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高硫煤配煤煉焦的生產(chǎn)實(shí)踐

2021-01-21 11:14姚繼峰楊永利康永建
煤化工 2020年6期
關(guān)鍵詞:硫分煉焦低硫

姚繼峰,楊永利,康永建

(陜西陜焦化工有限公司,陜西 富平711712)

隨著煉鐵高爐大型化的不斷發(fā)展,鋼鐵企業(yè)對(duì)焦炭質(zhì)量的要求也有所改變,2018年實(shí)施的冶金焦炭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[1]中,考慮到國(guó)內(nèi)煤質(zhì)的現(xiàn)實(shí)情況,國(guó)家對(duì)各等級(jí)冶金焦炭硫分St,d指標(biāo)上調(diào)了0.10個(gè)百分點(diǎn),對(duì)一級(jí)、二級(jí)冶金焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)指標(biāo)上調(diào)了5個(gè)百分點(diǎn)。焦炭硫指標(biāo)的放寬和熱強(qiáng)度指標(biāo)的提高,使得各煉焦企業(yè)配煤結(jié)構(gòu)隨之變動(dòng),結(jié)焦性能好的高硫煤在配煤煉焦降本中的作用隨之提高。在此種情況下,國(guó)內(nèi)諸多煉焦企業(yè)加大了對(duì)高硫煤配煤煉焦的研發(fā)力度和應(yīng)用,有效降低了煉焦生產(chǎn)成本。陜西陜焦化工有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)陜焦公司)以周邊低硫低灰氣煤、瘦煤作為基礎(chǔ),配合山西等地區(qū)中硫焦煤、1/3焦煤、低硫肥煤進(jìn)行配煤煉焦,噸焦配煤成本較山西等地區(qū)明顯偏高,為了充分發(fā)揮周邊低硫低灰氣煤運(yùn)距較近的優(yōu)勢(shì),陜焦公司引入了山西某地區(qū)價(jià)格較低的高硫焦煤,實(shí)現(xiàn)了該高硫焦煤的大比例配入,有效降低了配煤成本。本文介紹了山西某地區(qū)高硫焦煤在陜焦公司的煉焦應(yīng)用實(shí)踐和降低成本控制效果,可為其他企業(yè)采用高硫煤進(jìn)行配煤煉焦提供借鑒。

1 試驗(yàn)用高硫煤煤質(zhì)分析

陜焦公司在對(duì)多種高硫、高灰煤的煉焦應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn),山西某地區(qū)高硫焦煤結(jié)焦性良好,但因其自身硫分較高,在煉焦中未被廣泛使用,因此價(jià)格較低。對(duì)該煤進(jìn)行了理化指標(biāo)分析(多次試驗(yàn)均值),結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知,該煤硫分較高,達(dá)到3.61%,屬于典型高硫煤;揮發(fā)分25.72%,變質(zhì)程度適中;黏結(jié)指數(shù)98,屬于強(qiáng)黏結(jié)煉焦用煤,有利于焦炭冷、熱強(qiáng)度的改善。

表1 理化指標(biāo)分析

對(duì)該煤進(jìn)行膠質(zhì)層厚度分析,結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知,該煤的最大膠質(zhì)層厚度為24 mm,膠質(zhì)層曲線(xiàn)類(lèi)型為山型,且該煤的膠質(zhì)體數(shù)量比一般焦煤多,說(shuō)明該煤的結(jié)焦性應(yīng)該較好。

表2 膠質(zhì)層厚度分析

對(duì)該煤進(jìn)行奧亞膨脹度分析,結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知,該煤塑性范圍較寬,達(dá)到了101℃,且膨脹性較好,配合煉焦時(shí)有利于入爐煤的熔融和黏結(jié)。

表3 奧亞膨脹度分析

該煤的煤鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率分布圖見(jiàn)圖1。由圖1可知,該煤為簡(jiǎn)單無(wú)凹口混煤,反射率區(qū)段主要分布在1.13~1.53,在肥煤區(qū)間有一定分布,是典型的焦煤,且煤質(zhì)較為單一。

圖1 煤鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率分布圖

煤灰成分分析見(jiàn)表4。由表4可知,該煤灰成分中堿性金屬含量相對(duì)較低,通過(guò)計(jì)算強(qiáng)度指數(shù)MBI(MBI=[ω(Fe2O3)+ω(MgO)+ω(CaO)+ω(Na2O)+ω(K2O)]/[ω(Al2O3)+ω(SiO2)])為0.062,根據(jù)多法斯科對(duì)煤灰成分與焦炭熱強(qiáng)度關(guān)系的研究結(jié)論,判斷本實(shí)驗(yàn)用煤煤灰成分對(duì)焦炭熱強(qiáng)度的影響不大。

表4 煤灰成分分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%

2 小焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)

2.1 單種煤煉焦試驗(yàn)

對(duì)山西某地區(qū)高硫煤進(jìn)行40 kg小焦?fàn)t單種煤煉焦試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 單種煤煉焦試驗(yàn)結(jié)果%

由表5可知,該煤在單種煤煉焦時(shí),所得焦炭熱強(qiáng)度較好,硫分較低,說(shuō)明采用該煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí),殘留在焦炭中的硫分相對(duì)較小。

