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        捣固焦炭在大型高炉中的应用实践

        来源:攀钢煤化工厂 浏览次数: 日期:2012-03-28

                近几年,我国捣固焦炉发展很快,投产的捣固焦炉已超过400座,焦炭产能在1亿吨左右,但这些焦炉有95%以上是建在独立焦化厂。在独立焦化厂,2006年底5.5m捣固焦炉在云南曲靖建成投产,此后,河北旭阳、河南金马等相继投产;在钢铁企业焦化厂采用捣固炼焦工艺的不多;国内大型联合钢铁企业还没有采用捣固炼焦,国外只有德国有高炉冶炼应用捣固冶金焦的经验。攀钢是国内大型钢铁联合企业中首家建设捣固焦炉的企业,两座5.5m捣固焦炉于2009年建成并投产,捣固焦炭在大型高炉上应用后,能满足高炉生产的要求,高炉综合冶炼强度比用顶装焦炭有明显提高。

        捣固焦炉与顶装焦炉焦炭质量的分析对比
             为了验证捣固焦炉在攀钢配煤条件下改善冶金焦质量的情况,开展了相同配煤比下200kg小焦炉、半工业顶装炼焦和捣固炼焦试验,同时结合实际生产,比较不同炼焦工艺所得焦炭的质量。
        1.1  200kg小焦炉实验
             为了比较不同炼焦工艺条件下焦炭质量的变化情况,开展了相同配煤比200kg小焦炉顶装炼焦和捣固炼焦的试验,其配煤方案、炼焦试验结果见表1~3。

        1        200kg小焦炉的配煤方案(%)


        方案号

        煤种1

        煤种2

        煤种3

        煤种4

        煤种5

        煤种6

        煤种7

        煤种8

        1

        24

        10

        14

        10

        10

        18

        14

        2

        40

        0

        15

        13

        0

        20

        12

        3

        37

        0

        0

        24

        8

        5

        18

        8

        4

        34

        0

        14

        10

        10

        18

        14

        2         200kg小焦炉炼焦试验的配合煤质量(%)


        方案号

        Wt

        Ad

        Vd

        St,d

        1

        10.2

        9.55

        23.08

        0.55

        2

        10.0

        9.36

        20.46

        0.50

        3

        10.4

        9.56

        22.84

        0.52

        4

        10.2

        9.28

        21.32

        0.54

        3         200kg小焦炉炼焦试验的焦炭质量(%)


        方案号

        M40

        M10

        CRI

        CSR

        备注

        1

        75.5

        8.5

        42.6

        44.0

        顶装

        80.2

        6.8

        39.0

        53.5

        捣固

        2

        71.3

        8.9

        42.8

        49.6

        顶装

        74.8

        7.6

        40.4

        52.4

        捣固

        3

        71.2

        9.5

        43.6

        45.2

        顶装

        74.6

        7.3

        41.0

        48.3

        捣固

        4

        73.4

        8.6

        39.4

        49.5

        顶装

        75.3

        6.9

        37.8

        52.0

        捣固

             由表3可知,在相同配煤比的情况下,捣固炼焦较顶装炼焦的焦炭质量有所改善,焦炭的抗碎强度M40提高1.9%~4.7%,耐磨强度M10改善了1.3%~2.2%,焦炭的反应性CRI降低了1.6%~3.6%,反应后强度CSR提高了2.5%~9.5%。
        1.2  半工业性试验
             在2. 8m焦炉上进行了相同配煤比顶装炼焦与捣固炼焦的半工业试验,配煤方案、炼焦试验结果见表4、表5,
        4         半工业试验的配煤方案(%)


        方案号

        煤种1

        煤种2

        煤种3

        煤种4

        煤种5

        煤种6

        煤种7

        煤种8

        1

        25

        15

        15

        10

        10

        15

        5

        5

        2

        25

        5

        10

        5

        10

        35

        5

        5

        3

        25

        10

        5

        0

        10

        40

        5

        5

        4

        25

        5

        0

        5

        10

        45

        5

        5

        5        半工业炼焦试验结果(%)


