疆內(nèi)焦煤資源最大化利用的配煤創(chuàng)新實(shí)踐

夏雷雷

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠)

引言

新疆缺少優(yōu)質(zhì)焦煤,八鋼煉焦用主焦煤主要從內(nèi)地采購(gòu),八鋼自有焦煤礦山也滿足不了煉焦需求。因八鋼焦炭成本高,導(dǎo)致鐵水成本較高。近幾年,八鋼為了進(jìn)一步降低煉鐵成本,通過(guò)配煤創(chuàng)新,探索將高比例的疆內(nèi)現(xiàn)有的低品質(zhì)焦煤配入生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)區(qū)域焦煤資源最大化利用,降低焦炭成本,進(jìn)而降低鐵水成本。

八鋼公司成立區(qū)域資源最大化利用配煤攻關(guān)組,在保證焦炭質(zhì)量前提下,通過(guò)改變工藝條件并在小焦?fàn)t、工業(yè)焦?fàn)t開(kāi)展?fàn)t孔試驗(yàn),最終疆內(nèi)低品質(zhì)焦煤大比例應(yīng)用到煉焦生產(chǎn),使得疆內(nèi)低品質(zhì)焦煤配加比例階段性達(dá)到較高水平。

1 試驗(yàn)研究

研究分析低品質(zhì)焦煤煤質(zhì)性能;改變工藝條件,進(jìn)行了60kg試驗(yàn)焦?fàn)t試驗(yàn)、工業(yè)焦?fàn)t爐孔試驗(yàn)。以八鋼2500m3高爐焦炭質(zhì)量為依據(jù)指標(biāo)(焦炭質(zhì)量:Ad<12.8%、M40>89.0%、粒度>53.50mm)。

主要試驗(yàn)條件:60kg試驗(yàn)焦?fàn)t結(jié)焦時(shí)間為23h;裝煤量(濕基)44kg;配合煤細(xì)度80%～82%(常規(guī)),裝煤方式為散裝;裝煤時(shí)兩側(cè)爐墻溫度為800℃;焦餅中心溫度930℃;加熱最終溫度為1050℃;燜爐時(shí)間2h(常規(guī))。

1.1 低品質(zhì)焦煤煤質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)

疆內(nèi)拜城13#、1/3焦煤1#、1/3焦煤2#煤質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 低品質(zhì)焦煤煤質(zhì)指標(biāo)

拜城13#煤G值較低,單獨(dú)煉焦時(shí),無(wú)法成焦:1/3焦煤1#灰分極低,60kg試驗(yàn)焦?fàn)t煉焦時(shí),可以成焦,但結(jié)焦性差,M40約為45%:1/3焦煤2#M40約為55%;1/3焦煤1#、1/3焦煤2#熱態(tài)強(qiáng)度均無(wú)法檢測(cè)。

根據(jù)單種煤煤質(zhì)及煉焦試驗(yàn)數(shù)據(jù),開(kāi)展哈氏可磨性試驗(yàn),快速浮沉試驗(yàn)判斷焦煤硬度、洗選狀況。

通過(guò)試驗(yàn),得出以下結(jié)論:(1)通過(guò)哈氏可磨性數(shù)據(jù)可以看出1/3焦煤1#3#接近50,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,1/3焦煤1#3#均很難粉碎,在現(xiàn)有的工況條件下1/3焦煤1#粉碎細(xì)度僅在70.0%～76.0%,1/3焦煤2#粉碎細(xì)度僅在75.0%～78.0%,拜城13#哈氏可磨性數(shù)據(jù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)看出,粉碎細(xì)度在80.0%～82.0%,均無(wú)法達(dá)到工藝要求的粉碎細(xì)度≥84.0%。

(2)通過(guò)快速浮沉試驗(yàn)可以看,拜城13#本身為洗精煤,再次洗選后,灰分無(wú)明顯變化,收率較低。1/3焦煤1#為易洗選焦煤。

(3)拜城13#、1/3焦煤1#、3#粉碎細(xì)度無(wú)法達(dá)到工藝要求,但1/3焦煤2#質(zhì)量明顯優(yōu)于1/3焦煤1#。

(4)拜城13#無(wú)結(jié)焦性,1/3焦煤1#結(jié)焦性差。

(5)參照前期生產(chǎn)數(shù)據(jù),配加拜城13#比例基本在3%,1/3焦煤1#比例約5%,配加比例遠(yuǎn)低于預(yù)期要求。

1.2 性價(jià)比測(cè)算

(1)主焦煤性價(jià)比模型分析2021年進(jìn)廠焦煤性價(jià)比模型見(jiàn)表2。通過(guò)進(jìn)廠焦煤性價(jià)比模型,指導(dǎo)進(jìn)廠焦煤采購(gòu)工作。近兩年進(jìn)廠焦煤質(zhì)量基本穩(wěn)定,未出現(xiàn)一起質(zhì)量事故。

