提高焦炭質(zhì)量穩(wěn)定性的探索與實(shí)踐

張運(yùn)生

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

國內(nèi)外高爐生產(chǎn)實(shí)踐證明，高爐容積越大，噴煤比越高，焦炭在高爐內(nèi)所起骨架支撐作用越關(guān)鍵，因此對所用焦炭的質(zhì)量要求也越高。高質(zhì)量焦炭除了要求其具有較低的灰分、硫分和較高的冷熱強(qiáng)度以外，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的長期持續(xù)穩(wěn)定更為關(guān)鍵，因?yàn)榉€(wěn)定是基礎(chǔ)，如果沒有質(zhì)量穩(wěn)定的焦炭，就失去了高爐強(qiáng)化冶煉的基礎(chǔ)[1]。

1 概況

安鋼焦化廠有生產(chǎn)焦?fàn)t6座，分別為2座JN43-80焦?fàn)t、2座JN60-6焦?fàn)t，2座JNX70-2焦?fàn)t；備煤生產(chǎn)工藝為先配后粉，進(jìn)廠煤以火車和汽車兩種方式運(yùn)輸，其中火車運(yùn)輸比例約占70%。煉焦煤進(jìn)廠質(zhì)檢后直接進(jìn)20個(gè)儲配一體的儲煤罐，每個(gè)煤罐設(shè)計(jì)儲存能力為10 000 t。安鋼焦化廠煤焦主要工藝設(shè)備配置見表1。

表1 煤焦主要工藝設(shè)備配置

2 存在問題及原因分析

隨著安鋼鐵前生產(chǎn)系統(tǒng)的升級改造，2 000 m3和4 000 m3以上高爐相繼投產(chǎn)，高爐工藝裝備逐步大型化。同時(shí)，由于受場地所限及環(huán)保要求，露天煤場由儲配一體儲煤罐替代，焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定性因取消混勻煤場出現(xiàn)下滑，這與高爐大型化要求提高焦炭質(zhì)量穩(wěn)定性相矛盾，因而針對這一問題進(jìn)行了探討和改進(jìn)。

2.1 生產(chǎn)條件限制

2011年，安鋼開始建儲煤罐，采用儲煤罐替代露天儲煤場，進(jìn)廠煤直接入罐存儲使用。安鋼共有20個(gè)儲煤罐，但供煤礦點(diǎn)合計(jì)則有70余個(gè)。以肥煤為例，2007年至2011年之間，肥煤主要供煤戶(礦點(diǎn))共24個(gè)，結(jié)合配用比例等，肥煤所占用的儲煤罐僅為4～5個(gè)，為保生產(chǎn)勢必要多個(gè)礦點(diǎn)的肥煤進(jìn)一個(gè)儲煤罐，因同煤種不同礦點(diǎn)（供戶）的煉焦煤質(zhì)量存在差異，就算同產(chǎn)地的質(zhì)量也存在差異，所以在使用過程中如果不能準(zhǔn)確掌握更換礦點(diǎn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，那么在煉焦煤礦點(diǎn)更換，質(zhì)量發(fā)生變化后，配比做不到及時(shí)調(diào)整，就會造成配合煤質(zhì)量的波動(dòng)。

2.2 原燃料質(zhì)量波動(dòng)

安鋼供煤戶多，其中部分供戶的煤質(zhì)不穩(wěn)定，尤其是地方供戶煤源不固定，煤源生產(chǎn)能力相對較差，質(zhì)量波動(dòng)大。甚至存在個(gè)別用戶為追求利益最大化進(jìn)行惡意配洗現(xiàn)象，以焦煤為例，將較好的1/3焦煤和瘦煤配洗成焦煤，部分常規(guī)指標(biāo)能夠達(dá)到焦煤的要求，但實(shí)際結(jié)焦性能卻差別巨大，如將配洗成的焦煤當(dāng)成優(yōu)質(zhì)焦煤使用，勢必會造成質(zhì)量波動(dòng)。并且由于多個(gè)礦點(diǎn)（供戶）入同一個(gè)煤罐，就算出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)也無法追溯[2]。

