CN104140832A - 一种提高炼焦装炉煤质量稳定性的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高装炉煤质量稳定性的方法，所述方法包括如下步骤：将原料煤贮存于全封闭式原料煤场中，然后进行硬质煤预粉碎，通过配煤室、在全封闭式条形混匀煤场中进行混合，将混合后的配合煤粉碎并进行煤调湿，随后通过煤塔，实现最终的装炉炼焦。通过所述方法所得到的装炉煤水分、灰分、挥发分、硫分稳定，以及装炉煤的结焦性能和细度稳定，且质量指标稳定性提高到4σ水平以上。

Description

一种提高炼焦装炉煤质量稳定性的工艺

技术领域

本发明提供了一种炼焦装炉煤的制备方法，特别地提供了一种能显著提高炼焦装炉煤质量稳定性的工艺，属于炼焦煤技术领域。

背景技术

按照煤炭的用途进行划分，炼焦煤是一种用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种类。由于我国经济的发展以及工业化进程的日益加快，尤其是钢铁行业的蓬勃发展，我国的炼焦工业也进入了一个快速发展期。据初步统计，早在1991年，我国的焦炭产量便已跃居世界第一，而仅仅3年之后的1994年，我国焦炭年产量便超过1亿吨大关，2008 年中国焦炭产量总计约 3.27亿吨，自此，一直保持了一定幅度增长的稳定态势。

由于焦炭产量的巨大，以及由于我国焦煤的相对稀缺性，因此在实际的炼焦生产中，是将多煤种按照一定比例进行混合而得到配合煤(即配煤操作)，然后将得到的配合煤进行炼焦，生产出焦炭。

在实际的炼焦工业中，现有的由配合煤制备焦炭的生产工艺通常如下：(1). 将各炼焦单种煤运进焦化厂后，通过卸料装置或机械进行卸载，然后经带式输送机输送至煤场中并按煤种进行分别贮存，使其均质化；(2). 然后，将贮存在煤场中的各种炼焦煤通过取料设备进行取料，经带式输送机输送至配煤工段中，在该工段中将这些不同的炼焦煤按一定的配煤比进行配合，从而制备得到配合煤；(3). 将所得配合煤经带式输送机输送至粉碎工段中，在该工段中进行粉碎处理以制成炼焦装炉煤，最后将该炼焦装炉煤经带式输送机输送至煤塔顶部，供焦炉炼焦生产使用。该整套工艺流程也称为备煤工艺。

随着技术的进步和对炼焦机理的深入研究和了解，以及为了提高所生成的焦炭质量，近年来为了降低装炉煤中的水分和最大程度地稳定装炉煤的质量，人们研发了多种煤调湿技术，并初步在炼焦煤的配制和制备上得到了一定程度的应用，这极大地改善了制焦工艺，提高了所得焦炭的各种性能。

虽然上述的配煤工艺在制焦工业中得到了广泛应用，并成为目前炼焦领域中的主流生产流程，但仍存在如下问题和/或不足之处：

1. 装炉煤的水分波动大。以重量百分比计，入厂原料煤的水分一般为10%左右，而当露天贮存时，由于季节、气候，甚至是短期内如一天内的气温变化，都可导致煤料的水分时刻处于变化之中。尤其是在雨季，使得水分波动更大。在水分波动如此之大的情况下，即使是采用了各种煤调湿技术，但也很难将装炉煤中的水分稳定保持在一个精确的范围内。而装炉煤水分的不稳定，会直接影响所得焦炭的质量及焦炉的寿命，以及剧烈地影响到整个操作流程的稳定运行。同时，在生产操作中，由于装炉煤的水分波动较大，会使炉温的调节和控制更趋于困难，从而造成焦饼温度忽高忽低，最终影响到焦炭质量的稳定。

2、装炉煤灰分、硫分和挥发分波动大。在实际生产中，由于原料煤来源的不同、炼焦配合煤(即装炉煤，下同)的配比会经常变更等因素，从而造成配合煤的灰分、硫分、挥发分等也经常发生变化，最终使焦炭的灰分、硫分也产生相应变化。此外，这也使得焦炉荒煤气中的含硫量及产生量不稳定，从而不可避免地影响了煤气净化单元的稳定操作和精确控制。

3、装炉煤的结焦性能波动大。随着炼焦煤资源的日益稀缺和供给紧张，炼焦原料的混煤情况日益严重，进而会影响原料煤的煤质稳定，尽管调整配煤比可在一定程度上弱化该影响，但仍存在滞后性和可控制性较差的问题，使得装炉煤的结焦性能波动在所难免，最终导致焦炭质量的稳定性差，并影响到了后序高炉的稳定生产。

