CN109266368A - 一种顶装焦炉配合煤及制定方法 - Google Patents

一种顶装焦炉配合煤及制定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种顶装焦炉配合煤及制定方法,顶装焦炉配合煤包括如下重量百分比的各原料煤:1/3焦煤10‑23%、瘦煤10‑15%、焦煤45‑56%、气肥煤0‑10%和肥煤12‑22%。本发明通过配方的调整扩大配合煤的塑性温度范围,使得配合煤中各单种煤胶质体的软化熔融区间能较好地搭接,从而保证了配合煤在炼焦过程中,在较大的温度范围内处于塑性状态,达到改善粘结过程,提高焦炭结构均匀性。

Description

一种顶装焦炉配合煤及制定方法
技术领域
本发明属于炼焦行业顶装焦炉用煤炭配料技术领域,具体涉及一种顶装焦炉配合煤及制定方法。
背景技术
在大型高炉冶炼技术上,焦炭热态强度提高和粒级增大后,可使风口回旋区的体积等各项参数减小,有利于喷煤操作,进而也有利于风口回旋区的稳定,而焦炭粒级的波动,对高炉下部炉缸、铁口影响很大,对高炉内部气液相分布影响也非常明显。所以说焦炭的强度与粒级的指标是高炉操作非常关注的质量指标。
多年以来,通过炼焦速度的控制、焦炉热工和装平煤操作制度优化、以及焦炉生产稳定性提高等方面改进措施,稳定提高了焦炭的强度和粒级。
影响焦炭强度与平均粒级的因素多而复杂,但最关键的要素是炼焦煤的质量指标。
配合煤的质量,除了与各类单种煤本身的结焦性能有关外,与各类单种的配方比例有很大关系,配比不合理,对焦炭质量影响很大。正常情况下,炼焦企业工程师按加和方法,根据单种煤的灰分、硫分等控制配合煤的灰分、硫分,以确定各类单种煤的比例,这种配比比较粗糙,煤炭配方准确性不高,各单种煤配入组分不合理,会造成焦炭质量低,影响高炉稳定。
目前,使用的主要煤种主要有:1/3焦煤,矿源为淮南、山东地区;肥煤(气肥煤),矿源为淮北、山东地区;焦煤,矿源为淮北、山西、澳大利亚、加拿大等地;瘦煤,矿源为淮北、平顶山及部分进口瘦煤。
高炉要在更高的水平上操作运行,必须有更好的焦炭原料进行支撑,而高炉建设的不断超大型化,对入炉冶金焦指标提出更高更强的要求。在国内外煤炭资源基本固定的情况下,研究设计优化的煤炭原料配方,达到最优的冶金焦强度与粒级的指标,这是行业内共同面临的重要问题。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此,本发明提供一种顶装焦炉配合煤及制定方法,目的是通过配方的调整扩大配合煤的塑性温度范围,使得配合煤中各单种煤胶质体的软化熔融区间能较好地搭接,从而保证了配合煤在炼焦过程中,在较大的温度范围内处于塑性状态,达到改善粘结过程,提高焦炭结构均匀性。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种顶装焦炉配合煤,包括如下重量百分比的各原料煤:1/3焦煤10-23%、瘦煤10-15%、焦煤45-56%、气肥煤0-10%和肥煤12-22%。
优选的,所述顶装焦炉配合煤,包括如下重量百分比的各原料煤:1/3焦煤18%、瘦煤12%、焦煤48%、气肥煤5%和肥煤17%。
本发明还提供所述顶装焦炉配合煤的制定方法,包括如下步骤:
步骤一、按配方量添加不同煤种的1/3焦煤,用以确定1/3焦煤中各煤种性能优劣;
步骤二、按配方量添加不同煤种的肥煤及气肥煤,用以确定各单种肥煤及气肥煤对焦炭质量影响;
步骤三、减少1/3焦煤的添加量,等量提高瘦煤的量,检测焦炭质量变化情况;
步骤四、继续减少1/3焦煤的添加量,逐次提高焦煤的添加量,检测焦炭质量变化情况;
步骤五、根据上述各步骤的检测结果,确定顶装焦炉配合煤中各煤种的最佳配比。
所述检测焦炭质量变化的炼焦工艺参数为:选用40kg焦炉;一次装煤量43~50kg,配合煤细度<3mm、比例为71~75%,配合煤水分10%,装炉煤堆密度为0.7~0.8t/m3;焦炉炼焦时间设定为16小时。
