搗固煉焦技術(shù)在攀鋼的應(yīng)用

奉友之 王友魁 盧 坤

(攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司煤化工廠,四川攀枝花 617023)

搗固煉焦技術(shù)在攀鋼的應(yīng)用

奉友之 王友魁 盧 坤

(攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司煤化工廠,四川攀枝花 617023)

本文論述搗固煉焦技術(shù)簡(jiǎn)要情況,著重闡述了攀鋼選擇搗固煉焦技術(shù)的必要性、可行性及從降本增效、改善質(zhì)量方面取得的效果及存在的問(wèn)題,并明確攀鋼選擇搗固煉焦技術(shù)已初步取得預(yù)期目的。

搗固煉焦

1 引言

攀鋼2009年3月和6月建成投產(chǎn)2座62孔JND55-07型5.5 m復(fù)燃式搗固焦?fàn)t。搗固煉焦技術(shù)是一種可根據(jù)焦炭的不同用途,配入較多的高揮發(fā)分煤及弱黏結(jié)性煤,在裝煤推焦車的煤箱內(nèi)用搗固機(jī)將已配合好的煤搗實(shí)后,從焦?fàn)t機(jī)側(cè)推入炭化室內(nèi)進(jìn)行高溫干餾的煉焦技術(shù)[1]。煤料搗成煤餅后,一般堆密度可由頂裝工藝散裝煤的0.75 t/m3提高到1.00～1.15 t/m3,重量增加27%。由于煤料體積密度的增大和煤粒之間間隙的減少,均有利于改善煤料的黏結(jié)性。通過(guò)投產(chǎn)后運(yùn)行情況表明,焦炭M40提高2～7個(gè)百分點(diǎn)、M10降低1.5～2個(gè)百分點(diǎn)、反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)提高1～4.7個(gè)百分點(diǎn)?；蛟诒ＷC焦炭質(zhì)量不變的情況下,可多用20%～25%的高揮發(fā)份弱黏結(jié)性煤。1250 m3高爐全部使用搗固焦或部分使用搗固焦表明,提高冶煉釩鈦磁鐵礦冶煉強(qiáng)度,降低焦比。

2 攀鋼選擇搗固煉焦技術(shù)的背景

2.1 攀鋼選擇搗固煉焦技術(shù)的必要性

2.1.1 一期焦?fàn)t停爐后產(chǎn)能替代需要

攀鋼一期四座36孔5.5 m焦?fàn)t于1970年～1973年相續(xù)投產(chǎn),設(shè)計(jì)規(guī)模144萬(wàn)t/a。目前,焦?fàn)t爐齡最長(zhǎng)已達(dá)39年,超設(shè)計(jì)爐齡15年,焦?fàn)t爐體老化嚴(yán)重,各系統(tǒng)安全隱患增加,無(wú)配套除塵設(shè)施,焦?fàn)t無(wú)法繼續(xù)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行,必須建設(shè)規(guī)模相當(dāng)?shù)慕範(fàn)t實(shí)施產(chǎn)能替代?？紤]采用搗固煉焦技術(shù),決定新建焦?fàn)t產(chǎn)能135萬(wàn)t/a。

2.1.2 改善焦炭質(zhì)量的需要

攀鋼釩鈦磁鐵礦冶煉技術(shù)對(duì)焦炭質(zhì)量有著特殊的要求,特別對(duì)焦炭的冷熱性能指標(biāo)要求苛刻。國(guó)內(nèi)外研究表明,同樣的配煤比,搗固煉焦的焦炭質(zhì)量與頂裝煤焦炭質(zhì)量相比,可以得到較好改善。通常M40可提高1%～6%,M10可改善2%～4%,CSR(反應(yīng)后強(qiáng)度)提高1%～6%。

攀鋼在2.8 m搗固焦?fàn)t上完成11個(gè)相同配煤比方案的搗固煉焦與頂裝煉焦對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用搗固煉焦技術(shù),焦炭質(zhì)量有明顯改善,M10降低3%～4%,CR I降低1%～3%,CSR提高1%～10%。

2.1.3 擴(kuò)大煉焦用煤資源的需要

隨著攀枝花及周邊地區(qū)的煉焦煤資源因本身逐漸瘦化造成質(zhì)量劣化趨勢(shì)加重,對(duì)西南地區(qū)強(qiáng)黏結(jié)性、低灰、低硫煤的依賴程度加大。煉焦行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)現(xiàn)有煉焦煤資源進(jìn)行激烈爭(zhēng)奪,攀枝花礦務(wù)局生產(chǎn)的部分煉焦煤資源被西南地區(qū)的昆鋼、水鋼、柳鋼爭(zhēng)購(gòu),且還部分出口;西南地區(qū)的煉焦煤資源被沿海及其他地區(qū)的鋼鐵廠大量采購(gòu)和控制,造成攀鋼煉焦用煤日趨緊張,資源控制難度加大。此外,攀鋼本身所處地理位置的特殊性,在鋼鐵行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中處于明顯劣勢(shì),為確保能在目前鋼鐵行業(yè)急烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下生存和發(fā)展,必須通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步,研究擴(kuò)大煉焦用煤資源的途徑。采用搗固煉焦技術(shù)可擴(kuò)大攀鋼煤資源適應(yīng)范圍,使生產(chǎn)組織和保產(chǎn)用煤的選擇性增大。