4、装炉煤细度的波动大。煤炭来源和混煤情况的变化均会引起各单种煤破碎性能的变化，配煤比的调整亦会引起配合煤的破碎性能发生变化。因此，不论是采用先粉后破工艺还是先破后粉工艺，由于煤的破碎性能的改变而终会引起装炉煤在细度上的波动，进而影响到焦炭的质量和产量的稳定。

目前，国内的焦化企业普遍采用的是上述的常规炼焦装炉煤制备工艺，但由于上述存在的种种缺陷，尤其是当各种缺陷发生叠加效应时，由此带来的对焦炭质量的影响和操作过程的精确控制影响更为巨大，使得焦炭质量波动很大，由此也使得随后的煤气净化系统难以稳定操作。而在目前钢铁行业普遍追求高炉大型化和应用富氧喷煤等高强化冶炼技术的今天，也对焦炭的强度和质量稳定性要求也越来越高。因此，如何通过提高装炉煤质量稳定性来保证焦炭高质稳定是焦化厂炼焦生产所面临的主要难题之一，并亟需加以解决。

发明内容

针对上述指出的缺陷和钢铁炼焦行业所面临的技术问题，本发明人在进行了大量的深入研究和付出了创造性劳动后，从而解决了上述问题，完成了本发明。

简而言之，本发明所要解决的技术问题是针对现有工艺技术存在的不足，提供了一种提高装炉煤质量稳定性的方法。通过使用该方法，可使装炉煤的水分、灰分、挥发分、细度以及结焦性能保持相对稳定，显著减弱了因装炉煤的质量波动而对焦炉操作、焦炭质量以及煤气净化的不良影响，为后序焦炉煤气净化单元以及高炉操作的稳定运行打下了良好的基础。

本发明的所述方法是一种提高装炉煤质量稳定性的方法，所述方法包括如下步骤：

(1). 将原料煤贮存于全封闭式原料煤场中；

(2). 进行硬质煤预粉碎；

(3). 将粉碎后的煤通过配煤室、在全封闭式条形混匀煤场中进行混合；

(4). 将混合后的配合煤粉碎并进行煤调湿。

将经过上述处理后的煤通过煤塔，便可实现最终的装炉炼焦。

在本发明的所述方法中，所述全封闭式原料煤场并没有特别的限定，只要其为全封闭式即可。非限定性地可例举矩形煤场和圆形煤场两种选择。该全封闭式原料煤场能够贮存维持焦炉正常生产所需的煤量，在该煤场中，由堆取料机实现各种原料煤的堆取。通过使用所述全封闭式原料煤场，可避免由于环境的变化而造成的原料煤水分的波动，并能实现自然控水功能，例如原料煤的部分水分可渗入地下，通过排水系统排出，在一定程度上降低了原料煤水分。

在本发明的所述方法中，所述硬质煤预粉碎操作能实现对硬度较大的煤种如气煤、瘦煤、1/3焦煤等依据硬度及细度的不同进行不同程度预粉碎，使硬质煤的细度提高10%-20%，优选提高15%，而硬度小的煤种如焦煤、肥煤等则不需要进行预粉碎，由此容易实现后序配合煤粒度和细度的精准控制。

在本发明的所述方法中，所述配煤室可根据生产要求对所述硬质煤预粉碎操作后得到的各类煤种以及未进行预粉碎的煤种按照炼焦领域中的公知配比进行配合，配合后进入所述全封闭式条形混匀煤场中。

在本发明的所述方法中，所述全封闭式条形混匀煤场有两个平行料条，交替存取使用，由堆料设备采用“人”形和菱形填充的布料方法进行往复平铺堆料，具体如下：最底层平铺若干并列平行的截面为 “人”字形小料条，再起一层在已铺小“人”字形料条之间往复平铺水平截面为菱形的小料条，直至填平所有的小“人”字形之间的水平截面为菱形的空隙，使得“人”字形的最高处与菱形的最高水平截面平齐成水平面，然后，再次堆积人字，再填充菱形至填平，重复多次，得到混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条；

其中重复的次数可根据所铺设的第一次“人”字形之间的水平截面为菱形的空隙被填平后料条的底面积进行合适确定，直至无法继续进行“人”字形铺设为止，例如可为10-20次，如10次、11次、12次、13次、14次、15次、16次、17次、18次、19次或20次，优选为15次。其中的每一“次”均包括了一次“人”字形铺设和一次菱形填平。

