CN113563911B

CN113563911B - 基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法

Info

Publication number: CN113563911B
Application number: CN202010357120.2A
Authority: CN
Inventors: 王玉明; 胡德生; 钱晖; 徐万仁
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2040-04-29
Also published as: CN113563911A

Abstract

本发明公开了一种基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，包括步骤：取气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤的煤样并测定其膨胀性能；根据测定结果优化配煤，气煤24‑27.5%，肥煤19‑22%，焦煤35‑38%，1/3焦煤12‑13%，瘦煤1‑2.5%，膨胀性能为1.1‑1.25；配合煤破碎至粒度小于3mm占75‑80%并配入水分至4‑6%；配合煤加热至焦饼中心温度1030℃并恒温2h后推出，推焦电流为245‑262A，焦炭的抗碎强度M₄₀为86‑89%，焦炭的耐磨强度M₁₀为8.8‑9.8%。本发明优化了配合煤的配比，降低了推焦电流，避免了难推焦的情况发生，提高焦炭生产的质量和产量。

Description

基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法

技术领域

本发明涉及一种焦炭生产方法，尤其涉及一种基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法。

背景技术

我国每年生产铁水超过8亿吨，这对炼铁生产的焦炭原料有着极大需求，焦炭生产仍然是我国利用煤资源的一个非常重要的途径。煤在焦炉炭化室中受热产生大量的胶质体，并且发生热分解和聚合反应，最终形成可用于高炉生产的焦炭。很多企业为了追求焦炭产量，焦炉会满负荷甚至超负荷生产，导致在生产过程中发生推焦大电流现象，推焦电流能达到270A以上，不仅能耗高，也容易损坏炉墙，甚至还会发生难推焦现象，影响生产的正常进行。难推焦和推焦大电流是造成焦炉炉体损伤的非常重要的原因，进而会导致焦炉寿命的缩短，造成较大的经济损失。

中国发明专利ZL201610322602.8公开了一种高粉煤比例下生产焦炭的配煤炼焦方法，该方法的粉煤比例为[33％，40％]，包括步骤：1)确定单种煤为气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤和瘦煤，并确定各单种煤的比例，气煤[ 10％，20％]，1/3焦煤[20％，25％]，肥煤[10％，20％]，焦煤[35％，45％]，瘦煤[5％，13％]；2)对各单种煤进行混合后破碎，在细度80±2％范围内时，测定配合煤中小于0.3mm粒级所占重量百分比并根据其重量百分比的不同确定所配肥煤中胶质层最大厚度y值大于25mm，最大奥亚膨胀度b值大于220％，基氏流动度固-软温度区间大于110℃的肥煤配比。该方法采用的具有较高挥发分的1/3焦煤含量较高，会导致煤样在炼焦过程中发生较大收缩，导致产品的产率减少，增加生产成本。同时，瘦煤的使用量较高，进一步加剧了炼焦过程中的收缩，使焦炭产生大量裂纹，从而增加焦炭与炉墙的推焦摩擦力，增大推焦电流甚至导致难推焦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，优化了配合煤的配比，从而降低了推焦电流，避免了难推焦的情况发生，提高焦炭生产的质量和产量。

本发明是这样实现的：

一种基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，包括以下步骤：

步骤1：采用若干种单种煤分别制备单种测定煤样，所述的单种煤包括气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤；

步骤2：分别测定每种单种煤的膨胀性能；

步骤3：根据每种单种煤的膨胀性能进行配煤优化，在配合煤中，气煤的重量百分比为24-27.5%，肥煤的重量百分比为19-22%，焦煤的重量百分比为35-38%，1/3焦煤的重量百分比为12-13%，瘦煤的重量百分比为1-2.5%，使配合煤的膨胀性能范围在1.1-1.25之间；

步骤4：将步骤3中的配合煤按比例混合后进行破碎，破碎后配合煤中粒度小于3mm的煤占75-80%；

步骤5：在通过步骤4破碎的配合煤中配入水分，使配合煤中水分含量为4-6%；

步骤6：将配入水分的配合煤加入生产焦炉，以3℃/min的升温速度加热到焦饼中心温度为1030℃并恒温2h；

步骤7：从焦炉内推出成熟炭，测试推焦过程的推焦电流和焦炭质量。

所述的步骤1还包括：

步骤1.1：将来自生产厂的若干种单种煤分别取样20kg，且每种单种煤的粒度小于5mm；

步骤1.2：每种单种煤单独破碎至3mm以下，并分别取煤样2-2.5g；

步骤1.3：通过模具将每种单种煤的煤样分别压制成型，制成单种测定煤样。

在所述的步骤1.3中，单种测定煤样是直径为15mm的圆柱体结构。

在所述的步骤2中，单种煤的膨胀性能的测定方法是：将单种测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中，以4℃/min的加热速度从常温加热至1100℃，计算每种单种测定煤样的膨胀性能，膨胀性能=（单种测定煤样受热自由膨胀后的体积-单种测定煤样原体积）/单种测定煤样原体积。