2.3 化驗(yàn)結(jié)果滯后

進(jìn)廠煤檢測指標(biāo)較多，質(zhì)檢程序復(fù)雜，化驗(yàn)分析結(jié)果出來的慢。而生產(chǎn)上部分煤罐庫存低，來煤入罐后，根本無法等到煤質(zhì)檢測結(jié)果出來后再進(jìn)行使用。一旦煤質(zhì)異常，按正常使用后就會對焦炭質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.4 配比執(zhí)行與實(shí)際要求存在偏差

配比能否有效執(zhí)行，對焦炭質(zhì)量影響至關(guān)重要，傳統(tǒng)配煤方法是依據(jù)配比按照濕基進(jìn)行配重的，而實(shí)際進(jìn)廠煉焦煤中不同礦點(diǎn)或同一礦點(diǎn)不同批次煤的水分大小差異較大，因安鋼沒有煤場，來煤無法混勻，進(jìn)廠后直接進(jìn)入儲煤罐進(jìn)行使用，所以進(jìn)廠煤的水分差異得不到有效調(diào)節(jié)，采用傳統(tǒng)濕基配煤經(jīng)常會造成各煤種實(shí)際配入煤量與理論配入煤量有偏差，勢必會對焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2.5 生產(chǎn)調(diào)整影響

因生產(chǎn)和原料質(zhì)量變化需要配煤比做出調(diào)整時(shí)，主要是由技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)需求依據(jù)各煉焦煤的灰分、硫分、揮發(fā)分、粘結(jié)性指標(biāo)以及歷史使用效果進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)調(diào)配，由于煉焦用煤品種較多，各礦點(diǎn)煉焦煤的工藝性質(zhì)、結(jié)焦特性和配合性存在差異，配比調(diào)整幅度較大有時(shí)會引起焦炭質(zhì)量波動(dòng)，尤其新開發(fā)的煉焦煤礦點(diǎn)，試用初期容易引起焦炭質(zhì)量波動(dòng)。

3 采取措施

3.1 建立礦點(diǎn)配煤體系

同煤種不同礦點(diǎn)的煤的質(zhì)量均存在差異，有的差異較大，為了穩(wěn)定焦炭質(zhì)量，在公司生產(chǎn)、技術(shù)、采購等相關(guān)單位共同努力下，7 m焦?fàn)t實(shí)現(xiàn)礦點(diǎn)配煤，6 m和4.3 m焦?fàn)t接近礦點(diǎn)配煤。由于罐內(nèi)煤的礦點(diǎn)單一，可實(shí)現(xiàn)原料質(zhì)量溯源，在發(fā)生進(jìn)廠煤質(zhì)量波動(dòng)時(shí)，可及時(shí)采取有效措施，在較短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定焦炭質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)礦點(diǎn)配煤至今，由于原料供應(yīng)基本穩(wěn)定，各工序操作規(guī)范，使焦?fàn)t焦炭質(zhì)量始終穩(wěn)定在較高水平。

3.2 逐步取消混洗煤

完善進(jìn)廠煤質(zhì)量指標(biāo)控制，將煤巖指標(biāo)納入進(jìn)廠煤質(zhì)量管理，標(biāo)方差和巖相圖等列入合同考核。隨著煤巖考核指標(biāo)的逐步收嚴(yán)，使進(jìn)廠混洗煤比例逐步降低，目前基本杜絕了進(jìn)廠煤嚴(yán)重混洗的現(xiàn)象。

3.3 創(chuàng)建三關(guān)質(zhì)檢及快速質(zhì)檢

進(jìn)廠煤源頭不穩(wěn)，煤質(zhì)把控不嚴(yán)，焦炭質(zhì)量也難以保證，為穩(wěn)定焦炭質(zhì)量，給煉鐵高爐順行創(chuàng)造條件，煉焦煤在進(jìn)廠時(shí)先由質(zhì)檢部門正常取樣質(zhì)檢，此為第一關(guān)質(zhì)檢；在煉焦煤卸車時(shí)，生產(chǎn)廠進(jìn)行人員輪換抽檢，此為第二關(guān)質(zhì)檢；公司職能處室輪換人員進(jìn)行每日抽檢，此為第三關(guān)質(zhì)檢。三關(guān)質(zhì)檢結(jié)果進(jìn)行比對，偏差超標(biāo)進(jìn)行分析追溯考核，從根本上杜絕了質(zhì)檢人員責(zé)任心不強(qiáng)或者作弊行為。另外，在原煤卸車時(shí)取樣并進(jìn)行快速質(zhì)檢，要求5小時(shí)以內(nèi)出結(jié)果，僅作為卸車和使用參考數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)。