所述检测焦炭质量变化的炼焦工艺流程为:(1)煤样的采集;(2)阴凉处晾干水分至4%-6%;(3)对各单种煤先粉碎后按设计配比加水混合至水分10%;(4)煤样分四次装入450×360×450mm铁箱内;(5)炉内温度在800℃以上推入炼焦室,按0.5℃/min升温到1050℃后恒温;(6)达到16小时炼焦时间出炉熄焦;(7)做焦炭质量检测实验。
所述步骤一中还包括通过提高气肥煤的添加配比量以对比焦炭强度及焦炭粒级。
所述步骤二中通过各肥煤种等比例替换添加量,以确定最佳强度及粒级的肥煤种。
所述步骤三中通过焦煤中各煤种的添加配比以确定焦炭的冷热态强度及粒级改善效果。
所述步骤四中逐次提高焦煤的添加量的过程中,将瘦煤比例逐次提高,以确定合适的瘦煤添加比例。
本发明的有益效果:
(1)在煤炭资源紧张,部分单种煤挥发分有上升的情况下,配合煤挥发分降低0.92%,焦煤比例增加至48%,瘦煤比例12%时,大焦率有1.1%左右提高;冶金焦率提高0.29%,粒级提高0.4㎜。
(2)对焦炭生产、熄焦、储存、运输、筛分等全流程关键要素开展流程管控10个月。高炉槽下返粉能力指数呈现逐步上升趋势,显示管控效果。
(3)高炉冶炼强度持续提升,焦炭负荷从4.2左右提升至4.6以上,配煤比提升至160kg以上,高炉稳定顺行1400天以上。
(4)提高焦炭强度和粒级的质量指标,满足大型高炉冶炼要求。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,并有助于其实施。
本发明以重量为单位,设计若干配方,优化1/3焦、气、肥、焦、瘦煤等五大类煤种配入量,进行若干组小焦炉实验;得出顶装焦炉配合煤,包括如下重量百分比的各原料煤:1/3焦煤10-23%、瘦煤10-15%、焦煤45-56%、气肥煤0-10%和肥煤12-22%。对比小焦炉试验后焦炭质量数据,优选最佳实验配比;优选的,所述顶装焦炉配合煤,包括如下重量百分比的各原料煤:1/3焦煤18%、瘦煤12%、焦煤48%、气肥煤5%和肥煤17%。
本发明通过配方的调整扩大配合煤的塑性温度范围,使得配合煤中各单种煤胶质体的软化熔融区间能较好地搭接,从而保证了配合煤在炼焦过程中,在较大的温度范围内处于塑性状态,达到改善粘结过程,提高焦炭结构均匀性的目的;在实验室研究环境下,通过配合煤的粘结组分和纤维质组分适宜的比例的调整,分别达到提高惰性纤维组分强度和活性胶质体粘结性能。
上述顶装焦炉配合煤的制定方法,包括如下步骤:
步骤一、按配方量添加不同煤种的1/3焦煤,用以确定1/3焦煤中各煤种性能优劣;
步骤二、按配方量添加不同煤种的肥煤及气肥煤,用以确定各单种肥煤及气肥煤对焦炭质量影响;
步骤三、减少1/3焦煤的添加量,等量提高瘦煤的量,检测焦炭质量变化情况;
步骤四、继续减少1/3焦煤的添加量,逐次提高焦煤的添加量,检测焦炭质量变化情况;
步骤五、根据上述各步骤的检测结果,确定顶装焦炉配合煤中各煤种的最佳配比。
该方法对确定的实验室优化配方,进行工业化试验验证,从而得到最佳配合煤工业生产配方。
检测焦炭质量变化的炼焦工艺参数为:选用40kg焦炉;一次装煤量43~50kg,配合煤细度<3mm、比例为71~75%,配合煤水分10%,装炉煤堆密度为0.7~0.8t/m3;焦炉炼焦时间设定为16小时。
检测焦炭质量变化的炼焦工艺流程为:(1)煤样的采集;(2)阴凉处晾干水分至4%-6%;(3)对各单种煤先粉碎后按设计配比加水混合至水分10%;(4)煤样分四次装入450×360×450mm铁箱内;(5)炉内温度在800℃以上推入炼焦室,按0.5℃/min升温到1050℃后恒温;(6)达到16小时炼焦时间出炉熄焦;(7)做焦炭质量检测实验。
针对上述方法,制定小焦炉实验,具体分为四轮实验:
(1)第一轮实验,N1-N4。研究1/3焦煤中煤种性能优劣情况,确定1/3焦煤中最适合煤种。
