王維興

近年來，焦炭供應(yīng)緊張，質(zhì)量下降，成份不穩(wěn)定，給高爐煉鐵生產(chǎn)帶來了負(fù)面影響。2011年1季度全國重點(diǎn)企業(yè)高爐入爐焦比與上年同期相比升高4千克/噸，煉鐵工序能耗降低2.54千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，噴煤比下降3千克/噸。說明焦炭質(zhì)量好壞對高爐煉鐵來說是至關(guān)重要的，尤其對于2000m3容積以上的高爐影響就更大。高爐煉鐵是以精料為基礎(chǔ)，精料技術(shù)水平對高爐指標(biāo)的影響率在70%左右，工長操作水平占10%，企業(yè)管理水平占10%，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)占5%，外界因素（動力、供應(yīng)、上下工序等）占5%。在高冶煉強(qiáng)度和高噴煤比條件下，焦炭質(zhì)量變化對高爐生產(chǎn)的影響率要占35%。建設(shè)大高爐和高爐擴(kuò)容，一定要以提高焦炭質(zhì)量為前提，提高噴煤比也要有高質(zhì)量的焦炭質(zhì)量為保證。評價焦炭質(zhì)量不但要有M40、M10灰分、硫分，而且要重視焦炭熱反應(yīng)性(CRI)、反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）指標(biāo)所起的作用。搗固焦指標(biāo)好，但與非搗固焦相比，沒有起到相應(yīng)的作用。用高爐實(shí)際冶煉效果來評價焦炭質(zhì)量是科學(xué)的，定期從風(fēng)口取焦炭，進(jìn)行化驗(yàn)，指導(dǎo)煉焦配煤的方法也是科學(xué)的。（見表1）

據(jù)統(tǒng)計，我國煤炭保有儲量為10070億噸，其中可采儲量為1891億噸，但煉焦煤的儲量占全部煤炭貯量的25%-28%。主要煉焦煤種、焦煤和肥煤的貯量在煉焦煤儲量的40%以下。所以，全國主焦煤供應(yīng)緊張，且價格高。

國內(nèi)外焦化界一直降低焦炭成本，提高鋼鐵企業(yè)的市場競爭力，在降低主焦煤用量，又不影響焦炭質(zhì)量方面努力。國內(nèi)技術(shù)比較先進(jìn)的焦化廠，在不會對焦炭質(zhì)量有較大影響條件下，個別企業(yè)主焦煤的配比可在25%左右。日本先進(jìn)的焦化廠主焦煤的配比可在14%，而對焦炭質(zhì)量要求仍可保持在較高水平。下面分述他們所采取的相應(yīng)技術(shù)措施。

1 ．建立理想的煉焦煤基地

焦炭質(zhì)量的好壞主要是取決于煉焦煤的性質(zhì)。所以，合理選擇煉焦煤基地是保證焦炭質(zhì)量的首要措施。煉焦煤基地的條件是：煤質(zhì)好，性能穩(wěn)定，供應(yīng)量也能穩(wěn)定；價格適中，爭取運(yùn)距短。好的煉焦煤是灰份低，含硫低、可磨和可選性好、強(qiáng)粘結(jié)性好，含碳高、含有害雜質(zhì)低等。

表1 焦炭質(zhì)量變化對高爐煉鐵的影響

鞍山熱能院孟慶波發(fā)表的文章，指出焦炭質(zhì)量優(yōu)劣主要取決于煤的成因、性質(zhì)。用煤巖學(xué)指標(biāo)（G值、Y值、反射率等）來指導(dǎo)煉焦配煤，是較科學(xué)的。

