小焦?fàn)t試驗(yàn)在煉焦生產(chǎn)中的價值與作用

孔魯慧，范繼宗，馬士猛，李國瑞，李峰，劉合彬，王景濤(濟(jì)寧中泰煤化有限公司，山東 濟(jì)寧 272100)

0 引言

由于煤炭價格居高不降，焦炭價格低迷，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高，因此濟(jì)寧中泰煤化有限公司(以下稱公司)決定通過拓展煤炭資源，進(jìn)行小焦?fàn)t試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)持續(xù)優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)，以降低生產(chǎn)成本，提高公司經(jīng)濟(jì)效益。

1 生產(chǎn)用煤的確定

公司處于山東省地域，山東地區(qū)主要出產(chǎn)氣煤、1/3 焦煤，焦煤、貧瘦煤稀缺。氣煤是變質(zhì)程度較低、揮發(fā)分較高的煙煤，單獨(dú)煉焦時，焦炭細(xì)長、易碎，并有較多的縱裂紋；1/3 焦煤是介于焦煤、肥煤與氣煤之間的含中等或較高揮發(fā)分的強(qiáng)黏結(jié)性煤，煉焦時，1/3 焦煤的配入量可在較寬范圍內(nèi)波動，是良好的煉焦基礎(chǔ)煤。根據(jù)地理位置選擇優(yōu)質(zhì)礦點(diǎn)就近采購氣煤、1/3 焦煤，其具有供貨周期短、運(yùn)費(fèi)成本低的優(yōu)勢。山東地區(qū)大部分為氣煤、1/3 焦煤、肥煤等煤種，需依托其他地區(qū)的焦煤、貧瘦煤進(jìn)行配入。主焦煤選擇山西呂梁地區(qū)性價比較高的中高硫、高熱強(qiáng)的主焦煤為主，貧瘦煤以山西、河南地區(qū)為主。山東地區(qū)配煤結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 山東地區(qū)配煤結(jié)構(gòu)

2 煤炭資源選擇

公司位于山東省濟(jì)寧市魚臺縣老砦鎮(zhèn)，煤炭采購主要以公司附近的煤礦為主。

氣煤采購以公司周邊的氣煤礦點(diǎn)為主，1/3 焦煤采購從鹿洼、趙樓等礦點(diǎn)中擇優(yōu)選擇。

3 小焦?fàn)t試驗(yàn)規(guī)范與要求

40 kg 小焦?fàn)t設(shè)備裝置自動化程度高、加熱速度快，與生產(chǎn)焦?fàn)t加熱速度相近，爐墻的抗冷抗熱性能好，試驗(yàn)所用樣品重量少，人員實(shí)際操作方便，可以很好地模擬生產(chǎn)焦?fàn)t，試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況并結(jié)合煤炭特性可以準(zhǔn)確預(yù)測焦炭質(zhì)量。

40 kg 小焦?fàn)t試驗(yàn)的條件為：對試驗(yàn)所用煤炭或其他物料加煤炭的混配進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，配合煤細(xì)度(小于3 mm)大于85%，采用搗固裝煤方式，堆密度為1.0～1.1 t/m3，水分為10%～11%，結(jié)焦時間為19 h，焦餅中心溫度為950 ℃，進(jìn)行2 次落下試驗(yàn)，并對小焦?fàn)t試驗(yàn)所得焦炭進(jìn)行檢驗(yàn)。

4 小焦?fàn)t試驗(yàn)的應(yīng)用

4.1 單種煤小焦?fàn)t試驗(yàn)

對計(jì)劃采購的單種煤和已采購的單種煤進(jìn)行單種煤的小焦?fàn)t試驗(yàn)，利用小焦?fàn)t試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)研究單種煤的結(jié)焦性能和熱態(tài)性能，同時結(jié)合煤樣的煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，確定小焦?fàn)t配合煤的試驗(yàn)方案等。從質(zhì)量方面和經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行評價和分析，為合理利用煉焦煤資源，降低生產(chǎn)成本提供依據(jù)，并進(jìn)行科學(xué)的配煤指導(dǎo)[1]。

4.2 小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)

煤炭和焦炭質(zhì)量檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和可行性，并影響到試驗(yàn)方案是否可以投用到生產(chǎn)焦?fàn)t中，所以質(zhì)量檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性非常重要。根據(jù)以上原則，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，制定了方案，單種煤試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 單種煤試驗(yàn)結(jié)果