(2)第二轮实验,N5-N7。研究肥煤(包含气肥煤)各单种煤对焦炭质量影响情况,并确定使用比例。
(3)第三轮实验,N8-N10。1/3焦煤由23%减少至21%,等量提高瘦煤比例由10%提高至12%,焦炭质量变化情况。
(4)第四轮实验,N11-N18。持续减少1/3焦煤由21%分组别降低至10%;焦煤比例由45%提高至56%,其中,进口焦煤比例由13%提高至20%,优化使用淮北焦煤与山西地区的焦煤比例;优化气肥煤比例;瘦煤比例由12%提高至15%。
按照上述实验的四阶段,根据国内外煤炭资源情况,选择1/3焦煤4类、东都气肥煤、肥煤3类、进口焦煤1类、国内焦煤4类、国内瘦煤1类,作为单种煤对比实验。
以重量为单位,设定20个重量比配方,实施炼焦实验,优化1/3焦、气、肥、焦、瘦煤等五大类煤种配入量,进行若120组小焦炉实验。实验焦炉选用40kg焦炉;一次装煤量43~50kg(干基),配合煤细度<3mm、比例为71~75%,配合煤水分10%,装炉煤堆密度为0.7~0.8t/m3;焦炉炼焦时间设定为16小时。每个配方炼焦6炉,数据结果去掉异常偏离值后取平均数。具体如下表所示:
20组小焦炉试验焦炭质量数据分析对比
不同主焦煤配入量冶金焦率变化:
实验数据分析:
①第一阶段试验(N1-4)
气肥煤配比从6%提高至10%,对焦炭强度指标无劣化,甚至有所改观,但焦炭粒级下降0.95㎜。
②第二阶段试验(N5-7)
毕家岗等比例替代望峰岗,因毕家岗挥发分低优势,焦炭质量指标均有所改观;淮南1/3焦煤因粘结指数较高优势,对焦炭强度有更好的贡献。对比青町、芦岭、龙固集三种肥煤等比例替换使用效果,青町、龙固集使用,焦炭强度相当,但因龙固集挥发分较高,焦炭粒级略低;而使用芦岭肥煤得到最佳强度与粒级的效果,所以选择芦岭肥煤为下一轮主要肥煤种。
③第三阶段试验(N8-10)
山西介休焦煤部分替代青町焦煤,焦炭的冷热态强度与粒级均改善明显。
不增加焦煤比例,瘦煤的比例由10%提高至12%,焦炭强度影响甚微,但焦炭的平均粒度下降。
④第四阶段试验(N11-18)。
焦煤比例由45%提高至56%时,瘦煤比例从10%最高提高至15%(其中,进口焦煤比例最高为21%),随着主焦煤的增配,焦炭灰分有降低趋势,焦炭冷态强度指标达到理想上升值,但,当瘦煤比例超过13%后,焦炭粒级随着主焦煤比例增加,焦炭强度变化不大,但焦炭粒级反而下降。
焦煤配入量增加至48%、瘦煤配入量达到12%、1/3减至18%时,N18配方大焦率比N2-N9配方均值增加2.71%,冶金焦率增加0.22%。
实验室配方优选确定。
从上述数据分析,综合考虑国内外煤炭资源分布及采购成本情况,确定N18(焦48)配方为下一步工业生产试验配方。配方如下:
工业生产试验验证:
试验焦炉:7.63米焦炉,结焦时间26小时,每孔装煤量66吨,配合煤细度≤3mm比例71-73%,试验考察时间一个月。
工业生产试验数据:
在煤炭资源紧张,部分单种煤挥发分有上升的情况下,配合煤挥发分比原生产配方降低0.92%,大焦率有1.1%左右提高;冶金焦率提高0.29%,粒级提高0.5㎜。见下表。
通过20组若干炉上述小焦炉实验和工业生产试验,对比小焦炉试验后焦炭质量数据,N18组配方被确定为符合马钢现有煤炭资源的最佳配煤方案。具体煤炭配方为1/3焦煤配入量18%(其中青町8%、毕家岗10%),气肥煤(东都)配入量5%,肥煤配入量17%(其中青町8%、芦岭9%),主焦煤配入量48%(其中萨阿吉16、青町9%、介休7%、灵石5%、兑镇11%)、瘦煤(青龙山)配入量12%。
本发明的实施效果如下:
(1)在煤炭资源紧张,部分单种煤挥发分有上升的情况下,配合煤挥发分降低0.92%,焦煤比例增加至48%,瘦煤比例12%时,大焦率有1.1%左右提高;冶金焦率提高0.29%,粒级提高0.4㎜。
