基于配煤操作優(yōu)化的配合煤成本降低策略

郭雪松 李向林 傅海斌 王新會

摘 要：針對降低配合煤成本的生產(chǎn)需求，有必要開展配煤操作優(yōu)化研究及生產(chǎn)實踐。安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠通過有針對性地開展現(xiàn)場設(shè)備改造，調(diào)整單種煤配合比例，并將其應(yīng)用于四煉焦焦?fàn)t生產(chǎn)，最終實現(xiàn)了降低配合煤成本的生產(chǎn)目標。

關(guān)鍵詞：配煤操作;優(yōu)化改造;降低成本

中圖分類號：TQ545文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）14-0040-03

Abstract： In view of the production demand to reduce the cost of coal， it is necessary to carry out research on optimization of coal blending operation and production practice. The Coking Plant of Anyang Iron & Steel Co.， Ltd. carried out targeted on-site equipment transformation， adjusted the proportion of single coal， and applied it to the production of the four coking coke ovens， and finally achieved the production goal of reducing the cost of matched coal.

Keywords： coal blending operation;optimization transformation;cost reduction

配煤車間是安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠焦化煉焦生產(chǎn)工序的核心部分，承擔(dān)著全廠4座焦?fàn)t生產(chǎn)用煤的入場、上罐、配比和輸送等任務(wù)，日均供應(yīng)近萬噸煉焦生產(chǎn)用煤。2019年，受進廠煤資源和現(xiàn)場設(shè)備等客觀因素的影響，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)配煤配比準確率低、配煤揮發(fā)分和煉焦煤耗偏高等問題，導(dǎo)致配合煤成本增加[1-3]。2019年，焦化廠配合煤成本約為1 292元/t，與2018年1 219元/t成本相比提高，行業(yè)排名降低4名。配合煤成本高導(dǎo)致煉鐵生產(chǎn)成本增加，因此，在配煤工藝不變和進廠煤質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，各配煤車間要從工藝源頭采取有效的成本控制措施[4-5]。

1 確定目標

2020年初，廠部對配合煤運行成本進行了對標梳理，分析配合煤生產(chǎn)過程參數(shù)控制存在的不足，重點放在提高配煤比準確率、降低配煤揮發(fā)分、降低煉焦煤耗和降低火車進廠煤卸車延時費等方面。同時建立了“四個全面問題”整改清單，結(jié)合目前市場行情，提出在2020年度公司配合煤預(yù)算成本降至1 263元/t的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化配煤工藝過程控制等方面措施，實現(xiàn)噸煤成本降低3元/t的硬性任務(wù)指標。

2 原因分析

2.1 配煤比準確率低原因分析

安陽鋼鐵股份有限公司自動配煤系統(tǒng)采用IPC-610-386工業(yè)控制機，它是由圓盤給料機、調(diào)速電機、核子秤、給料測速傳感器、調(diào)速控制器和儀表等組成的綜合性計算機運轉(zhuǎn)體系。配煤罐中的煤料通過圓盤給料機連續(xù)穩(wěn)定輸送到皮帶秤上，給料傳感器自動測量給料機的瞬時流量并反饋給計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)按照設(shè)定的配比流量自動調(diào)節(jié)給料機的給料量，組成閉環(huán)配料系統(tǒng)。配煤比準確率反映了生產(chǎn)過程中單種煤實際配入量相對于設(shè)定配入量的完成情況，是配煤生產(chǎn)中一項重要的成本分析指標。

該自動配煤裝置投入使用近10年，由于長時間受到煤中水分和部分化學(xué)成分的浸泡與腐蝕，使現(xiàn)場使用的圓盤給料機、疏松機和空氣炮等輔助配煤設(shè)施出現(xiàn)故障，無法有效動作，下煤過程中出現(xiàn)斷流，影響配比精度。特別是進入冬季，儲煤罐中煤結(jié)冰后塊度變大，較大的煤塊會在圓盤給料機下煤口位置出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響皮帶傳感器數(shù)據(jù)檢測及后續(xù)控制變頻器調(diào)節(jié)圓盤給料機的運轉(zhuǎn)速度，這一過程中，皮帶運轉(zhuǎn)速度波動較大，造成配比準確率下降。2019年四季度至2020年一季度，配比命中率均值為95.56%，配比實際命中率降低，影響實際配煤結(jié)構(gòu)成本。

2.2 煉焦煤耗高原因分析

2.2.1 進廠煤水分高。安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠進廠來煤分為汽車來煤和火車來煤兩種方式。通過對比汽車來煤與火車來煤的水分化驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，汽車來煤水分比火車來煤水分平均高出1.6%，主要原因是部分車輛在質(zhì)檢過磅前存在司機向煤中摻水或往水箱里偷注滿水的行為，導(dǎo)致進廠煤量數(shù)據(jù)出現(xiàn)虛高。