3.4 建立干基配煤方法

為消除水分對配煤效果的影響，采用干基配煤方法，即按時(shí)從各煤盤取煤樣，進(jìn)行煤種水分檢測，執(zhí)行扣除水分后按干基煤配重。采用干基配煤后，使配煤比執(zhí)行的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到了較大提高。

3.5 建立“骨架煤”體系

對進(jìn)廠煤進(jìn)行詳細(xì)分類，將起穩(wěn)定質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)焦煤、肥煤等關(guān)鍵煤種，定義為“骨架煤”，建立“骨架煤”使用與結(jié)構(gòu)優(yōu)化管理體系，確保在質(zhì)量穩(wěn)定前提下優(yōu)化結(jié)構(gòu)。每次調(diào)整配比，盡量保持“骨架煤”比例穩(wěn)定，大的配比結(jié)構(gòu)調(diào)整，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在新資源開發(fā)使用上，遵循循序漸進(jìn)、穩(wěn)步推進(jìn)、先試驗(yàn)后使用的原則，避免冒進(jìn)出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)。

3.6 讓試驗(yàn)為生產(chǎn)提供依據(jù)

建立健全實(shí)驗(yàn)體系：即實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)焦?fàn)t方案優(yōu)選后，由生產(chǎn)焦?fàn)t工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證，再進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。該體系在新資源開發(fā)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、質(zhì)量改善等方面發(fā)揮了科學(xué)的指導(dǎo)作用。

因?qū)嶒?yàn)焦?fàn)t體積小，與生產(chǎn)焦?fàn)t存在差距，試驗(yàn)焦?fàn)t再怎么改進(jìn)，也不能完全等同于生產(chǎn)焦?fàn)t，始終會存在著一定誤差，尤其是M10重復(fù)性及規(guī)律性均不是很好。要想從試驗(yàn)爐中得到一個(gè)方案，需要做一組配方，所以至少需要在試驗(yàn)焦?fàn)t上做兩三爐，甚至更多爐，再根據(jù)試驗(yàn)焦?fàn)t與生產(chǎn)焦?fàn)t關(guān)系估算出該配比在工業(yè)焦?fàn)t上的焦炭質(zhì)量。為了能使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真正指導(dǎo)生產(chǎn)，并且快速準(zhǔn)確的驗(yàn)證，安鋼開展了生產(chǎn)焦?fàn)t單孔工業(yè)試驗(yàn)，由于焦?fàn)t煤塔一般都有多個(gè)煤倉，可以同時(shí)進(jìn)行不同配方的工業(yè)試驗(yàn)。

4 效果

通過采取一系列措施，安鋼焦炭整體質(zhì)量保持穩(wěn)定，滿足了高爐生產(chǎn)需求，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)率均在95%以上，達(dá)到了目標(biāo)要求。其中，焦炭灰分≤12.6%的達(dá)標(biāo)率為97.87%、硫分≤0.8%的達(dá)標(biāo)率為95.75%、M10≤6.2%的達(dá)標(biāo)率為99.52%、M40≥87%的達(dá)標(biāo)率為97.55%、CSR≥67%的達(dá)標(biāo)率為98.01%。具體指標(biāo)對比見表2。

表2 2018年焦炭質(zhì)量主要指標(biāo)達(dá)標(biāo)率

5 結(jié)語

通過對配煤部分工藝及參數(shù)調(diào)整等，解決了長期困擾安鋼焦化廠焦炭質(zhì)量穩(wěn)定性的問題，為大容積高爐生產(chǎn)順行創(chuàng)造了條件，同時(shí)為同行業(yè)處理類似問題提供一定的借鑒。