在所述的步骤3中，配煤优化方法是：将每种单种煤的膨胀性能与其重量百分比相乘，并将所有乘积相加，使得到的配合煤的膨胀性能范围在1.1-1.25之间。

在所述的步骤3中，配合煤的膨胀性能的测定方法是：取配合煤煤样20kg，将配合煤煤样破碎至3mm以下并取2-2.5g压制成型，制成配合煤测定煤样；将配合煤测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中，以4℃/min的加热速度从常温加热至1100℃，计算配合煤测定煤样的膨胀性能，膨胀性能=（配合煤测定煤样受热自由膨胀后的体积-配合煤测定煤样原体积）/配合煤测定煤样原体积。

所述的配合煤测定煤样是直径为15mm的圆柱体结构。

在所述的步骤7中，推焦电流范围为245-262A，焦炭的抗碎强度M₄₀的范围为86-89%，焦炭的耐磨强度M₁₀的范围为8.8-9.8%。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明由于通过对气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤进行单种煤膨胀收缩性能的测试，从而将配合煤的膨胀性能控制在1.1-1.25之间，可以有效的降低推焦电流，能耗低，避免了难推焦、扒焦导致的炉体损伤和环境污染等问题，延长焦炉生产寿命，生产过程对环境友好。

2、本发明通过单种煤的膨胀性能优化了配合煤的配比，通过降低推焦大电流和难推焦的发生提高焦炭的质量，得到合格的高炉用焦炭，并提高了低变质程度的利用率，实现了气煤等低变质程度煤种的高价值利用，降低了生产过程中对焦炭数量的需求，从而降低生产成本，提高经济效益。

3、本发明通过降低推焦大电流和难推焦的发生保证了焦炉的连续、安全生产，大大提升了焦炉焦炭的产能，减少焦煤的外购，满足限煤的环保要求。

综上所述，本发明能通过对单种煤的膨胀性能测试优化配合煤的配比，从而降低了推焦电流，避免了难推焦的情况发生，且提高了低变质程度煤种的利用率；同时可以有效的保证焦炉的连续生产，减少了难推焦、扒焦造成的环境污染和能源浪费，有利于提高焦炭质量和产量。

附图说明

图1是本发明基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，包括以下步骤：

步骤1：采用若干种单种煤分别制备单种测定煤样，所述的单种煤包括气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤。

步骤1.1：将来自生产厂的若干种单种煤分别取样20kg，且每种单种煤的粒度小于5mm。

步骤1.2：每种单种煤单独破碎至3mm以下，并分别取煤样2-2.5g。

步骤1.3：通过模具将每种单种煤的煤样分别压制成型，制成单种测定煤样。优选的，煤样压制成直径为15mm的圆柱体结构，能更直观的观察和更精确的计算煤样的膨胀收缩情况。

步骤2：分别测定每种单种煤的膨胀性能，单种煤的膨胀性能的测定方法是：将直径为15mm的圆柱体的单种测定煤样放入现有技术的煤热解膨胀收缩测定仪中，以4℃/min的加热速度从常温加热至1100℃，计算每种单种测定煤样的膨胀性能，膨胀性能=（单种测定煤样受热自由膨胀后的体积-单种测定煤样原体积）/单种测定煤样原体积。通过上述测定方法对单种煤样在炭化室内的膨胀收缩性能具有很好的模拟效果，从而有利于控制配合煤样的膨胀性能，进而控制配合煤样在加热过程中与炉墙形成的收缩缝。

步骤3：根据每种单种煤的膨胀性能进行配煤优化，在配合煤中，气煤的重量百分比为24-27.5%，肥煤的重量百分比为19-22%，焦煤的重量百分比为35-38%，1/3焦煤的重量百分比为12-13%，瘦煤的重量百分比为1-2.5%，使配合煤的膨胀性能范围在1.1-1.25之间。其中，配煤优化方法是：将每种单种煤的膨胀性能与其重量百分比相乘，并将所有乘积相加，使得到的配合煤的膨胀性能范围在1.1-1.25之间。