2.2.2 計量不精準。自動配煤計量系統(tǒng)所使用的電子秤屬于皮帶稱重式電子秤，由皮帶傳感器和小皮帶兩部分組成?，F(xiàn)場電子秤采用接觸式測量，校秤期間，煤料下落時對其產(chǎn)生的機械沖擊力造成皮帶跑偏并出現(xiàn)零點漂移，直接影響計量的準確度，皮帶稱重式電子秤計量數(shù)據(jù)大于配合煤實際消耗數(shù)據(jù)，造成煤耗數(shù)值偏高。

2.3 配煤揮發(fā)分高原因分析

2020年1—3月，安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠在2019年全廠配煤揮發(fā)分25.28%的基礎(chǔ)上，加大了官莊、潘集西等礦點高揮發(fā)性的1/3焦煤的配比量，揮發(fā)分均值為26.86%的配煤應(yīng)用到實際生產(chǎn)后，出現(xiàn)了冶金焦率降低、小粒焦和粉焦率有所升高的現(xiàn)象，配煤成焦率降低，致使焦炭產(chǎn)量減少。為了切實提升配煤成焦率，要對配煤揮發(fā)分進行控制，通過降低1/3焦煤的比例等措施減少配煤揮發(fā)分，實現(xiàn)焦?fàn)t增產(chǎn)增效。

2.4 火車進廠煤費用高原因分析

目前，安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠煉焦煤包括5個大煤種和11個小煤種，進廠煤源涉及全國30余個煤礦礦點。按照質(zhì)量需求，來煤應(yīng)根據(jù)煤種分類儲存在20個萬噸煤倉內(nèi)。但是，受廠內(nèi)接卸能力等客觀因素影響，火車來煤集中進廠時無法及時卸車，導(dǎo)致火車在廠內(nèi)滯留時間長，進而產(chǎn)生一定金額的車皮延時費，嚴重時會影響后續(xù)火車來煤，對生產(chǎn)造成一定影響。2019年，煉焦煤等待卸車時間平均達23.8 h/車，產(chǎn)生延時費667.69萬元，車均延時費為256.49元。因此要對火車卸車效率進行生產(chǎn)管控，減少火車待卸時間，降低火車延時費用。

3 應(yīng)對策略

3.1 開展設(shè)備專項技術(shù)改造，提高配比準確率

2020年，配煤車間圍繞自動配煤裝置在運行過程中存在的工作效率低下而影響配比準確率的核心問題，將提高配比命中率作為工藝研發(fā)項目進行了專項技術(shù)改造，減少皮帶斷流現(xiàn)象，提高實際配比準確率。

一是針對疏松機存在的故障進行技術(shù)改造，更換銹蝕的輸油管道接頭及液壓缸與疏松拉桿之間的連接軸，更換空氣炮快速排氣閥及密封，保障工作壓力，解決疏松機和空氣炮不工作的問題，確保下煤順暢，提升配比準確率約0.5%。

二是研究圓盤給料機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和用途，其主要包含擋料板、圓盤出料口和圓盤套筒三部分。擋料板沿出料切線方向設(shè)置，多數(shù)物料不經(jīng)過擋料板，直接從出料口流出，因此擋料板不會造成斷流。圓盤出料口按物料堆角閘門控制出料的形式設(shè)計，從套筒的出料口可以看出，橫向隔板可以保證出料口不磨損，其底部帶攪料裝置的磨料結(jié)構(gòu)板對于大水分的物料有極好的促進出料作用而且耐磨損，同樣圓盤出料口結(jié)構(gòu)也不會造成斷流。套筒采用錐形結(jié)構(gòu)，30%以上的倉壓由上部料倉承擔(dān)，因此采用較小功率的電動機帶動圓盤給料機，即達到使用效果。但由于煤料有一定的黏結(jié)性，在直徑為800 mm套筒底部旋轉(zhuǎn)下煤的過程中，煤料易形成倒圓錐形，滯留在上部形成篷料，從而出現(xiàn)斷流問題。圓盤給料機套筒內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板，有效解決了圓盤給料機效率低下的問題，斷流發(fā)生率至少降低2%。