(2)对焦炭生产、熄焦、储存、运输、筛分等全流程关键要素开展流程管控10个月。高炉槽下返粉能力指数呈现逐步上升趋势,显示管控效果。
(3)高炉冶炼强度持续提升,焦炭负荷从4.2左右提升至4.6以上,配煤比提升至160kg以上,高炉稳定顺行1400天以上。
效益计算:
粒级提高0.5㎜、冶金焦率提高0.29%,产生效益:
0.29%*5700(吨/天)*182.5*500(冶金焦与焦粉的差价)=520万元。
全焦产量提高,产生效益:
每孔提高1.0吨,合计2016年下半年增产1.18万吨,按照当期煤炭和焦炭市场差价300元计,焦炭增产合计产生效益:1.18万*300=354万元。
焦油质量提高,产生效益:
焦油中甲苯不溶物由9.2%显著降低到5.6%。按照每吨差价50元计算,至2016年12月31日,焦油质量提高效益测算:1.83万吨*50元=91.5万元。
高炉入炉焦炭含粉少、焦炭平均粒级稳定提高,有利于高炉炉况的稳定,有效降低铁前成本。
合计实现煤焦化内部效益:965.5万元。
以上对本发明进行了示例性描述。显然,本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进;或未经改进,将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种顶装焦炉配合煤,其特征在于,包括如下重量百分比的各原料煤:1/3焦煤10-23%、瘦煤10-15%、焦煤45-56%、气肥煤0-10%和肥煤12-22%。
2.根据权利要求1所述顶装焦炉配合煤,其特征在于,包括如下重量百分比的各原料煤:1/3焦煤18%、瘦煤12%、焦煤48%、气肥煤5%和肥煤17%。
3.根据权利要求1所述顶装焦炉配合煤的制定方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、按配方量添加不同煤种的1/3焦煤,用以确定1/3焦煤中各煤种性能优劣;
步骤二、按配方量添加不同煤种的肥煤及气肥煤,用以确定各单种肥煤及气肥煤对焦炭质量影响;
步骤三、减少1/3焦煤的添加量,等量提高瘦煤的量,检测焦炭质量变化情况;
步骤四、继续减少1/3焦煤的添加量,逐次提高焦煤的添加量,检测焦炭质量变化情况;
步骤五、根据上述各步骤的检测结果,确定顶装焦炉配合煤中各煤种的最佳配比。
4.根据权利要求3所述顶装焦炉配合煤的制定方法,其特征在于,所述检测焦炭质量变化的炼焦工艺参数为:选用40kg焦炉;一次装煤量43~50kg,配合煤细度<3mm、比例为71~75%,配合煤水分10%,装炉煤堆密度为0.7~0.8t/m3;焦炉炼焦时间设定为16小时。
5.根据权利要求3所述顶装焦炉配合煤的制定方法,其特征在于,所述检测焦炭质量变化的炼焦工艺流程为:(1)煤样的采集;(2)阴凉处晾干水分至4%-6%;(3)对各单种煤先粉碎后按设计配比加水混合至水分10%;(4)煤样分四次装入450×360×450mm铁箱内;(5)炉内温度在800℃以上推入炼焦室,按0.5℃/min升温到1050℃后恒温;(6)达到16小时炼焦时间出炉熄焦;(7)做焦炭质量检测实验。
6.根据权利要求3所述顶装焦炉配合煤的制定方法,其特征在于,所述步骤一中还包括通过提高气肥煤的添加配比量以对比焦炭强度及焦炭粒级。
7.根据权利要求3所述顶装焦炉配合煤的制定方法,其特征在于,所述步骤二中通过各肥煤种等比例替换添加量,以确定最佳强度及粒级的肥煤种。
8.根据权利要求3所述顶装焦炉配合煤的制定方法,其特征在于,所述步骤三中通过焦煤中各煤种的添加配比以确定焦炭的冷热态强度及粒级改善效果。
9.根据权利要求3所述顶装焦炉配合煤的制定方法,其特征在于,所述步骤四中逐次提高焦煤的添加量的过程中,将瘦煤比例逐次提高,以确定合适的瘦煤添加比例。
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