2.1.4 攀鋼煉焦技術(shù)進(jìn)步的需要

攀鋼自投產(chǎn)以來(lái),不論率先擁有全國(guó)第一座5.5 m大容積焦?fàn)t或二、三期建設(shè)的6 m焦?fàn)t,煉焦生產(chǎn)技術(shù)都在不斷進(jìn)步,配套的焦?fàn)t管理、維護(hù)、技術(shù)改進(jìn)不斷取得成果。而作為全國(guó)大鋼之一的攀鋼率先選擇5.5 m搗固焦?fàn)t,將推動(dòng)攀鋼煉焦技術(shù)取得更大進(jìn)步,也會(huì)推動(dòng)我國(guó)煉焦技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 攀鋼搗固煉焦技術(shù)介紹

3.1 搗固焦?fàn)t及配套工藝簡(jiǎn)介

攀鋼新建3#、4#焦?fàn)t為2×62孔JND55-07型5.5m復(fù)熱式搗固焦?fàn)t,單集氣管,雙吸氣管。

3.1.1 搗固煉焦技術(shù)對(duì)配合煤指標(biāo)的要求。

配合煤細(xì)度和水分對(duì)配合煤成餅影響最大,配合煤揮發(fā)份對(duì)搗固煉焦工藝結(jié)焦過(guò)程有重要影響。配合煤指標(biāo)控制具體見(jiàn)表1。

表1 搗固煉焦工藝配合煤指標(biāo)控制要求

為確保配合煤指標(biāo)達(dá)到上述要求,攀鋼搗固焦?fàn)t配套備煤工藝新建預(yù)粉碎機(jī)室:設(shè)2臺(tái)PFCK1618可調(diào)速型粉碎機(jī),一開(kāi)一備;新建煤調(diào)濕裝置。

3.1.2 搗固焦?fàn)t設(shè)計(jì)尺寸

相對(duì)于攀鋼一期5.5 m大容積頂裝焦?fàn)t:搗固焦?fàn)t炭化室的有效長(zhǎng)、有效高都有所增加,同時(shí)炭化室平均寬雖然一樣,但因錐度的減少,最終使有效容積由35.4 m3增加至40.3 m3。搗固焦?fàn)t具體設(shè)計(jì)尺寸見(jiàn)下表2。

表2 JND55-07型焦?fàn)t主要尺寸及技術(shù)指標(biāo)表

搗固焦?fàn)t配套有裝煤車、搗固機(jī)、電機(jī)車、推焦車、熄焦車、攔焦車、搗固機(jī)、交換機(jī)等“六車二機(jī)”,裝煤車、推焦車為左右型,可以通過(guò)煤塔,實(shí)現(xiàn)左右型互為備用;固定式搗固機(jī)整機(jī)從國(guó)外引進(jìn)。

表3 焦?fàn)t機(jī)械配置表

攀鋼搗固煉焦具體工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 攀鋼搗固煉焦工藝流程示意圖

3.2 搗固焦?fàn)t環(huán)保系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介

與頂裝焦?fàn)t相比,搗固焦?fàn)t除了在推焦時(shí)產(chǎn)生大量煙塵外,因機(jī)側(cè)側(cè)入裝煤,大量荒煤氣會(huì)通過(guò)敞開(kāi)的機(jī)側(cè)爐門(mén)竄出,機(jī)側(cè)煙塵處理也是搗固煉焦技術(shù)需要解決的問(wèn)題。攀鋼新建3、4號(hào)搗固焦?fàn)t配套有新型焦?fàn)t除塵系統(tǒng),徹底解決搗固煉焦煙塵處理工藝難題。

攀鋼搗固焦?fàn)t配套除塵包含推焦裝煤二合一除塵地面站、爐區(qū)推焦、裝煤集塵裝置、除塵系統(tǒng)工藝管道等部分。爐區(qū)推焦裝煤除塵包含攔焦車集塵罩及切換閥等、焦?fàn)t機(jī)側(cè)裝煤集煙管及攔焦車導(dǎo)煙U型管和切換閥等。詳見(jiàn)圖2。

圖2 攀鋼搗固煉焦新型除塵工藝示意圖

4 攀鋼采用搗固煉焦技術(shù)取得的效果

4.1 技術(shù)效果

4.1.1 優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu),擴(kuò)大煉焦用煤資源

表4為搗固焦?fàn)t投產(chǎn)后配煤比調(diào)整情況,根據(jù)搗固焦?fàn)t對(duì)配合煤需求和焦炭質(zhì)量變化情況,攀鋼生產(chǎn)用配煤比中弱黏性、高揮發(fā)份的華坪煤配比平均達(dá)到23.7%,目前配比達(dá)到31%,根據(jù)攀鋼搗固焦?fàn)t投產(chǎn)以來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐,其配比穩(wěn)定在30%左右焦炭質(zhì)量基本穩(wěn)定。

