40kg炼焦试验技术在焦化生产中的应用

1、40kg炼焦试验技术在焦化生产中的应用摘 要：本文介绍了 40kg炼焦试验技术在柳钢焦化厂的应用中，对评价炼焦用煤、新煤种煤、炼焦 方案煤的质量，并运用试验数据进行配煤专家系统的应用及焦炭质量的预测，为柳钢焦化厂在选购 煤种、煤矿点及调整炼焦配比方面起到了预期的效果，满足了炼铁焦炭质量的需求。关健词：炼焦试验焦炭强度气孔率配煤专家系统1冃U 言随着柳钢焦化厂生产规模的不断扩大，全年焦炭产量达到了450万吨，且高炉的大型化和富氧喷煤技术的应用，对焦炭质量提出了更高的要求，而煤源紧张，煤种类不足， 进厂煤不均衡，煤炭价格越来越高等等，制约着焦化厂的生产。如何扩大炼焦煤源，如 何选择煤种类，如何选择

2、合理的配煤方案，如何改善焦炭质量，降低生产成本，提高经 济效益等等，是焦化厂生产中一直在研究实践的课题。柳钢焦化厂从1990年到2007年，一直使用20kg炼焦试验炉，用于焦化厂的炼焦 研究试验。随着社会不断的发展，由于 20kg炼焦试验炉存在试验样量少，代表性差， 进样操作不统一，操作较复杂，其实验数据与大焦炉相比差距较大、相关性差等原因。 由此，2008年2月焦化厂引进40kg炼焦试验炉，用于配煤炼焦试验研究，弥补了 20kg 炼焦试验炉的不足，而且在选择用煤矿点、优化配煤方案、预测焦炭质量等起到了明显 的效果。2 40kg炼焦试验炉技术简介2.1 40kg炼焦试验炉结构及操作指标焦炉的技

3、术、操作指标炭化室有效尺寸（mm）500 X 400 X 595结焦时间（h）16装煤量（干煤）（kg）43装炉温度C）800装炉煤水分（%10装炉煤细度（v 3mm75 80%装煤堆密度（t/cm3 ）0.7-0.8炉墙温度（C）1050 20焦饼中心温度（C）970 10C炼焦装煤铁箱尺寸（mm）450 X 360 X 350试验误差M403%; M10300um气孔平均直径um0-60um61-300 um300um气孑L壁厚度分布um火铺31.3364.2734.421.506678.9320.630.444858.140.4050.43月亮田30.8661.8035.582.6174

4、72.2627.480.255358.039.6742.91平顶山东30.8445.1946.837.9811561.1636.981.877261.743.6232.43大足32.8960.5234.085.398668.2029.991.806257.942.7832.25火铺29.3766.3032.860.966253.3344.791.888143.441.7348.71羊尾哨31.8083.6816.040.264449.6047.512.908633.636.1450.86宋家铺33.3448.7040.5410.7612081.2145.440.364672.435.0035.

5、02烂坝28.9672.4626.680.865672.2426.900.855649.731.9545.49平顶山东26.0872.6926.561.254460.3137.921.777241.236.9143.93水城23.1854.1442.163.678972.1627.440.325462.436.8738.39水城24.5068.2232.011.186258.3344.092.858042.130.2953.52品甸24.6159.9237.172.917751.0345.923.138746.738.2645.69威箐23.5459.4137.473.127969.3529.

6、740.895857.737.0042.26谷口河22.2969.7624.945.305158.2439.292.476945.430.0750.25月亮田23.4850.0544.575.389662.3835.412.217257.238.8743.21沾益23.3660.6535.563.788183.3342.873.818748.034.6149.51品甸24.1954.0442.693.278547.3748.923.699347.633.6748.61资中24.1946.7338.3612.0414178.9020.450.654974.237.4733.48野马寨25.437

