產(chǎn)小試階段

1)關(guān)鍵技術(shù)要求

a)煤質(zhì)穩(wěn)定性：在試驗(yàn)及大生產(chǎn)階段，配合煤各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定，其黏結(jié)G值維持在±2波動(dòng)期間，Y值維持在±0.5波動(dòng)期間。

b)操作穩(wěn)定性：增塊劑與弱黏煤種提前預(yù)混，之后均勻加入。

c)推焦出焦穩(wěn)定性：焦?fàn)t工藝維持平穩(wěn)、有序狀態(tài)，班次間結(jié)焦時(shí)間最長(zhǎng)與最短時(shí)間之差不得大于2 h。

配比調(diào)整前、后各30爐，單堆存放，不計(jì)入對(duì)比試驗(yàn)的抽檢產(chǎn)品。

2)生產(chǎn)管理流程：按設(shè)計(jì)配煤比實(shí)施配煤作業(yè)，進(jìn)行采樣抽檢，上煤量以30爐～50爐為宜，在焦?fàn)t熱工工藝維持穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行煉焦生產(chǎn)，推焦出爐后的實(shí)驗(yàn)焦單獨(dú)堆放，采集炭樣品進(jìn)行檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)。以上作業(yè)流程至少連續(xù)進(jìn)行3次，其間間隔周期以48 h為宜。

進(jìn)行了多次小試階段試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表3。

表3 配加增塊劑生產(chǎn)小試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

以常規(guī)配比結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，配入增塊劑，焦炭粒度級(jí)別25 mm以上增加3%～5%；焦炭轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度及反應(yīng)后強(qiáng)度無(wú)明顯下降。

1.4 生產(chǎn)大試驗(yàn)階段

關(guān)鍵技術(shù)要求與小試階段要求一致。

生產(chǎn)管理流程：同一配煤比連續(xù)生產(chǎn)7 d～10 d為宜，其他部分與小試階段要求一致。配加增塊劑生產(chǎn)大試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，焦炭質(zhì)量對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表4 配加增塊劑生產(chǎn)大試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

以常規(guī)配比結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，配入增塊劑焦炭粒度級(jí)別25 mm以上增加3%～5%；焦炭轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、反應(yīng)后強(qiáng)度及焦沫比例無(wú)明顯變化；鋼企對(duì)焦炭來(lái)料質(zhì)量認(rèn)可。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1 預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益

以一級(jí)焦生產(chǎn)為基準(zhǔn)，所需的生產(chǎn)投入按干基噸焦計(jì)如下：

配煤成本：在原配煤結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，因各焦企差異性較大，有-3%～1%幅度波動(dòng)，預(yù)期效益暫按不變計(jì)；

成焦率及化產(chǎn)收率：因配入增塊劑比例較低，理論上成焦率下降約0.001，化產(chǎn)收率無(wú)明顯變化，預(yù)期效益忽略不計(jì)；

焦炭收益：焦粒占比下降按4%計(jì)，焦粒與焦炭差價(jià)按730元計(jì)，噸焦收益增加29.2元；

預(yù)期效益：焦企按300萬(wàn)t產(chǎn)能，年度預(yù)期效益為8 760萬(wàn)元。

2.2 收益/投資比

項(xiàng)目投入與產(chǎn)出非常高效，回收周期短，收益明顯提升。

3 其他

3.1 現(xiàn)有設(shè)備條件

本項(xiàng)目無(wú)需增加新的設(shè)備投入，如公司無(wú)預(yù)混設(shè)備，可采用裝載機(jī)人工作業(yè)，以確保小比例配入的增塊劑均勻配煤。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)措施

增塊劑作為粒度超細(xì)的散裝材料，在煤場(chǎng)應(yīng)單堆存放，其間存放周期不超過(guò)2個(gè)月為宜，防止水分流失，堆層表面形成揚(yáng)塵，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)配備口罩等防護(hù)用品。

4 結(jié)論

增塊劑(1 300元/t)與瘦煤價(jià)格相當(dāng)，入爐煤成本基本沒(méi)變化。配入增塊劑，焦炭焦炭轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、反應(yīng)后強(qiáng)度及焦沫比例無(wú)明顯變化；焦炭粒度級(jí)別25 mm以上增加3%～5%；公司大塊焦炭收益將會(huì)大幅增加。公司按照上述實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行量化生產(chǎn)，達(dá)到了降本增效的目的，可以推廣至其他焦企。