3.2 降低煉焦煤耗

一是監(jiān)控外來煤水分，對來煤車輛水分進行實時管控。原煤當(dāng)班職工每天通過現(xiàn)場目測檢查汽車來煤車輛有無滴水及車輛有無藏暗格水箱行為，嚴防司機通過加放水操控計量秤重，對卸煤車輛滴水情況進行一車一拍照并上傳至車間工作群，符合卸車條件方可卸車。對于來煤滴水現(xiàn)象嚴重的車輛，必須控水合格并進行回磅扣噸，然后方可卸車，防止來煤水分過大產(chǎn)生虧噸現(xiàn)象。二是定期盤庫和校秤，保證單位煤耗與焦炭產(chǎn)量數(shù)據(jù)相符。三是月底聯(lián)系生產(chǎn)處和計量控制處相關(guān)人員分析月底焦炭產(chǎn)量與煤耗，從而實現(xiàn)噸焦耗干煤降低2 kg、冶金焦成本降低約3元/t的目標。

3.3 調(diào)整單種煤配合比例，降低配合煤揮發(fā)分

配煤車間與技術(shù)科制定了7項減少1/3焦煤的不同生產(chǎn)配比方案（見表1），并進行小焦?fàn)t試驗工業(yè)數(shù)據(jù)分析（見表2），通過適度減少1/3焦煤配比量，提高瘦焦煤等其他低揮發(fā)分煤的配入量，最終實現(xiàn)降低配合煤揮發(fā)分0.5%的目標。

根據(jù)表2工業(yè)分析數(shù)據(jù)，從配合煤指標看，采用7種方案的任一種時，配合煤揮發(fā)分均有不同程度的降低;使用瘦焦煤替代1/3焦煤，雖配合煤揮發(fā)分有所降低，但黏結(jié)性指標下降較多，焦炭質(zhì)量下降;使用焦煤替代1/3焦煤，隨著替代比例增加，焦炭質(zhì)量向好;使用肥焦煤和瘦焦煤共同替代1/3焦煤，配合煤揮發(fā)分有所降低，但隨著替代比例的增加，焦炭質(zhì)量有所劣化。因此，在生產(chǎn)應(yīng)用中，要控制總的瘦焦煤占比，不能有大幅度增加。

3.4 降低火車進廠煤卸車延時費用

3.4.1 強化進廠煤資源計劃對接。每周一、三、五下午召開由生產(chǎn)處、煤炭處、焦化車間和運輸部等單位參加的資源計劃及廠內(nèi)接卸對接會，形成例會機制。結(jié)合煤庫存、消耗等做好來煤計劃，根據(jù)生產(chǎn)、設(shè)備等情況做好廠內(nèi)火車翻車計劃。通過日常對接，保證煤炭資源計劃可控，并明確對車翻車思路，提高效率。

3.4.2 合理規(guī)劃進廠煤卸車。焦化車間要充分與生產(chǎn)處、煤炭處等職能科室進行資源信息共享、對接，根據(jù)來煤計劃，提前在20個煤倉內(nèi)設(shè)置1～2個周轉(zhuǎn)倉，以解決火車來煤無場地問題，最大限度地降低火車皮延時費。

3.4.3 縮短皮帶開機節(jié)點。在火車翻車皮帶運輸線的各班組之間開展卸車勞動競賽，以正激勵為主，火車來量大時交接班不停機，發(fā)揮設(shè)備潛力，減少皮帶運轉(zhuǎn)時間節(jié)點，提高皮帶運轉(zhuǎn)率。

4 效果分析

4.1 取得效果

通過對現(xiàn)場圓盤給料機等設(shè)備進行技術(shù)性修復(fù)或改造，配煤實際配比準確率提高明顯。2020年配比準確率為97.52%，相比2019年配比準確率提高了1.96%;通過調(diào)整單種煤配合比例并將其應(yīng)用于四煉焦焦?fàn)t生產(chǎn)，2020年揮發(fā)分相比2019年降低了0.43%;采取進廠煤水分管控、定期校秤與盤庫措施，噸焦煤耗降低3 kg;2020年進廠火車達到36 698節(jié)，火車車均待卸時間縮短至21.9 h，車均延時費降低至213元，降低延時費159.59萬元。項目實施前后數(shù)據(jù)對比如表3所示。

4.2 產(chǎn)生效益

項目實施后，噸焦耗干煤降低3 kg，配合煤成本實際降低約4元/t，以平均日用干煤9 352 t計算，每年可降低配合煤成本1 365萬元，累加火車延時費用，共計降低配合煤成本1 524.59萬元。

5 結(jié)語

在鋼鐵企業(yè)利潤空間逐步收窄且生存壓力不斷加劇的大背景下，安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠配煤車間立足崗位，在加強日常生產(chǎn)過程管控和降低配合煤成本方面進行了生產(chǎn)實踐，取得了明顯效果。未來，安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠將繼續(xù)和同行業(yè)企業(yè)開展新技術(shù)學(xué)習(xí)交流，爭取創(chuàng)造更大的效益。

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