7、6.7622.830.405160.3438.391.366942.427.8654.02谷口河25.1058.7535.715.548453.0243.423.068549.624.8754.19郑屯21.1678.8420.700.474969.6429.760.615945.434.2540.63滥坝21.6474.8924.490.605459.1738.462.377442.234.2342.57兴义21.5585.8613.610.544265.0634.470.486340.036.4536.53六盘水21.6753.0042.474.539065.0434.090.876159

8、.732.7242.72烂坝21.8064.6531.344.027468.8830.350.785856.039.1533.36六枝22.1151.4743.914.639267.4730.560.996060.530.7050.76通过回归方程计算，单种煤焦炭气孔率与焦炭热性能的关系如下表：单种煤焦炭气孔率与热性能的关系式表4项目公式R2气孔率与CRICRI=0.5165X+8.35530.7633气孔率与CSRCSR=-0.3715X+63.0050.7695从表4中可看出，单种煤焦炭的气孔率与焦炭热性能的相关性较好，说明气孔率对 单种煤焦炭热性能影响较大。322配合煤焦炭气孔率与热性能

9、的相关关系选择40kg试验焦炉配合煤炼焦试验的焦炭样品共 24个，进行气孔率及CRI、CSR 的检测，其试验结果见下表3：40kg试验焦炉配合煤焦炭气孔率与热性能的相关关系表5序号配合煤焦炭指标/%序号配合煤焦炭指标/%气孔率CRICSR气孔率CRICSR110155.836.5039.371340159.839.0038.52210260.837.5044.001440254.040.5028.57310357.636.5044.881540360.332.5048.15410454.836.0045.311650149.937.1738.32510571.231.0050.72175024

10、1.336.3438.85610663.741.5035.041860163.344.2928.99720151.738.5041.461960264.143.9530.54820256.042.5032.172070146.138.8237.50920337.936.0041.412180152.641.1527.851020455.833.5047.372280254.236.8237.051130162.836.0044.532380356.533.9344.211230245.339.5042.982480441.940.4034.5140kg试验焦炉配合煤焦炭气孔率与焦炭热性能的相关

11、关系如表6:配合煤焦炭气孔率与热性能的关系式 表6项目公式R2气孔率与CRICRI=0.2942X+24.1980.7146气孔率与CSRCSR=-0.4069X+57.5180.7278从表中可看出，配合煤焦炭随着气孔率增加，焦炭反应性增加，反应后强度降低， 气孔率与热性能相关性较好，说明配合煤的焦炭气孔率对焦炭热性能影响较大。由于配合煤与单种煤在结焦性能上存在较大差异，其气孔率对焦炭热性能的影响程 度不一样。但总的来讲，随着焦炭气孔率的增加，焦炭热性能降低。323利用焦炭气孔率对生产焦炭热性能进行预测3.2.3.1 对6米焦炉的焦炭进行气孔率与热性能的检测，其结果如下表7：6米焦炉焦炭气孔

12、率与热性能表7焦炭号指标/%序号指标/%气孔率CRICSR气孔率CRICSR148.638.0041.941355.038.3344.56255.541.5037.611453.938.4941.23352.833.3038.811551.433.8949.36453.238.0045.161644.635.8648.66553.336.5049.611732.937.7740.11644.143.5034.511839.841.4238.48748.936.5046.461942.343.2037.66840.442.5033.042054.138.8642.97953.434.5046.5

13、62155.539.8336.071044.035.5051.162241.341.2536.021143.933.0058.212349.936.8143.881251.933.5052.632456.542.4834.306米焦炉焦炭气孔率与焦炭热性能的相关关系如表8：6米焦炉焦炭气孔率与热性能的关系式表8项目公式R2气孔率与CRICRI=0.4792X+13.4750.7875气孔率与CSRCSR=-1.46X+119.150.8051从表中可看出，随着气孔率增加，焦炭反应性增加，反应后强度降低。说明气孔率 对焦炭热性能影响明显。323.2实际应用用表8中气孔率与热性能关系式的预测结果，