对配煤优化后的配合煤进行膨胀性能的测定，确保配合煤在颅内生成焦炭时能与炉墙产生较好的收缩缝。配合煤的膨胀性能的测定方法是：取配合煤煤样20kg，将配合煤煤样破碎至3mm以下并取2-2.5g压制成直径为15mm的圆柱体结构，制成配合煤测定煤样；将配合煤测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中，以4℃/min的加热速度从常温加热至1100℃，计算配合煤测定煤样的膨胀性能，膨胀性能=（配合煤测定煤样受热自由膨胀后的体积-配合煤测定煤样原体积）/配合煤测定煤样原体积。1/3焦煤具有很高的挥发分，较高的挥发分在煤热解的过程中释放大量气体，从而保证了配合煤煤样的收缩，同时又具有较好的流动性，可以保证配合煤形成焦炭的质量。同时，瘦煤作为一种痩化剂，也保证了煤样具有很好的收缩性，瘦煤可能导致成品产生大量裂纹，破坏强度性能，从而影响成品质量，因此将其重量配比控制在1-2.5%，使生成产品的质量得到较大提升。通过1/3焦煤和瘦煤及其重量配比，再配合气煤、焦煤和肥煤的配比保证了在焦炉内生成的焦炭与焦炉炉墙产生较好收缩缝，从而有利保证焦炭推出焦炉而不产生推焦大电流和难推焦情况。

步骤4：将步骤3中的配合煤按比例混合后利用破碎机进行破碎，破碎后配合煤中粒度小于3mm的煤占75-80%。

步骤5：在通过步骤4破碎的配合煤中配入水分，使配合煤中水分含量为4-6%，能保证煤样的堆密度较大，从而可以提高生产焦炭的产量。

步骤6：将配入水分的配合煤加入生产焦炉，以3℃/min的升温速度加热到焦饼中心温度为1030℃并恒温2h。

步骤7：从焦炉内推出成熟炭，测试推焦过程的推焦电流和焦炭质量，其中，推焦电流范围为245-262A，焦炭的抗碎强度M₄₀能达到86-89%，焦炭的耐磨强度M₁₀能达到8.8-9.8%。

本发明是一种高粉煤比例下生产焦炭的配煤优化方法，通过配煤的优化消除高粉煤比例对生产焦炭带来的影响，并调整肥煤等煤样的配煤比例，提高了气煤等低变质程度煤种的利用率。

实施例1：

取来自生产厂的粒度小于5mm的气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤各20kg，并将上述单种煤分别破碎至粒度3mm以下后各取样2g；将每种单种煤通过模具压制成直径为15mm的圆柱体结构。对每种单种煤进行膨胀性能测定：将圆柱体结构的单种煤放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定。其测定结果为：气煤的膨胀性能为0.13，肥煤的膨胀性能为1.53，焦煤的膨胀性能为0.43，1/3焦煤的膨胀性能为1.01，瘦煤的膨胀性能为0.23。

根数上述测定结果进行配合煤的配比优化，使本实施例中配合煤的气煤的重量百分比为27%，肥煤的重量百分比为22%，焦煤的重量百分比为38%，1/3焦煤的重量百分比为12%，瘦煤的重量百分比为1%。取配合煤煤样20kg，将配合煤煤样破碎至3mm以下并取2-2.5g压制成直径为15mm的圆柱体结构的配合煤测定煤样；将配合煤测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定，其测定结果为：配合煤的膨胀性能为1.10。

将本实施例的配合煤通过破碎机破碎至粒度小于3mm的煤占75%，并配入一定的水分使其水分含量为5%，再以3℃/min的升温速度加热到焦饼中温度为1030℃并恒温2h。从焦炉内推出成熟炭，测试推焦过程的推焦电流为252A，成熟炭的抗碎强度M40为86.2%，耐磨强度M10为9.8%。

实施例2：

取来自生产厂的粒度小于5mm的气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤各20kg，并将上述单种煤分别破碎至粒度3mm以下后各取样2g；将每种单种煤通过模具压制成直径为15mm的圆柱体结构。对每种单种煤进行膨胀性能测定：将圆柱体结构的单种煤放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定。其测定结果为：气煤的膨胀性能为0.12，肥煤的膨胀性能为1.55，焦煤的膨胀性能为0.42，1/3焦煤的膨胀性能为1.10，瘦煤的膨胀性能为0.24。

根数上述测定结果进行配合煤的配比优化，使本实施例中配合煤的气煤的重量百分比为24.5%，肥煤的重量百分比为22%，焦煤的重量百分比为38%，1/3焦煤的重量百分比为13%，瘦煤的重量百分比为2.5%。取配合煤煤样20kg，将配合煤煤样破碎至3mm以下并取2-2.5g压制成直径为15mm的圆柱体结构的配合煤测定煤样；将配合煤测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定，其测定结果为：配合煤的膨胀性能为1.15。

将本实施例的配合煤通过破碎机破碎至粒度小于3mm的煤占76%，并配入一定的水分使其水分含量为4%，再以3℃/min的升温速度加热到焦饼中温度为1030℃并恒温2h。从焦炉内推出成熟炭，测试推焦过程的推焦电流为245A，成熟炭的抗碎强度M40为87%，耐磨强度M10为9.1%。