2.2 小焦?fàn)t配煤煉焦試驗(yàn)

依據(jù)該煤的煤質(zhì)分析和單種煤煉焦試驗(yàn)結(jié)果可知,該試驗(yàn)用高硫煤具有焦煤的煉焦特性,熱強(qiáng)度好且高于目前生產(chǎn)正在使用的焦煤熱強(qiáng)度。因此決定,小焦?fàn)t試驗(yàn)以目前生產(chǎn)配合煤配比(方案1)為基礎(chǔ),用此高硫焦煤代替原焦煤,且焦煤用量質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少4個(gè)百分點(diǎn),原2#1/3焦煤改為1#1/3焦煤,用量質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加4個(gè)百分點(diǎn),其他煤配比不變,以此配比(方案2)在小焦?fàn)t上試驗(yàn)。小焦?fàn)t試驗(yàn)用煤煤樣指標(biāo)及配煤方案對(duì)比見(jiàn)表6、表7。

表6 試驗(yàn)用煤煤樣指標(biāo)

表7 配煤方案對(duì)比%

由表6、表7可知,方案2在配入質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%該高硫焦煤后,為了調(diào)節(jié)配合煤硫分,配入低硫1#1/3焦煤,配合煤硫分有微小的上升,由0.82%上升到0.83%。經(jīng)核算,與原配煤比相比,入爐煤的其他指標(biāo)如灰分、揮發(fā)分、G值、Y值有微小變化,但都在可控范圍內(nèi),并且兩種配煤方案下小焦?fàn)t生產(chǎn)出來(lái)的焦炭中的硫分基本不變,CRI和CSR基本持平。

原焦煤價(jià)格1 050元/t,1#1/3焦煤價(jià)格1 100元/t,2#1/3焦煤價(jià)格1 050元/t,高硫焦煤價(jià)格750元/t,通過(guò)價(jià)格核算:(750×0.07+1 100×0.18)-(1 050×0.11+1 050×0.14)=-12元,方案2比方案1噸配合煤成本平均下降12元。

3 生產(chǎn)實(shí)踐

在40 kg小焦?fàn)t試驗(yàn)成功的前提下,將配煤方案2微調(diào)優(yōu)化,在4.3 m及5.5 m搗固焦?fàn)t進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用,大焦?fàn)t生產(chǎn)配用高硫焦煤比例及所得焦炭質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表8。

表8 大焦?fàn)t生產(chǎn)配用高硫焦煤比例及焦炭質(zhì)量指標(biāo)

由表8可知,在投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用后,4.3 m焦?fàn)t配入質(zhì)量分?jǐn)?shù)9%高硫焦煤,能夠生產(chǎn)出Ad≤13.0%、St,d≤0.80%、冷、熱強(qiáng)度符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)一級(jí)焦炭,噸入爐煤成本降低7.1元;5.5 m焦?fàn)t配入質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%高硫焦煤,能夠生產(chǎn)出Ad≤13.0%、St,d≤0.75%、冷、熱強(qiáng)度符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)一級(jí)焦炭,噸入爐煤成本降低4.7元;達(dá)到預(yù)期降本目標(biāo)。

在以上高硫焦煤配煤煉焦成功的基礎(chǔ)上,陜焦公司又成功進(jìn)行了硫分3.8%高硫肥煤及黏結(jié)性差、但灰分和硫分指標(biāo)更低的某地區(qū)1/3焦煤的配煤煉焦,有力抑制了高硫肥煤硫分高對(duì)配合煤硫分的影響。結(jié)合陜焦公司用煤特點(diǎn),通過(guò)自家洗煤場(chǎng)可以降低部分煤種的灰分、硫分,在以上配比基礎(chǔ)上優(yōu)化其他煤種配入,噸入爐煤成本又有所下降。

4 結(jié) 語(yǔ)

4.1 利用高硫焦煤與低硫1#1/3焦煤有效搭配,替代原中硫焦煤與2#1/3焦煤配煤煉焦,可以確保焦炭質(zhì)量不降低。

4.2 焦化企業(yè)在配煤煉焦過(guò)程中,結(jié)合本地資源優(yōu)勢(shì)和煤種結(jié)構(gòu),對(duì)高硫煤、低硫低灰弱黏結(jié)性煤種配煤煉焦的開(kāi)發(fā),成為一個(gè)重要的降本措施與趨勢(shì)。特別是自帶洗煤廠(chǎng)的焦化企業(yè),通過(guò)替換洗煤煤種,降低其他煤種的灰分、硫分,可以為企業(yè)優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)創(chuàng)造更多降本空間。

4.3 試驗(yàn)用高硫焦煤在煉焦過(guò)程中殘留在焦炭中的硫分相對(duì)較小,有利于焦炭硫分控制,但入爐煤需合理搭配,確保焦炭硫分不超標(biāo)。

4.4 高硫煤開(kāi)發(fā)要結(jié)合企業(yè)自身?xiàng)l件和焦炭產(chǎn)品對(duì)硫分的要求,合理計(jì)算與之搭配的低硫煤成本,方可發(fā)揮高硫煤煉焦優(yōu)勢(shì)。

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