2 ．優(yōu)化煤的粉碎工藝

煉焦用煤的粉碎細(xì)度和粒度組成對焦炭質(zhì)量影響較大。不應(yīng)當(dāng)把各種煤先混合再粉碎。要根據(jù)不同煤種（巖相組成的硬度差異），按不同粒度要求進(jìn)行粉碎和篩分（可使用機(jī)械或風(fēng)力）。對于硬度較高的氣煤等煤種要細(xì)破碎，對于易粉碎的焦煤和肥煤可有較大的粒度。不同煤種分組進(jìn)行粉碎，提出不同粒度要求，這叫做煉焦選擇粉碎煤工藝。這種工藝能夠提高煤的結(jié)焦性和減少焦炭裂紋，進(jìn)而提高焦炭質(zhì)量。要通過試驗(yàn)，優(yōu)化出本企業(yè)的最佳配煤氣度的方案，指導(dǎo)煉焦優(yōu)化生產(chǎn)。我國煉焦配煤中難破碎的氣煤配比較高，要重視對氣煤的細(xì)粒度要求，可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國已開發(fā)出不同煤種配煤后焦炭性能預(yù)測的軟件。

3 ．煤的調(diào)濕

煤的調(diào)濕是將煤在裝爐之前除掉一部分水分，保證水分低，且穩(wěn)定。一般控制水分在6%左右。脫濕有顯著的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，同時可以提高焦炭質(zhì)量。如煤的水分能穩(wěn)定在6%左右，其焦炭產(chǎn)量可提高7. 7%，裝爐煤密度可提高4%-7%，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)D150提高0.8%-1.5%。煤脫濕可使用流化床技術(shù)，用焦?fàn)t煙道廢氣與濕煤進(jìn)行熱交換；也可以使用干熄焦發(fā)電機(jī)抽出的蒸汽為熱源，在回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)（多管）內(nèi)間接熱交換。

4 ．配添加劑

在煉焦煤中適量配入粘結(jié)劑、抗裂劑等非煤添加劑，可以改善煤的結(jié)焦性能。配入粘結(jié)劑工藝適用于低流動性的弱粘結(jié)性的煤種，改善焦炭的機(jī)械強(qiáng)度和焦炭的反應(yīng)性?？沽褎┦褂霉に囘m用于高流動性的高揮發(fā)性媒種，可增大焦炭塊度，提高強(qiáng)度 改善焦炭氣孔結(jié)構(gòu)，提高焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度。我國一些焦化廠用無煙煤（或焦粉）作為抗裂劑，其技術(shù)要求是尋找最佳粒度、配量、混勻方法等。

5 ．煤的搗固

把煤搗固，使其密度提高到950-1150kg/m3，可使焦炭M40提高1%-6%, M10降低2%-4%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高1%~6%。在焦炭質(zhì)量變化不大的條件下，煤搗固可以多配5%-20%弱粘結(jié)性的氣肥煤、氣煤，這樣可少用主焦煤。

煤搗固的方法：一般是在焦?fàn)t外進(jìn)行。將煤壓成塊狀（可方型、長方型、球型等）。與散狀煤料混合裝入焦?fàn)t，也有在爐外整體搗固，再推入焦?fàn)t炭化室。煤搗固可提高裝爐煤料的密度。當(dāng)配入30%-50%的型煤時，其煤的密度可達(dá)800kg/m3，可以顯著改善焦炭質(zhì)量，同時可以允許增加10%-15%的弱粘結(jié)性煤的用量。目前，我國已擁有年1億噸能力的搗固煉焦設(shè)施，主要在獨(dú)立焦化廠。

6 ．結(jié)焦速度降低或悶爐

降低結(jié)焦速度和悶爐是為延長結(jié)焦時間。對于粘結(jié)性能好的煤，延長結(jié)焦時間可以提高焦炭的強(qiáng)度。其機(jī)理是：焦餅在焦?fàn)t內(nèi)成熟之后，再經(jīng)過一段時間悶爐，可以促使焦炭均勻成熟均化粒度，達(dá)到質(zhì)量提高。通過試驗(yàn)表明，延長結(jié)焦時間1小時，可提高焦炭M401%。

7 ．干熄焦

采用惰性氣體熄滅紅熱焦炭的熄焦方法稱之為干法熄焦。干熄焦與濕法熄焦對比，干熄焦的焦炭M40可提高3%-8%，M10降低0.3%-0.8%，焦炭反應(yīng)性降低，粒度均勻．進(jìn)而改善高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（焦比降低2%，產(chǎn)量提高1%），提高鋼鐵企業(yè)的市場競爭力。