完成上述的备用混匀煤料条后，由取料设备在沿垂直于已铺设混匀大料条铺设方向的截面上进行直取操作，从而实现装炉煤的水分、灰分、挥发分、硫分等分布均匀和稳定，以及结焦性能的均匀稳定。经过如此混合后得到配合煤炭。

在本发明的所述方法中，所述配合煤粉碎是将上一步骤得到的配合煤经过粉碎机械进行粉碎，并可采用细度在线监测控制技术，以保证粉碎后的配合煤细度稳定，根据炼焦要求，确定步骤(4)的配合煤粉碎后，粒度小于3 mm的煤料占总煤料的质量百分比的细度为75%-85%，例如可为75%、80%或85%，优选为80%。例如以80%为例，其含义是粒度小于3 mm的煤料占总煤料的质量百分比为80%。

在本发明的所述方法中，所述煤调湿可采用常规的任何已知煤调湿工艺，例如可采用蒸汽为热源的多管回转干燥调湿技术，也可采用以焦炉烟道废气为热源的振动流化床调湿技术。经过调湿后，将配合煤的水分质量百分比含量降低至约6.5%，可进一步保证装炉煤水分的稳定。

在本发明的所述方法中，所述煤塔可为炼焦领域中的任何已知煤塔，通过煤塔将上步骤得到的配合煤放入装煤车中，通过装煤车将配合煤进行装炉炼焦。

通过上述操作，与现在工艺技术相比，本发明技术方案的优点在体现在如下几个方面：

1. 通过本发明方法所得到的装炉煤水分稳定，以含水质量百分比计，全年波动不超过0.3%。

2. 通过本发明方法所得到的装炉煤的灰分、挥发分、硫分稳定，在混匀煤场存取周期内，均以质量百分比计，灰分波动不超过0.2%，挥发分波动不超过0.5%，硫分波动不超过0.03%。

3. 通过本发明方法所得到的装炉煤结焦性能稳定，体现在混匀煤场中存取周期内，焦炭的强度指标抗碎强度M₄₀、耐磨强度M₁₀和反应后强度CSR波动分别不超过0.5%、0.3%和0.6%。

4. 通过本发明方法所得到的装炉煤细度稳定，在混匀煤场存取周期内，波动不超过0.3%。

5. 通过本发明方法所得到的装炉煤质量指标稳定性得到了极大提高，装炉煤水分、灰分、挥发分、硫分及间接表征结焦性能的焦炭强度指标波动小，产品合格率高达99.379%。

附图说明

附图1示意性地描述了根据本发明所述方法的操作流程示意图。

附图2示意性地描述了根据本发明的垂直于铺设方向的混匀料条的主视截面示意图。

附图3示意性地描述了根据本发明的混匀料条的左视示意图。

附图4示意性地描述了根据本发明的混匀料条的俯视示意图。

具体实施方式

如下将参考附图，对本发明的上述方法进行进一步地详细说明和/或阐述，但应该理解，这只是对本发明所述方法做出的示例性描述，其意图是用来解释/阐述本发明的所述方法，而非用来限定和/或限制本发明，更非将本发明的保护范围局限于此。

实施例1

将各炼焦单种煤经带式输送机输送至全封闭矩形煤场中，并由堆料设备按煤种分别贮存，进行煤质初步均匀化，例如即便是对于同是气煤的两种煤，其性质也会有差别，将它们混堆后共取可使气煤均质化，并在贮存期内自然控去一定水分。

根据生产需要，将贮存在封闭煤场的炼焦煤由取料设备和输送机送到下一工序，对于硬度较大的气煤、瘦煤、1/3焦煤等先进行预粉碎，使其细度提高10%，然后送到配煤工段。而硬质煤设备小的炼焦煤焦煤、肥煤等不需要预粉碎，而是直接送到配煤工段同已经过预粉碎的硬质煤按炼焦需要进行配合，制备成配合煤。

将得到的配合煤经带式输送机送至全封闭式条形混匀煤场，所述全封闭式条形混匀煤场有两个平行料条，交替存取使用，由堆料设备采用“人”形和菱形填充的布料方法进行往复平铺堆料，具体如下：最底层平铺若干并列平行的截面为 “人”字形小料条，再起一层在已铺小“人”字形料条之间往复平铺水平截面为菱形的小料条，直至填平所有的小“人”字形之间的水平截面为菱形的空隙，使得“人”字形的最高处与菱形的最高水平截面平齐成水平面，然后，再次堆积人字，再填充菱形至填平，重复10次，得到混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条。最终完成如图2至图4所示的混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条。