通過小焦?fàn)t試驗(yàn)可以得出，單種煤試驗(yàn)結(jié)果的反應(yīng)性為19.1%，反應(yīng)后強(qiáng)度為66.0%，硫分轉(zhuǎn)換率為84%，所選的主焦煤質(zhì)量符合當(dāng)前生產(chǎn)工藝用煤要求。根據(jù)該主焦煤各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)，并結(jié)合地域煤炭分布情況，同時考慮焦?fàn)t熱工控制情況，初步確定了配煤架構(gòu)，并對配煤方案進(jìn)行小焦?fàn)t試驗(yàn)。

4.3 小焦?fàn)t配合煤試驗(yàn)

(1) 配煤煉焦試驗(yàn)是把幾種不同的單種煤按配煤方案比例進(jìn)行混合后，裝入小焦?fàn)t進(jìn)行模擬煉焦試驗(yàn)。小焦?fàn)t配煤試驗(yàn)的主要作用是根據(jù)公司所需的煤炭資源，結(jié)合計(jì)劃生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量指標(biāo)要求，進(jìn)行小焦?fàn)t配煤模擬煉焦試驗(yàn)，驗(yàn)證該配煤方案的可行性，以及是否具備投入焦?fàn)t試產(chǎn)的條件；還可以對不同配煤比例條件下的焦炭質(zhì)量變化情況進(jìn)行比較，幫助企業(yè)優(yōu)化配煤方案，合理選用煤炭資源，在保證焦炭質(zhì)量的前提下，有效降低配煤成本。

(2)通過小焦?fàn)t配合煤煉焦試驗(yàn)，可以對配煤煉焦機(jī)理進(jìn)行研究；配入高灰煤類、高硫煤類、非煤炭物料進(jìn)行配煤煉焦試驗(yàn)，了解不同煤源在配煤煉焦試驗(yàn)中的作用；研究不同煤種間的配伍性，進(jìn)一步優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量。由此可見，小焦?fàn)t進(jìn)行配煤煉焦試驗(yàn)對于焦?fàn)t生產(chǎn)有很大的指導(dǎo)意義。按照小焦?fàn)t操作規(guī)程進(jìn)行煉焦試驗(yàn)，并對所產(chǎn)出的焦炭進(jìn)行了相關(guān)檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表3。

表3 配合煤小焦?fàn)t試驗(yàn)

(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)記錄，小焦?fàn)t試驗(yàn)后得出的焦炭灰分、硫的轉(zhuǎn)換率均在可控范圍內(nèi)，焦炭的反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度在預(yù)測范圍內(nèi)。

4.4 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測生產(chǎn)焦炭的質(zhì)量

配合煤小焦?fàn)t試驗(yàn)所得到的焦炭可預(yù)測實(shí)際生產(chǎn)焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量，達(dá)到指導(dǎo)焦?fàn)t生產(chǎn)的目的。在相同配煤比的條件下，對試驗(yàn)焦?fàn)t和生產(chǎn)焦?fàn)t分別進(jìn)行煉焦試驗(yàn)，并對焦炭質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，找到兩者的相關(guān)性，從而建立起試驗(yàn)焦炭與生產(chǎn)焦炭之間的數(shù)據(jù)庫，為降本增效提供有效支撐。

結(jié)合焦?fàn)t工藝實(shí)際控制情況判斷配煤方案均可在生產(chǎn)焦?fàn)t中試用，綜合考慮公司所在地域位置，保證焦炭產(chǎn)品質(zhì)量的前提下控制生產(chǎn)成本，將配合煤小焦?fàn)t試驗(yàn)試用于生產(chǎn)焦?fàn)t中進(jìn)行中試。

5 搗固焦?fàn)t試生產(chǎn)

5.1 煤炭化驗(yàn)分析

化驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性直接影響著產(chǎn)品的科學(xué)生產(chǎn)與有效利用，因此降低化驗(yàn)誤差尤為重要。公司應(yīng)提升化驗(yàn)室人員的專業(yè)能力與綜合素養(yǎng)，并對化驗(yàn)室設(shè)備、化驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格管理；取樣人員應(yīng)編制收發(fā)貨物數(shù)據(jù)對比表，定期召開數(shù)據(jù)對比分析會議，避免化驗(yàn)誤差帶來的質(zhì)量糾紛。煤焦化驗(yàn)的工作人員要具有良好的專業(yè)技能與綜合素養(yǎng)，并且要選擇合理的化驗(yàn)方法，時刻保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，提升實(shí)際化驗(yàn)操作的專業(yè)性與規(guī)范性。