干法熄焦可以減少熄焦對環(huán)境的污染，同時可以回收紅焦顯熱的80%。能量轉(zhuǎn)化為電能，又能緩解電力供應(yīng)緊張。據(jù)計算，年處理能力為110萬噸的干熄焦裝置，噸焦收益在63. 09元，扣除噸焦綜合成本38.70元，可獲凈利噸焦24.39元。

8 ．新型熄焦方法

改進(jìn)傳統(tǒng)的濕法熄焦，在噴淋量和控制方法上進(jìn)行改進(jìn)，即可熄焦，又使焦炭水份降低（在2%-4%）、穩(wěn)定，粒度均勻，裂紋減少，實(shí)現(xiàn)提高焦炭質(zhì)量。現(xiàn)在比較成熟的工藝有：德國的穩(wěn)定熄焦和美鋼聯(lián)的低水分熄焦工藝。我國萊鋼、武鋼等企業(yè)已引用。

9 ．煤預(yù)熱工藝

將裝爐煤預(yù)熱到150℃-200℃后再裝爐，不但可以降低煤中的水分，而且可以提高煤的流動性進(jìn)而提高了裝爐煤的密度。這樣有利于煤的表面粘結(jié)和界面反應(yīng)，進(jìn)而改善了焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)焦炭質(zhì)量的提高。

煤的預(yù)熱可以提高焦?fàn)t的生產(chǎn)能力和降低煉焦工序能耗。目前實(shí)施煤的預(yù)熱尚存在一些技術(shù)難點(diǎn)，影響了該技術(shù)的進(jìn)一步推廣。

10 ．焦?fàn)t應(yīng)向大型化發(fā)展

焦?fàn)t增加炭化室容積的辦法是可以提高焦?fàn)t高度（如由4.3m升高到7m以上），也可以增加炭化室寬度。增加焦?fàn)t炭化室容積的好處是提高裝爐煤的散密度（煤進(jìn)入高的炭化室下落時間長，動能增大致使煤壓實(shí)，炭化室的寬度增大，減少了煤對炭化室爐墻的“邊壁效應(yīng)”），煤餅加大后熱態(tài)煤顆粒之間接觸點(diǎn)多，熱解液相產(chǎn)物和氣象物多，膨脹壓力大，利于煤的表面粘接和界面反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)提高焦炭質(zhì)量和節(jié)約能耗。

大型焦?fàn)t自動化水平高，生產(chǎn)出焦炭質(zhì)量穩(wěn)定，勞動生產(chǎn)率高，成本低。使用同樣煤種煉焦，6m 焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭比4.3m焦?fàn)t的M40要高3%-4%，M10降低0.5%。

1 1.加強(qiáng)對焦?fàn)t的管理

焦?fàn)t的操作水平和熱工制度對焦炭質(zhì)量、焦?fàn)t壽命、生產(chǎn)成本均有較大的影響。建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、數(shù)字化的焦?fàn)t操作、維護(hù)和管理制度是實(shí)觀煉焦正常生產(chǎn)的重要條件。穩(wěn)定配煤、穩(wěn)定操作、穩(wěn)定焦炭質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)焦化優(yōu)化生產(chǎn)的前提條件，要最大限度地減少人為變動因素。既不搞放衛(wèi)星創(chuàng)高產(chǎn)活動，也不要低生產(chǎn)率作業(yè)，以免影響焦炭質(zhì)量和焦?fàn)t壽命。建立設(shè)備定檢定修制度，采用先進(jìn)的爐體修補(bǔ)技術(shù)。大焦?fàn)t要采用自動控溫技術(shù)，加強(qiáng)日常焦?fàn)t熱工調(diào)節(jié)，以保證焦?fàn)t爐溫均勻、焦炭成熟均勻、節(jié)能降耗、提高和穩(wěn)定焦炭質(zhì)量。