完成上述的备用混匀煤料条后，由取料设备在沿垂直于已铺设混匀大料条铺设方向的截面上进行直取操作，得到混匀配合煤。

使用粉碎机械对混匀配合煤进行粉碎至细度为75%，并采用细度在线监测控制技术，以保证粉碎后的配合煤细度稳定。

采用蒸汽为热源的多管回转干燥调湿技术，将粉碎后的配合煤将水分质量百分比含量降低6%，从而制备成装炉煤，装炉煤再经带式输送机送至煤塔顶供焦炉炼焦生产使用。

实施例2

将各炼焦单种煤经带式输送机输送至全封闭圆形煤场中，并由堆料设备按煤种分别贮存，进行煤质初步均匀化并在贮存期内自然控去一定水分。

根据生产需要，将贮存在封闭煤场的炼焦煤由取料设备和输送机送到下一工序，对于硬度较大的气煤、瘦煤、1/3焦煤等先进行预粉碎，使其细度提高15%，然后送到配煤工段。而硬质煤设备小的炼焦煤焦煤、肥煤等不需要预粉碎，而是直接送到配煤工段同已经过预粉碎的硬质煤按炼焦需要进行配合，制备成配合煤。

将得到的配合煤经带式输送机送至全封闭式条形混匀煤场，所述全封闭式条形混匀煤场有两个平行料条，交替存取使用，由堆料设备采用“人”形和菱形填充的布料方法进行往复平铺堆料，具体如下：最底层平铺若干并列平行的截面为 “人”字形小料条，再起一层在已铺小“人”字形料条之间往复平铺水平截面为菱形的小料条，直至填平所有的小“人”字形之间的水平截面为菱形的空隙，使得“人”字形的最高处与菱形的最高水平截面平齐成水平面，然后，再次堆积人字，再填充菱形至填平，重复15次，得到混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条。最终完成如图2所示的混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条。

完成上述的备用混匀煤料条后，由取料设备在沿垂直于已铺设混匀大料条铺设方向的截面上进行直取操作，得到混匀配合煤。

使用粉碎机械对混匀配合煤进行粉碎至细度为80%，并采用细度在线监测控制技术，以保证粉碎后的配合煤细度稳定。

采用以焦炉烟道废气为热源的振动流化床调湿技术，将粉碎后的配合煤将水分质量百分比含量降低6.5%，从而制备成装炉煤，装炉煤再经带式输送机送至煤塔顶供焦炉炼焦生产使用。

实施例3

将各炼焦单种煤经带式输送机输送至全封闭圆形煤场中，并由堆料设备按煤种分别贮存，进行煤质初步均匀化并在贮存期内自然控去一定水分。

根据生产需要，将贮存在封闭煤场的炼焦煤由取料设备和输送机送到下一工序，对于硬度较大的气煤、瘦煤、1/3焦煤等先进行预粉碎，使其细度提高20%，然后送到配煤工段。而硬质煤设备小的炼焦煤焦煤、肥煤等不需要预粉碎，而是直接送到配煤工段同已经过预粉碎的硬质煤按炼焦需要进行配合，制备成配合煤。

将得到的配合煤经带式输送机送至全封闭式条形混匀煤场，所述全封闭式条形混匀煤场有两个平行料条，交替存取使用，由堆料设备采用“人”形和菱形填充的布料方法进行往复平铺堆料，具体如下：最底层平铺若干并列平行的截面为 “人”字形小料条，再起一层在已铺小“人”字形料条之间往复平铺水平截面为菱形的小料条，直至填平所有的小“人”字形之间的水平截面为菱形的空隙，使得“人”字形的最高处与菱形的最高水平截面平齐成水平面，然后，再次堆积人字，再填充菱形至填平，重复20次，得到混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条。最终完成如图2所示的混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条。

完成上述的备用混匀煤料条后，由取料设备在沿垂直于已铺设混匀大料条铺设方向的截面上进行直取操作，得到混匀配合煤。

使用粉碎机械对混匀配合煤进行粉碎至细度为85%，并采用细度在线监测控制技术，以保证粉碎后的配合煤细度稳定。

采用以焦炉烟道废气为热源的振动流化床调湿技术，将粉碎后的配合煤将水分质量百分比含量降低6.3%，从而制备成装炉煤，装炉煤再经带式输送机送至煤塔顶供焦炉炼焦生产使用。

对比例

(1). 将各炼焦单种煤运进焦化厂后，通过卸料装置或机械进行卸载，然后经带式输送机输送至煤场中并按煤种进行分别贮存，使其均质化；

(2). 将贮存在煤场中的经过均质化的各种炼焦煤通过取料设备进行取料，经带式输送机输送至配煤工段中，在该工段中将这些不同的炼焦煤按所需配煤比进行配合，从而制备得到配合煤；

