提高焦炭热态性能的研究与应用

1、提高焦炭热态性能的研究与应用 纪同森，李维忠，常 宇，李训智 （济南钢铁集团总公司 焦化厂，山东 济南250101） 摘要：为提高焦炭热态性能，济钢焦化厂利用小焦炉试验和大工业焦炉试验，确定了主焦煤矿点及适应1750m3大高炉用焦的配煤结构：1/3焦煤25%、肥煤25%、焦煤35%、瘦煤15%，与原生产配比相比，焦炭热态反应性平均降低4.6%，反应后强度平均提高4.3%。 关键词：焦炭；焦炉试验；热态性能；冷态强度 中图分类号：TF053 文献标识码：B 文章编号：1004-4620（2004）03-0037-03 Study and Application of Improving Coke

2、s Hot Performance JI Tong-sen, LI Wei-zhong, CHANG Yu, LI Xun-zhi (The Coking Plant of Jinan Iron and Steel Group, Jinan 250101, China) Abstract：Through making experimentations in smallscale and industry coke oven, the coal blending system for 1750m3BF is made certain. The system is composed of 1/3

3、coking coal of 25%, rich coal of 25%, coking coal of 35 % and carbonaceous coal of 15%. Compared with the original blending, the cokes hot performance is reduced by 4.6%, the cold performance is increased by 4.3% averagely. Keywords：coke；coke oven experimentation；hot performance；cold performance 1 前

4、 言长期以来，我国一直将焦炭的冷态强度作为衡量焦炭质量的重要指标，但在高炉的实际生产中，与冷态强度相比，热态性能更能反映焦炭的质量。因此，为更好地满足高炉的需求，近年来济南钢铁集团总公司焦化厂（简称济钢焦化厂）一直将提高焦炭质量，尤其是改善焦炭热性能指标作为一个重要课题，并于2003年二季度增加了焦炭热性能指标试验设备，进行焦炭热性能指标的试验研究。首先在2002年大高炉用焦配比结构的基础上，进行了20kg小焦炉优化配煤试验和各单种煤炼焦试验，并利用2003年6月上旬优质焦煤库存量较大的有利时机，进行了大焦炉工业性试验，取得了显著效果，尤其是3#、4#焦炉干熄焦炭M40达到82%以上，热态性能

5、指标均达到了目标要求。2 20kg焦炉试验2003年5月816日，利用20kg试验焦炉进行了小焦炉配煤炼焦及单种煤炼焦试验，试验目的：一是通过对单种煤炼焦试验做焦炭冷、热态强度分析，作为判断单种煤结焦性和粘结性的依据以及寻求各牌号单种煤对焦炭热态性能的影响关系；二是通过对配比结构及主焦煤矿点的变化找出最佳配比结构及主焦煤矿点，进一步优化配煤结构。试验用煤种的性能见表1，试验配比方案见表2，试验结果如表3所示。表1 试验用煤种的性能煤种 矿点 灰分（Ad）/% 挥发分（Vd）/% 硫分（St）/% 粘结指数（G） 胶质层厚（Y）/mm 气煤 肥城 8.12 34.6 0.61 81 16 1/3

6、焦煤 官桥 8.59 33.64 0.44 84 18 官庄 9.42 32.8 0.42 84 18 肥煤 圣佛 9.22 31.25 0.81 91 25 焦 煤 平顶山 10.12 21.24 0.36 90 20 古交 10.29 16.56 1.43 84 17 太原西 10.69 22.19 0.87 88 16 两度 9.70 17.94 1.12 86 18 Peakdowns 9.7 20.5 0.60 80 19 瘦煤 潞安 8.54 12.94 0.34 45 10 表2 试验配比方案 %编号 气煤 1/3焦煤 肥煤 焦 煤 瘦煤 肥城 官桥 官庄 圣佛 两度 古交 平顶

7、山 Peakdowns 太原西 潞安 1 10 20 25 25 10 10 2 25 27 25 10 13 3 25 25 25 10 15 4 25 25 25 10 15 5 25 25 25 10 15 6 100 7 100 8 100 9 100 表3 试验结果 % 编号 抗碎强度M40 抗碎强度M30 抗碎强度M25 耐磨强度M10 热态反应性 CRI 反应后强度CSR 1 65.1 82.8 85.8 10.6 35.5 43.8 2 70.0 85.5 87.6 10.7 34.0 46.1 3 69.5 83.3 86.6 10.0 35.2 43.2 4 69.9 84

8、.1 87.1 9.7 35.0 48.1 5 73.1 84.5 87.1 10.2 32.5 46.8 6 65.7 83.2 86.2 10.4 26.3 64.1 7 59 81.5 86.5 9.4 27.3 56.7 8 57.2 80.4 84.9 10.8 36.7 45.7 9 50.3 68.9 72.5 23.1 30.3 43.4 方案1配入10%气煤，与其它4个未配气煤的方案相比，所得焦炭的反应性略高，反应后强度相对较低。由此可以判定，未配气煤的配比结构要好于配气煤的配比结构。在4个不配气煤的方案当中，配入Peakdowns焦煤的方案5焦炭质量最好，其冷态强度较好，反

