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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。

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