環(huán)保限產(chǎn)條件下河鋼邯鋼焦化廠配煤結(jié)構(gòu)及焦?fàn)t工藝優(yōu)化研究

楊 帆， 張 千， 安占來(lái)

(河鋼邯鋼焦化廠，河北 邯鄲 056015)

引 言

近年來(lái),隨著京津冀地區(qū)環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間已經(jīng)呈常態(tài)化趨勢(shì)，而如何解決結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)焦炭的質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響以及對(duì)焦?fàn)t爐體的影響問(wèn)題，已成為研究重點(diǎn)，但是不論是文獻(xiàn)還是其他焦化廠都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間條件下的焦炭質(zhì)量分析研究報(bào)道，也沒(méi)有進(jìn)行針對(duì)超過(guò)24 h的結(jié)焦時(shí)間制定新的配比和煉焦煤預(yù)測(cè)模型。焦?fàn)t由正常結(jié)焦時(shí)間變?yōu)殚L(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間，再由長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間縮短回正常的結(jié)焦時(shí)間需要一個(gè)循環(huán)的調(diào)整過(guò)程。長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間下的集氣管壓力等焦?fàn)t參數(shù)和干熄焦參數(shù)都需要進(jìn)行調(diào)整。

1 研究?jī)?nèi)容

1.1 延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間對(duì)焦炭質(zhì)量的影響

制定7個(gè)試驗(yàn)方案，具體配比方案見表1。主要思路是增加黏性煤種和弱黏性煤的比例，使用肥煤和三分之一焦煤，減少焦煤的用量。與之對(duì)應(yīng)的配合煤質(zhì)量數(shù)據(jù)見表1。

針對(duì)不同結(jié)焦時(shí)間，小焦?fàn)t試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 配比方案

表2 對(duì)應(yīng)的配合煤質(zhì)量

從第265頁(yè)表3中可以看出，7種方案的灰分、硫分、揮發(fā)分都變化不大，比較穩(wěn)定。但是G值有所降低，主要原因應(yīng)是三分之一焦煤和氣煤含量增加導(dǎo)致。圖1中可以看出，隨著結(jié)焦時(shí)間的延長(zhǎng)，小焦?fàn)t和大焦?fàn)t的反應(yīng)性指數(shù)CRI都有所下降，而反應(yīng)后強(qiáng)度CSR上升。所以延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間對(duì)熱強(qiáng)度有正面的影響。

表3 長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間下的小焦?fàn)t和大焦?fàn)t的熱強(qiáng)度

圖1 不同結(jié)焦時(shí)間小焦?fàn)t和大焦?fàn)t焦炭熱強(qiáng)度變化

從圖2中可以得出，按照7個(gè)方案進(jìn)行配比條件下，40 h結(jié)焦時(shí)間中，方案5的配比比例的熱強(qiáng)度最優(yōu)。所以確定方案5為最佳方案。

圖2 小焦?fàn)t和大焦?fàn)t40 h結(jié)焦時(shí)間條件下7種方案的熱強(qiáng)度變化

1.2 建立配合煤質(zhì)量預(yù)測(cè)模型

由于灰分A、揮發(fā)分V、硫份S、鏡質(zhì)組反射率(R)、LgMF(最大基氏流動(dòng)度的對(duì)數(shù))有加和性，而全膨脹(a+b)、G值基本沒(méi)有加和性，Y值有一定加和性,所以選擇V、G、Y值、鏡質(zhì)組反射率(R)作為單種煤預(yù)測(cè)配合煤質(zhì)量的幾個(gè)關(guān)鍵因子分別考慮。

V配合煤=V1+V2+V3+…+VX；R配合煤=R1+R2+R3+…+RX；Y配合煤=Y1+Y2+Y3+…+YX

結(jié)合我廠對(duì)于焦炭灰分和硫份的要求，目前灰分≤12.5%，硫份≤0.75%。

A配合煤=A1+A2+A3+…+AX；S配合煤=S1+S2+S3+…+SX

結(jié)合我廠之前配煤數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，正常結(jié)焦時(shí)間下，配合煤G值范圍75～80，Y值范圍15～18。

1.3 建立配合煤指標(biāo)與小焦?fàn)t質(zhì)量之間的擬合關(guān)系

由寶鋼焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)模型[1]，煤的揮發(fā)分、鏡質(zhì)組反射率、無(wú)機(jī)質(zhì)部分與焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度有著非常密切的關(guān)系。揮發(fā)分在22%～26%、反射率在1.1～1.2左右的煤,其焦炭的熱性能較佳。此外，配合煤黏結(jié)指數(shù)G、強(qiáng)黏結(jié)煤配比與焦炭熱性質(zhì)關(guān)系密切。強(qiáng)黏結(jié)煤配比亦和焦炭強(qiáng)度有密切關(guān)系。用最大鏡質(zhì)組反射率、∑I(煤惰性組分總含量)預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量[2]。