表2 2021年進(jìn)廠主焦煤性價(jià)比模型 %

(2)1/3焦煤1#與精煤性價(jià)比測(cè)算。

對(duì)進(jìn)廠1/3焦煤1#與1/3焦煤2#性價(jià)比對(duì)比見(jiàn)表3,1/3焦煤1#使用后焦炭指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表4。

表3 1/3焦煤1#與精煤性價(jià)比測(cè)算 %

表4 使用1/3焦煤(精煤和原煤)后焦炭指標(biāo)對(duì)比 %

按照煉焦理論以及前期生產(chǎn)數(shù)據(jù)[1],弱粘煤細(xì)度提高后焦炭質(zhì)量有所改善,2021年再次通過(guò)小焦?fàn)t試驗(yàn)驗(yàn)證,當(dāng)氣煤、1/3焦煤粉碎細(xì)度由75%提高至80%后,焦炭冷態(tài)強(qiáng)度明顯有所提高,M40提高2.1%～3.0%、M10降低0.7%～0.9%。根據(jù)1/3焦煤1#哈氏可磨性指標(biāo)及2020年進(jìn)廠1/3焦煤1#試驗(yàn)時(shí)粉碎細(xì)度水平,小焦?fàn)t開(kāi)展上述試驗(yàn)時(shí),1/3焦煤1#粉碎細(xì)度為75%。不同1/3、氣煤粉碎細(xì)度與焦炭質(zhì)量關(guān)系,見(jiàn)表5。

表5 不同1/3焦煤1#、氣煤粉碎細(xì)度與焦炭質(zhì)量關(guān)系 %

根據(jù)1/3焦煤1#配加試驗(yàn)結(jié)果看,在配煤結(jié)構(gòu)不變情況下,增加1/3焦煤1#比例逐步替代1/3焦煤2#,焦炭質(zhì)量明顯降低,而高爐焦比增加導(dǎo)致的鐵水成本增加已明顯大于焦炭成本降低的幅度,鐵水成本增加已達(dá)到9.28～19.55元/噸鐵。

1.3 配煤攻關(guān)試驗(yàn)

針對(duì)提高1/3焦煤(精煤和原煤)、氣煤使用比例開(kāi)展了多組小焦?fàn)t配煤試驗(yàn),見(jiàn)表6、圖1。資源變化后,需結(jié)合資源繼續(xù)開(kāi)展1/3焦煤、氣煤配煤試驗(yàn)[2]。截止目前,疆內(nèi)1/3焦煤2#配比最高已達(dá)到28%,氣煤最高達(dá)到10%。

表6 配煤攻關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù) %

圖1 氣煤比例與焦炭質(zhì)量關(guān)系

2 工藝過(guò)程控制

在2021年生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中,實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè),開(kāi)展干熄焦提升機(jī)異常作業(yè)攻關(guān),焦?fàn)t區(qū)域日清日結(jié),確保提升機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行,提高了干熄焦率,通過(guò)爐溫調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)化操作檢查,穩(wěn)定爐溫系數(shù)。單種煤粉碎細(xì)度、爐溫系數(shù)等CPK指數(shù)均達(dá)到1.1以上,系統(tǒng)過(guò)程處于受控狀態(tài)。工藝控制指標(biāo)見(jiàn)表7、圖2。

表7 2021年生產(chǎn)工藝控制指標(biāo) %

圖2 工藝過(guò)程指標(biāo)CPK曲線

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),焦炭檢測(cè)時(shí)間為,配比調(diào)整后的焦?fàn)t結(jié)焦時(shí)間+煤塔用空時(shí)間+焦倉(cāng)用空時(shí)間,即2～3天。但經(jīng)過(guò)多次檢測(cè)焦炭質(zhì)量無(wú)明顯變化規(guī)律,調(diào)整增加焦炭檢測(cè)頻次。通過(guò)跟蹤焦炭質(zhì)量變化趨勢(shì)(只有焦炭質(zhì)量變化明顯時(shí)才可驗(yàn)證),最終,確定焦炭檢測(cè)時(shí)間為4～6天,有效指導(dǎo)了生產(chǎn),見(jiàn)表8。

表8 2021生產(chǎn)焦檢測(cè)時(shí)間比對(duì)

3 工藝技術(shù)管理措施

3.1 制定了不同焦?fàn)t用煤結(jié)構(gòu)

根據(jù)八鋼公司所屬焦?fàn)t的爐型及實(shí)際生產(chǎn)狀況,依據(jù)高爐用焦質(zhì)量需求及資源就近原則,制定焦煤資源匹配結(jié)構(gòu):