实施例3：

取来自生产厂的粒度小于5mm的气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤各20kg，并将上述单种煤分别破碎至粒度3mm以下后各取样2g；将每种单种煤通过模具压制成直径为15mm的圆柱体结构。对每种单种煤进行膨胀性能测定：将圆柱体结构的单种煤放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定。其测定结果为：气煤的膨胀性能为0.1，肥煤的膨胀性能为1.57，焦煤的膨胀性能为0.4，1/3焦煤的膨胀性能为1.05，瘦煤的膨胀性能为0.26。

根数上述测定结果进行配合煤的配比优化，使本实施例中配合煤的气煤的重量百分比为27.5%，肥煤的重量百分比为22%，焦煤的重量百分比为35%，1/3焦煤的重量百分比为13%，瘦煤的重量百分比为2.5%。取配合煤煤样20kg，将配合煤煤样破碎至3mm以下并取2-2.5g压制成直径为15mm的圆柱体结构的配合煤测定煤样；将配合煤测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定，其测定结果为：配合煤的膨胀性能为1.25。

将本实施例的配合煤通过破碎机破碎至粒度小于3mm的煤占80%，并配入一定的水分使其水分含量为6%，再以3℃/min的升温速度加热到焦饼中温度为1030℃并恒温2h。从焦炉内推出成熟炭，测试推焦过程的推焦电流为255A，成熟炭的抗碎强度M40为88.2%，耐磨强度M10为8.8%。

实施例4：

取来自生产厂的粒度小于5mm的气煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤和瘦煤各20kg，并将上述单种煤分别破碎至粒度3mm以下后各取样2.5g；将每种单种煤通过模具压制成直径为15mm的圆柱体结构。对每种单种煤进行膨胀性能测定：将圆柱体结构的单种煤放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定。其测定结果为：气煤的膨胀性能为0.11，肥煤的膨胀性能为1.56，焦煤的膨胀性能为0.43，1/3焦煤的膨胀性能为1.02，瘦煤的膨胀性能为0.25。

根数上述测定结果进行配合煤的配比优化，使本实施例中配合煤的气煤的重量百分比为26.5%，肥煤的重量百分比为21%，焦煤的重量百分比为38%，1/3焦煤的重量百分比为12%，瘦煤的重量百分比为2.5%。取配合煤煤样20kg，将配合煤煤样破碎至3mm以下并取2-2.5g压制成直径为15mm的圆柱体结构的配合煤测定煤样；将配合煤测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中以4℃/min从常温升温至1100℃条件下进行煤样的膨胀性能测定，其测定结果为：配合煤的膨胀性能为1.20。

将本实施例的配合煤通过破碎机破碎至粒度小于3mm的煤占77%，并配入一定的水分使其水分含量为5%，再以3℃/min的升温速度加热到焦饼中温度为1030℃并恒温2h。从焦炉内推出成熟炭，测试推焦过程的推焦电流为262A，成熟炭的抗碎强度M40为88%，耐磨强度M10为8.9%。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤2：分别测定每种单种煤的膨胀性能；

步骤7：从焦炉内推出成熟炭，测试推焦过程的推焦电流和焦炭质量；

在所述的步骤2中，单种煤的膨胀性能的测定方法是：将单种测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中，以4℃/min的加热速度从常温加热至1100℃，计算每种单种测定煤样的膨胀性能，膨胀性能=（单种测定煤样受热自由膨胀后的体积-单种测定煤样原体积）/单种测定煤样原体积；

2.根据权利要求1所述的基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，其特征是：所述的步骤1还包括：

3.根据权利要求2所述的基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，其特征是：在所述的步骤1.3中，单种测定煤样是直径为15mm的圆柱体结构。

4.根据权利要求1所述的基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，其特征是：在所述的步骤3中，对配煤优化后的配合煤的膨胀性能的测定方法是：取配合煤煤样20kg，将配合煤煤样破碎至3mm以下并取2-2.5g压制成型，制成配合煤测定煤样；将配合煤测定煤样放入煤热解膨胀收缩测定仪中，以4℃/min的加热速度从常温加热至1100℃，计算配合煤测定煤样的膨胀性能，膨胀性能=（配合煤测定煤样受热自由膨胀后的体积-配合煤测定煤样原体积）/配合煤测定煤样原体积。

5.根据权利要求4所述的基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，其特征是：所述的配合煤测定煤样是直径为15mm的圆柱体结构。

6.根据权利要求1所述的基于降低推焦大电流和难推焦发生率的焦炭生产优化方法，其特征是：在所述的步骤7中，推焦电流范围为245-262A，焦炭的抗碎强度M₄₀的范围为86-89%，焦炭的耐磨强度M₁₀的范围为8.8-9.8%。