        方案号

        配煤质量

        焦炭质量

        备注

        Ad

        Vd

        St,d

        M40

        M10

        CRI

        CSR

        1

        9.70

        23.81

        0.56

        71.2

        8.6

        38.0

        52.5

        顶装

        72.0

        5.6

        37.7

        59.7

        捣固

        2

        9.62

        23.18

        0.56

        70.1

        9.0

        41.1

        49.0

        顶装

        70.7

        6.3

        38.7

        57.1

        捣固

        3

        9.21

        22.81

        0.55

        62.8

        9.6

        36.8

        51.3

        顶装

        65.0

        7.1

        36.2

        60.0

        捣固

        4

        9.87

        23.53

        0.54

        58.1

        10.0

        39.6

        51.7

        顶装

        61.0

        6.1

        34.8

        61.4

        捣固

             由表5可知,在相同配煤比的情况下,捣固炼焦与顶装炼焦生产的焦炭质量相比,焦炭的M40提高了0.6%~2.9%, M10降低了2.5%~3.9%, CRI降低了0.3%~4.8%, CSR提高了7.2%~9.7%。
        1.3  5.5m焦炉的工业生产
             攀钢5.5m捣固焦炉投产后,与配煤结构相近的5.5m顶装焦炉焦炭进行了比较,配煤方案、炼焦试验结果见表6~8。
        6         5.5m焦炉的配煤方案(%)


        焦炉

        煤种1

        煤种2

        煤种3

        煤种4

        煤种5

        煤种6

        煤种7

        5.5m顶装

        17.1

        0

        9.9

        29.9

        13.4

        5.4

        24.4

        5.5m捣固

        15.1

        6.1

        9.2

        30.5

        23.8

        0

        15.3

        7         5.5m焦炉的炼焦试验结果(%)


        焦炉

        配煤质量

        焦炭质量

        Ad

        Vd

        St,d

        G

        M40

        M10

        CRI

        CSR

        5.5m顶装

        9.60

        26.24

        0.66

        77.2

        79.2

        8.3

        36.8

        53.5

        5.5m捣固

        9.47

        26.59

        0.59

        76.9

        87.4

        5.9

        36.2

        55.7

        8        焦炭的显微组成(%)


        焦炉

        粗粒

        细粒

        纤维

        片状

        惰性

        同性

        气孔率

        5.5m顶装

        36

        11

        13

        10

        30

        0

        53.1

        5.5m捣固

        36

        10

        14

        7

        33

        0

        49.1

             从表6~8可看出,捣固焦炉在配煤结构上较顶装焦炉多使用了低价弱粘煤约15%,焦炭的M40提高了8.2%, M10改善了2.4%, CRI改善了0.6%, CSR提高了2.2%。焦炭显微组成相差不大,捣固焦炭的气孔率较顶装焦炭低4%,焦炭气孔率是影响焦炭热性能的一个重要因素,气孔率减小,有利于改善焦炭的反应性,提高焦炭的反应后强度。
              综上所述,小焦炉、半工业试验及工业焦炉生产实践所得结论是一致的,即在相同配煤比的情况下,捣固炼焦较顶装炼焦的焦炭质量有明显改善。捣固焦炉有利于大幅提高高挥发分、低粘结性煤的配用量,扩大了炼焦用煤资源,降低了配煤成本。

        2   高炉应用捣固焦炭的优势分析
             国内关于捣固焦炭在高炉上应用效果的报道较少,为了研究捣固焦炭对高炉生产的影响,在攀钢大型高炉上进行了顶装焦炭与捣固焦炭应用效果的对比。
             高炉采用捣固焦炭冶炼后,采用适宜的上部装料制度,以开放中心气流,稳定煤气分布,结合下部提高富氧率、增大风量、提高喷煤比等措施,使高炉炉况稳定顺行,高炉的增铁节焦效果明显。与完全用顶装焦炭相比,随着捣固焦炭使用比例的增加,焦比下降,喷煤比上升,综合焦比下降,综合冶炼强度有明显改善。
             高炉使用捣固焦炭后,综合冶炼强度比用顶装焦炭提高较多,其主要原因:在配煤质量相差不大的情况下,捣固焦炭较顶装焦炭质量有所改善,捣固焦炭的M40和M10较顶装焦炭好,有利于降低焦炭在块状带的磨损所产生的焦炭粉末,从而提高炉内块状带的透气性,改善炉况的顺行程度。捣固焦炭的反应性低、反应后强度优于顶装焦炭,有利于降低碳的溶损反应程度和减轻高炉炉腹以下部位焦炭的粉化,也有利于高炉强化冶炼。捣固焦炭较顶装焦炭的气孔率小些,固定碳与O2、CO2的接触面积减少,反应速度降低,焦炭在炉内的停留时间延长,焦炭体积增加,金属料体积减少,使矿焦比降低,高炉的透气性指数升高,高炉接受风量能力增强。同时与高炉易接受大风量冶炼、高风温和大喷煤量有关。

        3   结论
            (1)攀钢采用捣固炼焦技术后,可大幅提高高挥发分和低粘结性煤的配用量,扩大炼焦用煤资源,降低配煤成本。
            (2)捣固焦炭在攀钢大型高炉上的应用,使得高炉综合冶炼强度明显改善,增铁节焦效果明显。
            (3)实践和试验结果证明,大型钢铁联合企业采用捣固炼焦技术是可行的。

        所属类别: 企业视角

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