南疆焦?fàn)t用煤結(jié)構(gòu):庫(kù)拜13+1/3+氣煤+拜城25

瑞祥焦?fàn)t用煤結(jié)構(gòu):氣煤+庫(kù)拜1/3(13)+艾礦尾煤+哈煤八鋼本部焦?fàn)t用煤結(jié)構(gòu):艾礦+1/3+青河蒙古煤將繼續(xù)開(kāi)展小焦?fàn)t頂裝、搗固煉焦試驗(yàn),對(duì)焦?fàn)t用煤結(jié)構(gòu)跟蹤研究。

3.2 八鋼本部焦?fàn)t工藝控制措施

(1)控制進(jìn)廠焦煤灰分指標(biāo),保證焦炭質(zhì)量。

(2)1/3焦煤1#預(yù)粉碎供本部焦?fàn)t使用,要求細(xì)度≥80%,1/3焦煤1#洗選后使用。本部繼續(xù)開(kāi)展大比例配加1/3焦煤2#、氣煤等弱粘結(jié)焦煤的配煤攻關(guān),本部焦?fàn)t1/3焦煤1#、精煤、氣煤上煤流量均穩(wěn)定在350t/h。

(3)延長(zhǎng)焦?fàn)t悶爐時(shí)間,焦?fàn)t悶爐時(shí)間控制在2h。

(4)編制長(zhǎng)時(shí)間(>2h)停爐或焦?fàn)t定修后爐溫恢復(fù)方案。

3.3 工作管理制度

(1)每日要求:開(kāi)展焦?fàn)t區(qū)域日清日結(jié)推進(jìn)會(huì)。

(2)每周要求:分廠、作業(yè)區(qū)、小焦?fàn)t負(fù)責(zé)人每周抽查一次所有焦煤粉碎細(xì)度,班組每班對(duì)各自負(fù)責(zé)煤種抽查一次粉碎細(xì)度;開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、工藝紀(jì)律檢查;開(kāi)展體系基礎(chǔ)管理推進(jìn)工作;開(kāi)展冬季生產(chǎn)推進(jìn)會(huì),確保冬季生產(chǎn)穩(wěn)定;每周梳理各區(qū)域影響生產(chǎn)頻次最高的異常作業(yè)種類,解決影響生產(chǎn)的難點(diǎn)問(wèn)題,確保出爐、爐溫穩(wěn)定。

(3)每月開(kāi)展鐵器、焦?fàn)t石墨、各類襯板檢查,確保干熄焦率;固化干熄焦提升機(jī)攻關(guān)已完成的管理措施,確保干熄焦率。

(4)每季度與寶武集團(tuán)內(nèi)兄弟單位開(kāi)展焦炭成本對(duì)標(biāo)找差工作。

(5)繼續(xù)推進(jìn)可視化作業(yè)指導(dǎo)書工作,提高職工工操作技能。

(6)豐富完善進(jìn)廠焦煤性價(jià)比模型,跟蹤進(jìn)廠焦煤質(zhì)量,降低用焦成本。

4 發(fā)揮一總部多基地管控模式

通過(guò)發(fā)揮一總部多基地管控模式優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)資源共享。例如將南疆公司拜城25#調(diào)回本部使用,快速緩解配合煤含硫較高的問(wèn)題,在保證焦炭質(zhì)量穩(wěn)定前提下,從源頭控制焦?fàn)t煤氣、裝煤、攔焦除塵SO2,進(jìn)一步降低了焦炭成本,見(jiàn)圖3。

圖3 配加拜城25#后焦炭成本變化趨勢(shì)

通過(guò)發(fā)揮一總部多基地管控模式優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)資源共享,配煤成本降低293～388元/噸。環(huán)保方面,焦?fàn)t煤氣含硫、焦?fàn)t裝煤、攔焦除塵SO2明顯改善,環(huán)保超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)明顯降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1) 疆內(nèi)低品質(zhì)焦煤的試驗(yàn)研究表明:低品質(zhì)1/3焦煤1#屬于易洗選焦煤;60kg焦?fàn)t提高低品質(zhì)焦煤粉碎細(xì)度試驗(yàn)。當(dāng)氣煤、1/3焦煤粉碎細(xì)度由75%提高至80%后,焦炭冷態(tài)強(qiáng)度提高,M40提高2.1%～3.0%、M10降低0.7%～0.9%,趨勢(shì)明顯。

(2) 疆內(nèi)低品質(zhì)焦煤的配煤生產(chǎn)實(shí)踐表明,在現(xiàn)有配煤結(jié)構(gòu)下,1/3焦煤2#性價(jià)比明顯優(yōu)于1/3焦煤1#。

(3)充分利用進(jìn)廠焦煤性價(jià)比模型,可以指導(dǎo)焦煤指導(dǎo)采購(gòu)工作。還需要根據(jù)市場(chǎng)變化,不斷完善。

(4)充分利用好一總部多基地管控模式下資源共享優(yōu)勢(shì),通過(guò)資源合理分配,確保本部2500m3高爐爐況穩(wěn)定,從而降低鐵水成本。