济钢提高焦炭热态性能的研究与应用
在高炉的实际生产中，焦炭的热态强度相比于冷态强度，与高炉高效运行、增铁降耗等方面的相关性更大。为更好地满足高炉需求，近年来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2季度增加了焦炭热性能指标试验设备，开展了有关焦炭热性能指标的试验研究。首先在2002年所做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，3号、4号焦炉干熄焦炭的M40达到82％以上，热态性能指标均达到了要求。
1、20kg焦炉试验
2003年5月8—16日，焦化厂利用20kg试验焦炉进行了小焦炉配煤炼焦及单种煤炼焦试验。试验的目的有两个：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。
1.1 试验煤种
试验用煤种见表1。
表1 试验用煤种的质量分析
| 煤种 | 矿点 | 灰分Ad,% | 挥发分，Vd,% | 硫分，St,% | 粘结指数G | 胶质层厚度Y，mm |
| 气煤 | 肥城 | 8.12 | 34.6 | 0.61 | 81 | 16 |
| 1/3焦煤 | 官桥 | 8.59 | 33.64 | 0.44 | 84 | 18 |
| 官庄 | 9.43 | 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 |
1.2 试验方案
试验配比方案见表2。
表2 试验配比方案 %
| 方案号 | 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 | |||||||||
1.3 试验结果统计
试验结果如表3所示。
表3 焦炭质量分析
| 方案号 | 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 | 84.1 | 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 | 59.0 | 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 |
1.4 结果分析
1.4.1 配煤炼焦结果分析
方案1配 10％气煤与其他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焦炭是最好的，其冷态强度较好，反应性最低，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％I：A
h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，但由于所配不同焦煤的实际焦煤含量不同，导致配合煤中焦煤含量不一，从而使焦炭质量不同。
1.4.2 单种煤试验结果分析
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。
2、大焦炉工业性试验
2003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。
2.1 试验方案、原生产配比
试验方案、原生产配比见表4。
表4 试验配比和原生产配比方案
| 煤种 | 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 | |
| 试验期配比，% | 25 | 15 | 10 | 25 | 10 | 15 | |
| 原配比，% | 8 | 20 | 12 | 15 | 20 | 15 | 10 |
2.2 试验结果
试验统计结果如表5所示。
表5 试验前后焦炭质量分析
| 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6.9夜班 | 81.4 | 7.8 | 82.2 | 6.8 | ||||
| 配6.9白班 | 81.2 | 7.4 | 82.4 | 7.6 | ||||
| 比6.9中班 | 80.4 | 7.8 | 81.6 | 6.6 | ||||
| 6.10夜班 | 80.6 | 7.6 | 81.2 | 6.4 | ||||
| 6.10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6.10中班 | - | - | 82.4 | 6.0 | ||||
| 验6.11夜班 | 81.2 | 7.2 | 82.2 | 6.4 | 27.1 | 61.6 | 18.5 | 67.5 |
| 配6.11白班 | 80.8 | 7.6 | 82.0 | 6.2 | 27.5 | 60.9 | 20.8 | 70.1 |
| 比6.11中班 | 81.4 | 7.8 | 82.4 | 6.6 | ||||
| 6.12夜班 | 81.6 | 7.2 | 82.4 | 6.5 | ||||
| 6.12白班 | 80.8 | 7.2 | 82.0 | 5.8 | 27.0 | 61.4 | 20.3 | 71.0 |
| 6.12中班 | 80.4 | 7.6 | 82.2 | 6.0 | ||||
| 6.13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 |
2.3 数据分析
从生产数据对比中可以看出：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焦煤使用管桥或官庄时，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％，ESR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。
3、应用效果分析
自2003年8月份以来，为满足1750m3大高炉的生产需求，3号、4号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，定期对焦炭热态性能进行检测，通过对煤焦系统实话系统的管理和控制，确保焦炭热态性能和稳定与提高。从生产数据可以看出，焦炭冷态强度和热态强度保持稳定，并有所提高，基本满足了大高炉生产的需求。