9、应性最低，反应后强度较高，是5个配煤方案中最好的配比；方案2、3、4分别是配焦煤为平顶山和两度的配比，这3个方案相比，配两度焦煤所得焦炭的M10最好，反应后强度最高，其它指标基本接近。这主要原因在于：从岩相分析来说，澳洲Peakdowns焦煤是纯焦煤，两度煤含有90%以上的焦煤，平顶山煤的焦煤含量只有70%左右，因此说，澳洲Peakdowns焦煤质量最好，两度次之，平顶山较差，所以，尽管焦煤配比一样，但由于所配焦煤的实际焦煤含量不同，导致配合煤中焦煤含量不一，从而导致焦炭质量不同。从单种煤炼焦焦炭热态性能试验结果看，焦煤对焦炭热态性能起着最为重要的作用，其次为肥煤。3 大焦炉工业性试验2003

10、年6月9日中班6月12日夜班，因煤场无Peakdowns焦煤，以20kg焦炉试验的方案4配比结构为基础进行了焦炭热态强度的工业试验。3.1 试验方案试验配比及原生产配比见表4。表4 试验配比及原生产配比 %项 目 气煤 1/3焦煤 肥煤 气肥煤 焦煤 瘦煤 临汾 滕州 圣佛 新汶 两度 太原西 路安 试验配比 25 15 10 25 10 15 原配比 8 20 12 15 20 15 10 表5 试验前后焦炭质量 %项 目 湿焦冷态强度 干焦冷态强度 湿焦热态强度 干焦热态强度 M40 M10 M40 M10 CRI CSR CRI CSR 原配比 6月9日夜班 81.4 7.8 82.2

11、6.8 6月9日白班 81.2 7.4 82.4 7.6 6月9日中班 80.4 7.8 81.6 6.6 6月10日夜班 80.6 7.6 81.2 6.4 6月10日白班 82.0 7.2 82.6 6.0 27.5 60.3 24.5 65.2 平均 81.5 7.5 82.0 6.7 27.5 60.3 24.5 65.2 试验配比 6月10日中班 82.4 6.0 6月11日夜班 81.2 7.2 82.2 6.4 27.1 61.6 18.5 67.5 6月11日白班 80.8 7.6 82 6.2 27.5 60.9 20.8 70.1 6月11日中班 81.4 7.8 82.4

12、 6.6 6月12日夜班 81.6 7.2 82.4 6.5 6月12日白班 80.8 7.2 82.0 5.8 27.0 61.4 20.3 71.0 6月12日中班 80.4 7.6 82.2 6.0 6月13日夜班 80.2 7.8 82.4 6.6 平均 80.9 7.5 82.3 6.3 27.2 61.3 19.9 69.5 3.3 数据分析由表5可知，工业试验的湿焦与原生产配比时相比较，M40低0.6%，M10相同，干熄焦炭比原生产配比时M40提高0.3%，M10降低0.4%，整体效果不明显。从工业试验结果看，所得焦炭的冷态强度基本与通过小焦炉试验预测的结果一致，若1/3焦煤使用

13、官桥或官庄煤时，则焦炭强度应还略高于本次试验值。工业试验的湿焦与原生产配比时相比较，CRI平均降低0.3%,CSR平均升高了1.0%;干熄焦炭与原生产配比时相比较，CRI平均降低4.6%,CSR平均升高4.3%，整体效果明显。其主要原因是停配气煤而增加优质焦煤和瘦煤的配量，降低了焦炭中的各向同性组分，提高了焦炭中的镶嵌结构等各向异性组分的含量，从而使焦炭的热态反应性降低，反应后强度有所提高，基本达到了试验的目的。4 应用效果自2003年8月份以来，为满足1750m3大高炉的生产需求，3#、4#焦炉的配煤结构调整为：1/3焦煤25%、肥煤25%、焦煤35%、瘦煤15%，并在进煤把关、煤场管理、配

14、煤管理及焦炉、干熄焦系统等各方面做了大量工作，取得了明显效果，焦炭质量稳定提高，基本满足了大高炉的生产需求。为及时掌握实际生产中焦炭热态性能的质量状况，应定期对焦炭热态性能进行检测，确保焦炭热态性能的稳定与提高。干熄焦炭热态性能的检测情况见表6。由表6看出，焦炭冷态强度和热态强度保持稳定，并有所提高，基本满足了大高炉的需求。表6 干熄焦炭热态性能的检测数据 %时 间 干焦冷态强度 干焦热态强度 M40 M10 CRI CSR 8月12日白班 81.6 6.4 24.0 66.2 8月21日白班 82.6 6.6 26.5 64.1 9月9日白班 82.8 6.4 23.4 68.7 9月18日白班 82.8 6.2 21.0 71.0 平 均 82.4 6.4 23.7 67.5 5 结 论5.1 在确保所用各炼焦煤为优质煤的前提下，优化后的配煤结构为：1/3焦煤25%、肥煤25%、焦煤35%、瘦煤15%。按优化后的配煤结