綜合以上，本研究確定煤的揮發(fā)分、配合煤黏結(jié)指數(shù)、最大鏡質(zhì)組反射率、強(qiáng)黏結(jié)煤配比作為由配合煤質(zhì)量預(yù)測(cè)小焦?fàn)t質(zhì)量的關(guān)鍵因子。

1) 回歸分析：小焦?fàn)tCRI與G、Vdaf%、強(qiáng)黏結(jié)煤配比、Rmax平均值；回歸方程：小焦?fàn)tCRI=51.8-0.0171G-0.392Vdaf%-0.179強(qiáng)黏結(jié)煤配比+2.61Rmax平均值。

2) 回歸分析：小焦?fàn)tCSR與Rmax平均值,G、Vdaf%、強(qiáng)黏結(jié)煤配比；回歸方程：小焦?fàn)tCSR=8.1+5.70Rmax平均值+0.084G+1.30Vdaf%-0.077強(qiáng)黏結(jié)煤配比。

1.4 建立大焦?fàn)t質(zhì)量預(yù)測(cè)模型

1) 回歸方程：大焦?fàn)tCRI=-10.3+1.01小焦?fàn)tCRI；2) 回歸方程：大焦?fàn)tCSR=23.7+0.882小焦?fàn)tCSR；按照以上擬合關(guān)系，確定40 h配合煤指標(biāo)最低要求,見表4，其中，熱性能標(biāo)準(zhǔn)分別為CSR=23和CRI=67。

表4 40 h配合煤指標(biāo)最低要求

按照以上結(jié)論制定了配煤結(jié)構(gòu)，見第266頁(yè)表5。

1.5 焦?fàn)t參數(shù)調(diào)整

1) 延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間的調(diào)整

48 h以內(nèi)延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間的調(diào)整：結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)大于6 h的，以每循環(huán)延長(zhǎng)6 h進(jìn)行調(diào)整，直至延長(zhǎng)到要求的結(jié)焦時(shí)間；結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)小于6 h的，在一個(gè)循環(huán)內(nèi)一次調(diào)整到位。48 h至72 h內(nèi)的結(jié)焦時(shí)間調(diào)整：結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)大于12 h的，以每循環(huán)延長(zhǎng)12 h進(jìn)行調(diào)整，直至延長(zhǎng)到要求的結(jié)焦時(shí)間；結(jié)焦時(shí)間延長(zhǎng)小于12 h的，在一個(gè)循環(huán)內(nèi)一次調(diào)整到位。

2) 集氣管壓力為160 Pa～220 Pa；空氣過(guò)剩系數(shù)，高爐煤氣加熱時(shí)為1.15～1.35，焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)為1.20～1.40；爐長(zhǎng)伸長(zhǎng)量以調(diào)節(jié)彈簧保持噸位不變?yōu)闇?zhǔn)。

1.6 相應(yīng)變更干熄焦控制參數(shù)，并標(biāo)準(zhǔn)化

1) 鍋爐入口氣體溫度(℃)由原來(lái)的700～960，調(diào)整為600～960；蒸發(fā)量(t/h)由50～70，調(diào)整為20～70。

表5 40 h結(jié)焦時(shí)間下的配煤結(jié)構(gòu)調(diào)整

2) 因限產(chǎn)期間煤氣量降低，調(diào)整化產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)程參數(shù)指標(biāo)，并標(biāo)準(zhǔn)化。

2 結(jié)論

綜上所述，本研究在結(jié)焦時(shí)間超過(guò)24 h以上尤其是40 h的特殊條件下的配煤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，優(yōu)選了方案5的配比。并更新了配合煤質(zhì)量預(yù)測(cè)模型，建立了回歸方程：1) 大焦?fàn)tCRI=-10.3+1.01小焦?fàn)tCRI；(2)大焦?fàn)tCSR=23.7+0.882小焦?fàn)tCSR。并根據(jù)擬合關(guān)系，確定了結(jié)焦時(shí)間40 h時(shí)的配合煤指標(biāo)最低要求Rmax為1.1，G值≥69，Vdaf%≤27，強(qiáng)黏結(jié)煤配比為57%。同時(shí)，還對(duì)焦?fàn)t的工藝參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，保證了焦?fàn)t在特殊條件下正常運(yùn)行。