(3). 将所得配合煤经带式输送机输送至粉碎工段中，在该工段中进行粉碎处理以制成炼焦装炉煤，最后将该炼焦装炉煤经带式输送机输送至煤塔顶部，供焦炉炼焦生产使用。

分别使用实施例1-3所得到的炼焦煤和对比例中得到的炼焦煤进行炼焦操作，对所得的焦炭进行了稳定性指标的测量，结果示于下表1中。

表1. 本发明配煤工艺与常规配煤工艺所得装炉煤的性能指标波动

M₄₀：抗碎强度

M₁₀：耐磨强度

CSR：反应后强度

1.5σ代表产品合格率为68.3%

由此可见，通过使用本发明的方法进行炼焦煤的配合，能够使得所得焦炭的各种性能指标均大大优异于根据现有的配煤技术而得到的焦炭，尤其是抗碎强度M₄₀、耐磨强度M₁₀和CSR的波动要远小于常规技术的相应波动，同时将反应后强度所得到的装炉煤质量指标稳定性提高到4σ水平以上，即装炉煤水分、灰分、挥发分、硫分及间接表征结焦性能的焦炭强度指标的波动超出设定值的概率不超过0.621% (即产品合格率为99.379%)，此处，虽然“6σ水平”评价体系属于抽象的评价标准，但6σ管理是管理学领域的公知衡量指标，其含义是指换算为百万分之3.4的错误/缺陷率的流程变化(六个标准偏差)尺度，4σ是对应换算为百万分之6211的错误/缺陷率，在本申请中，“4σ”意味着配合煤的合格率为99.379%，“1.5σ”意味着配合煤的合格率为68.3%。

尽管为了举例和描述之目的，而介绍了本发明的上述实施方式和附图所示结构及处理过程。但这些并非是详尽的描述，也不能将本发明的范围局限于此。对本领域技术人员来说，可对本发明的上述实施方式做出多种修改和变化，而这些所有的修改和/或变化都包括在如本发明的权利要求所限定的范围之内，并不脱离如所述权利要求所限定的本发明的范围和精神。

Claims (10)

1.一种提高装炉煤质量稳定性的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）将原料煤贮存于全封闭式原料煤场中；

（2）对硬质煤进行预粉碎；

（3）将粉碎后的煤通过配煤室、在全封闭式条形混匀煤场中进行混合，所述全封闭式条形混匀煤场有两个平行料条，交替存取使用，由堆料设备采用“人”形和菱形填充的布料方法进行往复平铺堆料，具体如下：最底层平铺若干并列平行的截面为 “人”字形小料条，再起一层在已铺小“人”字形料条之间往复平铺水平截面为菱形的小料条，直至填平所有的小“人”字形之间的水平截面为菱形的空隙，使得“人”字形的最高处与菱形的最高水平截面平齐成水平面，然后，再次堆积人字，再填充菱形至填平，重复多次，得到混匀大料条，从而完成备用混匀煤料条；

完成上述的备用混匀煤料条后，由取料设备在沿垂直于已铺设混匀大料条铺设方向的截面上进行直取操作；

（4）将混合后的配合煤粉碎并进行煤调湿。

2.如权利要求1所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的硬质煤预粉碎使硬质煤细度提高10%-20%。

3.如权利要求2所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的硬质煤预粉碎使硬质煤细度提高15%。

4.如权利要求1-3任一项所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的“人”字形铺设和菱形填平的重复次数为10-20次。

5.如权利要求1-4任一项所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的“人”字形铺设和菱形填平的重复次数为15次。

6.如权利要求1-5任一项所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(4)的配合煤粉碎后，粒度小于3 mm的煤料占总煤料的质量百分比的细度为75%-85%。

7.如权利要求6任一项所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(4)的配合煤粉碎后，粒度小于3 mm的煤料占总煤料的质量百分比的细度为80%。

8.如权利要求1-7任一项所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(4)的煤调湿采用蒸汽为热源的多管回转干燥调湿技术或以焦炉烟道废气为热源的振动流化床调湿技术。

9.如权利要求1-8任一项所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(4)的煤调湿是将配合煤的水分质量百分比含量降低至约6.5%。

10.如权利要求1-9任一项所述的提高装炉煤质量稳定性的方法，其特征在于：将经过所述步骤(4)处理后的煤通过煤塔，实现最终的装炉炼焦。