大型高炉炼焦用炼焦煤的质量管理

大型高炉炼焦用炼焦煤的质量管理

焦化工业是冶金行业的重要组成部分。它的主要任务是为钢铁公司提供焦化燃料。早在16世纪就已经开始出现高温炼焦,它始于炼铁的需要。随着世界钢铁工业的发展,高炉日趋大型化,对焦炭质量和稳定性要求愈来愈高。虽然我国煤炭资源十分丰富,但优质炼焦煤却明显短缺,对如何提高焦炭质量,满足大型高炉用焦的要求是炼焦工作者面临的一个关键问题。结合云南及周边的煤炭资源现状,通过对影响焦炭因素分析,提出四个方面提高焦炭质量的途径:(1)加强进厂炼焦煤质量管理;(2)优化配煤结构;(3)开发优质炼焦煤;(4)运用焦炭的炉外处理新工艺。1影响焦焦质量的主要因素1.1配煤中的选择性组分对焦炭质量的影响现代配煤理论认为:炼焦配合煤中活性组分与惰性组分应有一个合适的比例。惰性组分的适宜比例因煤化度(煤的变质程度)不同而异。当配煤的平均最大放射率Rmax<1.3%时,以30%~32%较好;当Rmax>1.3%时,以20%~25%为好。配合煤中的惰性组分如同混凝土中的“砂石”,有利于形成致密的焦炭,同时也可缓解收缩应力,减少裂纹的形成。另有研究认为,焦炭的反应性与配煤惰性组分有一定的相关关系。在一定范围内,焦炭的反应性随惰性组分含量的增加而降低。1.2抗碎性差的煤种煤料及其组分的粉碎细度对焦炭的机械强度和物理化学性质都有着重要影响。通常情况下抗碎性差的镜煤、亮煤、软丝炭易被过度粉碎,而含有惰性组分的暗煤、硬丝炭、矿化镜煤和页岩则难以粉碎。根据炼焦原理,煤料中的活性组分不宜细粉碎,而惰性组应粉碎到合适的程度,以力求消除裂纹中心。1.3散状煤料配合装炉配型煤工艺是将一部分煤料在入炉前配入粘结剂压成型块,然后与散状煤料配合装炉。配型煤工艺的优点:(1)型煤煤粒间的间隙小,有助于改善煤料的粘结性;(2)配型煤可提高煤料的堆比重;(3)可以多配用弱粘结性或非粘结性的高惰性组分煤。1.4控制界定装炉装炉煤调湿工艺是将装炉煤预先干燥,使水份控制在5%~6%,并保持稳定后再装炉。可以在一定程度上改善焦炭质量,并稳定焦炉操作,降低炼焦耗热量。1.5降低焦炭的光学组织指数焦炭的稳定性一般随结焦速率的提高而降低,换言之,提高炉墙温度易增加焦炭的裂纹。炼焦煤的粘结性较强,降低结焦速率可有效抑制其粘结性,同时使焦炭的光学各向异性程度略有降低。研究表明,降低焦炭的光学组织指数即降低各向异性程度,会有利于抑制焦炭的反应性。因此,可以适当延长结焦时间,即降低结焦速率,以改善焦炭的热态性能。1.6蒸汽熄焦1)钝化处理:焦炭的钝化处理是采用含有钝化剂的水溶液对焦炭进行钝化,从而达到抑制其反应性的方法。2)低水熄焦:低水熄焦是一种正在推广的新型湿法熄焦工艺,是在整个熄焦过程中供水按流量大小分段进行,即变流量喷水熄焦。具体方法:先用小流量水流熄灭熄焦车内的上部红焦,在红焦上面形成一个水—蒸汽—焦炭混合层,然后用大水量及其产生的蒸汽熄焦。据有关研究表明:低水熄焦的焦炭含水量比传统熄焦的焦炭含水量低2.0%~2.7%,且水份波动范围由±3.0%减小到±1.5%~±2.0%,另外可使焦炭的M40提高2%~3%,M10降低约0.5%。3)干法熄焦:干法熄焦是采用惰性气体熄灭赤热焦炭的熄焦工艺。干熄焦能明显改善焦炭质量,主要表现在:(1)红焦在干熄炉内停留时,相当于延长焖炉时间,可改善耐磨强度和热性质;(2)减少焦炭的裂纹产生和深化,提高抗碎强度;(3)与湿熄相比,干熄时未发生水煤气反应,使气孔结构保持完好状态;(4)干熄过程中,焦炭机械破碎程度高,使焦炭结构中的薄弱部分脱落,相当于进行了整粒。一般认为干熄焦比湿熄焦,M40提高3%~8%,M10降低0.3%~0.8%。另外,焦炭的热态性能也有所改善,反应性CRI降低1%~2%,反应后强度CSR提高3%~4%。4)整粒工艺:整粒工艺是为了稳定焦炭的性能,使焦炭的破裂磨碎过程完成于进入高炉之前,以减少其在高炉内行程中的挤压、破碎和磨损。鞍钢化工总厂曾进行焦炭的整粒处理,使焦炭的M40提高12.8%,M10降低1.0%。2改进措施2.1试验结果判定与优化利用试验小焦炉,对现有单种煤及不同配煤比进行小焦炉试验、热态指标测试、岩相分析,并依据试验结果判定进厂精煤的真实质量情况,指导配煤工作,优化配煤结构;合理利用可以获得的资源条件,采取动态调整配比措施,减少高灰分煤及高价煤的配比,控制炼焦配合煤平均灰分相对稳定,是目前改善焦炭质量最有效的途径之一。2.2大力开发优质炼焦煤组织技术人员到周边省份进行煤资源考察和市场调研,掌握了大量资料,并成功利用市场模式开发恩洪煤、火铺煤、平田煤、一平浪煤、红果、宏源煤、松河煤、阿令德煤矿和澳洲进口(蓝水四号)等优质炼焦煤,确保高炉用焦质量的稳定。2.3适时破产、破产创造良好的原料条件1)改性剂的运用:通过喷洒改性剂,改善焦炭反应性和反应后强度,为高炉克服炉役中后期操作难度大的困难,尽快顺产、稳产创造良好的原料条件。2)干法熄焦的运用:干熄焦项目是国家计委推广的节能专项,同时又是企业环保的要求,国内许多焦化企业已经正式投产。当前干熄焦设备的国产率已达到90%,大大降低了投资,对提高焦炭质量取得了良好的效果。2.4提高焦炭质量,减少焦炭排放提高干熄焦率,干熄焦比湿熄焦M40提高3~8%,M10降低0.3~0.8%,焦炭的热反应性CRI降低1~2%、反应后强度CSR提高3~4%;提高干熄焦炉循环风机风量65%,降低排焦温度<185℃,减少红焦在干熄炉内停留时,减少焦炭的裂纹产生和深化,提高抗碎强度;仓储管理必须按半仓化管理,降低焦炭入仓时的落差,减少二次破碎,焦炭粒度均匀性提高、强度指标提高;严格实行分仓化管理,水熄焦、