5.2 合理規(guī)劃管理煤場

公司煤場用于煤炭的穩(wěn)定存儲，主要功能包括煤的立堆存放、取用方便，同時還要兼顧環(huán)境保護(hù)。焦化廠煤炭種類較多，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范進(jìn)、存、取，杜絕出現(xiàn)混煤現(xiàn)象。

5.3 煤倉下煤準(zhǔn)確率校驗(yàn)

為確保配煤準(zhǔn)確性，配煤方案投入前應(yīng)對所用煤倉進(jìn)行下煤準(zhǔn)確率校驗(yàn)，從而保證配合煤的實(shí)際化驗(yàn)指標(biāo)在預(yù)測范圍內(nèi)。

5.4 焦?fàn)t加熱制度

為確保該配煤方案投入生產(chǎn)后的焦炭質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)嚴(yán)格要求加熱制度，各炭化室焦餅在一定的結(jié)焦時間內(nèi)沿長、高向均勻成熟，并制定直行溫度、橫排溫度的測量周期。在保證工藝指標(biāo)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，對焦?fàn)t運(yùn)行的各項(xiàng)工藝指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化細(xì)分，由責(zé)任人進(jìn)行專項(xiàng)管理，工藝指標(biāo)控制等問題進(jìn)行專人專項(xiàng)定期定點(diǎn)管理，對存在和發(fā)生的問題進(jìn)行溯源解決，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

試生產(chǎn)所產(chǎn)出的焦炭的相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 試生產(chǎn)期間焦炭指標(biāo)

以上指標(biāo)為濟(jì)寧中泰煤化有限公司實(shí)際生產(chǎn)搗固準(zhǔn)一級焦的配煤方案應(yīng)用指標(biāo)，公司生產(chǎn)焦炭的內(nèi)控指標(biāo)要求為：Ad含量≤13%、St,d 含量≤0.75%、CRI含量≤30%、CSR 含量≥60%、M250≥90、M10≤7.5、焦末含量≤8.0%、M40≥80。由以上數(shù)據(jù)可以得出，該配煤方案使用于當(dāng)期生產(chǎn)工況時，所生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量合格，此外，可根據(jù)焦?fàn)t工藝優(yōu)化情況和新購煤炭資源進(jìn)一步進(jìn)行小焦?fàn)t配煤方案試驗(yàn)優(yōu)化，以降低生產(chǎn)成本。

6 小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)對焦?fàn)t生產(chǎn)的指導(dǎo)意義

小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為焦?fàn)t生產(chǎn)的重要指標(biāo)，對于優(yōu)化焦?fàn)t生產(chǎn)過程和提高生產(chǎn)效率具有重要的指導(dǎo)意義。第一，優(yōu)化焦炭配制。通過對小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以得出不同比例的焦炭、焦粉、焦煤等在小焦?fàn)t中的最優(yōu)配比，從而指導(dǎo)焦炭生產(chǎn)中的原料配比和工藝參數(shù)優(yōu)化，這將有助于提高焦炭的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低成本[2]。第二，預(yù)測焦炭品質(zhì)。小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用于預(yù)測大焦?fàn)t中焦炭的品質(zhì)和產(chǎn)量。通過對小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以得出不同原料比例下焦炭的熱值、揮發(fā)分、固定碳等指標(biāo)，從而預(yù)測大焦?fàn)t中的焦炭品質(zhì)和產(chǎn)量，指導(dǎo)生產(chǎn)過程的優(yōu)化。第三，監(jiān)測焦?fàn)t運(yùn)行狀態(tài)。小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以作為監(jiān)測焦?fàn)t運(yùn)行狀態(tài)的重要依據(jù)，通過對小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以了解焦?fàn)t內(nèi)部溫度、壓力等參數(shù)的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，指導(dǎo)焦?fàn)t生產(chǎn)過程的調(diào)整和優(yōu)化，確保焦?fàn)t的正常運(yùn)行。第四，幫助決策。小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為焦?fàn)t生產(chǎn)決策提供重要的參考依據(jù)[3]。通過對小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以得出不同焦炭配比、焦炭粒度等因素對焦?fàn)t生產(chǎn)的影響，從而為生產(chǎn)決策提供依據(jù)，減少生產(chǎn)風(fēng)險，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)語

本文對小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)的指導(dǎo)與應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，介紹了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量控制、質(zhì)量分析以及應(yīng)用方法，探討了小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)在焦?fàn)t生產(chǎn)過程中的應(yīng)用價值。研究表明，小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠提供重要的指導(dǎo)信息，具有幫助焦?fàn)t優(yōu)化運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，預(yù)測焦炭質(zhì)量和驗(yàn)證技術(shù)可行性等現(xiàn)實(shí)意義。