14、 跟踪对比实际6米焦炉焦炭的气孔率 与热性能，结果如表9：生产焦炭实测值与预测值的对比表9序号气孔率/%实测值/%预测值/%丨差值丨%CRICSRCRICSRCRICSR142.9030.6757.8734.0356.523.361.35240.2028.5960.6527.1860.461.410.19343.2037.7254.6734.1856.083.541.41440.4029.8560.0032.8360.173.000.17539.1031.4558.7732.2162.060.763.29645.2027.8158.6426.8053.161.015.48743.1030.16

15、60.1234.1356.223.973.90845.3032.8756.8835.1853.002.313.88平均42.4331.1458.4532.0757.212.422.46从表9可看出，CRI、CSR实测值与预测值之间的最大误差均小于 4%,平均误差 分别为2.42%和2.46%，与CRI、CSR检测的精密度接近，说明用气孔率预测CRI、CSR 是有实际意义的。3.3 利用40kg试验焦炉试验数据建立配煤专家系统1990年至2007年,柳钢焦化厂炼焦配煤主要依靠 20kg试验焦炉数据及配煤经验指 导配煤操作，但由于煤炭资源特别是炼焦煤资源越来越紧张，单种煤矿点复杂杂、煤质 量波动大

16、，生产上的可控范围较窄，影响因素多，经验数据获得周期较长且不及时，调 控速度迟缓，时常导致焦炭质量波动，稳定性差。近年来，随着柳钢焦化厂生产规模的 不断扩大，全年使用炼焦煤量达到 600万吨，且炼焦煤品种逐步增多，如何利用煤种各 自优势、取长补短实施配煤，有效降低生产成本成为一个新的课题。为此，经过充分科学的论证，利用 40kg试验焦炉炼焦试验，将单种煤的全分析数 据，灰分、挥发分、G值、丫值、煤的镜质组反射率及焦炭的各项指标，M40、M10、CRI、CSR等及多年来配煤、炼焦生产的各项实践数据，经过攻关组一年多的试验、统 计，运用计算机科学建立起适合本厂特点的配煤专家系统。该系统投入使用后，

17、在原料 煤管理方面，具有优化煤场的使用，跟踪单种煤，自动记录煤的功能，从而减少了混煤造成的品质波动。长期使用既可以建立完整的焦炭质量和配煤数据链，又可以根据配煤 数据准确预测焦炭质量。在配煤方面，按照储煤状态计算和优化配煤方案，根据煤种镜质组测定数据，用于优化配煤，预测焦炭质量等起到了重要的作用4效果40kg试验焦炉于2008年2月开始使用后，应用于配煤炼焦试验和生产大焦炉焦炭 质量的预测，为柳钢焦化厂在选购煤种、煤矿点及调整炼焦配比方面起到了预期的效果, 满足了炼铁焦炭质量的需求。4.1 炼焦煤质量评价柳钢焦化厂用于炼焦生产的原料煤，矿点多，品种复杂。对所有进厂的常用煤进行 40kg炼焦试验

18、，结合煤的全分析数据及镜质组反射率数据，及时掌握其煤的结焦性及各 大煤矿点煤的变化，及时调整堆卸货位煤，及时调整配比，确保焦炭质量的稳定。4.2 新煤种煤的质量评价对所有进厂的新煤种进行40kg炼焦试验，结合煤的全分析数据及镜质组反射率数 据，鉴定其煤质和结焦性，及时将数据反馈给物资部，及时发现恶意混煤和结焦性差的 煤，使物资部能及时调整采购的方向，对合理利用新煤源，扩大炼焦煤基地，选择新的 煤矿点，监控来煤质量，确保采购进厂煤的质量，提供依据。4.3 炼焦方案煤的质量评价根据煤炭供应情况，调节生产配煤方案，并进行 40kg炼焦试验，结合煤的全分析数 据、镜质组反射率数据、焦炭气孔率等，及时将数据反馈给生技科、配煤车间，确定经 济合理的配煤方案，及时进行配比的调整，确保焦炭质量的稳定。4.4 预测焦炭质量利用试验所得的回归方程及配煤专家系统，对焦炭质量进行预测:抗碎强度