表4 攀鋼搗固焦?fàn)t生產(chǎn)用配煤比 單位:%

圖3 攀鋼搗固焦?fàn)t配套導(dǎo)煙車功能示意圖

相對(duì)于攀鋼頂裝煉焦技術(shù),搗固煉焦配煤比結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,在保證煉焦生產(chǎn)正常和焦炭質(zhì)量穩(wěn)定的前提下,制約焦炭質(zhì)量改善的本地和川渝1/3焦煤比例增高,使用量達(dá)到40%以上,擴(kuò)大了煉焦煤使用資源,降低了對(duì)云貴方向來(lái)煤的依賴程度。

4.1.2 改善焦炭質(zhì)量

搗固煉焦與常規(guī)頂裝煉焦原理相同,只是改變其中一些成焦條件,因此,在相同配煤比條件下,搗固煉焦能提高焦炭質(zhì)量,但也遵循相同規(guī)律:配合煤質(zhì)量越好,焦炭質(zhì)量越高。在配合煤質(zhì)量好的情況下,與頂裝相比改善幅度小些,配合煤質(zhì)量差,改善幅度大。統(tǒng)計(jì)搗固焦?fàn)t配合煤及焦炭質(zhì)量數(shù)據(jù)與攀鋼5.5 m頂裝焦?fàn)t焦炭相關(guān)指標(biāo)比較,具體見(jiàn)下表(表5)。

表2 攀鋼5.5 m搗固焦?fàn)t與頂裝焦?fàn)t同期配煤比 單位:%

同期搗固焦?fàn)t主焦煤配用量較頂裝少3.8%,考慮到搗固焦?fàn)t為投產(chǎn)初期,配用少量的肥煤使用,但兩者配比結(jié)構(gòu)基本相同,對(duì)應(yīng)配合煤質(zhì)量指標(biāo)如下表(表6)。

表6 攀鋼5.5 m搗固焦?fàn)t與頂裝焦?fàn)t同期配合煤質(zhì)量指標(biāo) 單位:%

兩者配合煤指標(biāo)比較來(lái)看,頂裝焦?fàn)t配合煤G值、b值均高于搗固焦?fàn)t配合煤指標(biāo),綜合質(zhì)量指標(biāo)較搗固焦?fàn)t配合煤稍優(yōu)。

在配比和配合煤質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定且基本一致條件下,對(duì)應(yīng)焦炭質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表7。相比較頂裝焦焦炭質(zhì)量:搗固焦冷態(tài)強(qiáng)度M40改善5.6%、M10改善2.2%、CR I改善0.9%、CSR改善2.4%。攀鋼搗固焦生產(chǎn)實(shí)踐證明:搗固煉焦在配合煤質(zhì)量一定的條件下,較頂裝煉焦能明顯改善焦炭的質(zhì)量指標(biāo),特別是能明顯改善焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度指標(biāo)和熱強(qiáng)度指標(biāo)。

表7 攀鋼5.5 m搗固焦?fàn)t與頂裝焦?fàn)t同期焦炭質(zhì)量指標(biāo) 單位:%

4.1.3 高爐冶煉運(yùn)行狀況

為了考察攀鋼高爐使用搗固焦效果以及研究高爐操作規(guī)律變化,2009年3月下旬開(kāi)始在試驗(yàn)條件較好的1#高爐配加搗固焦配比試驗(yàn),開(kāi)始配比為10%～40%(試驗(yàn)1期),2009年6月12日開(kāi)始1#高爐搗固焦配比由37%左右提高至100%(試驗(yàn)2期)。試驗(yàn)表明,1#高爐采用全搗固焦冶煉后,采用適宜的上部裝料制度以開(kāi)放中心氣流,穩(wěn)定煤氣分布,結(jié)合下部提高富氧率、增大風(fēng)量、提高噴煤比等措施,使高爐爐況穩(wěn)定順行,高爐的增鐵節(jié)焦效果明顯。

表8 在1#高爐應(yīng)用頂裝焦及搗固焦主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

從表8可以看出,在1#高爐試驗(yàn)各階段綜合入爐礦石品位下降的情況下,由于搗固焦炭質(zhì)量?jī)?yōu)于高爐正使用的頂裝焦,隨著入爐搗固焦炭比例的提高,高爐日產(chǎn)量增加,焦比下降,噴煤比增加,綜合焦比下降,煤氣利用改善,鐵損降低。與基準(zhǔn)相比,試驗(yàn)2期日產(chǎn)量增加49.5 t/d,利用系數(shù)上升0.042 t/(m3·d),焦比(干)下降14.4 kg/t,煤比上升12.0 kg/t,綜合焦比下降4.8 kg/t,煤氣利用率上升0.10個(gè)百分點(diǎn),鐵損降低0.08百分點(diǎn),瓦斯灰吹出量下降6.2 kg/t。

試驗(yàn)2期高爐冶煉強(qiáng)度提高,綜合冶煉強(qiáng)度達(dá)到1.432 t/(m3·d),比基準(zhǔn)期提高0.013 t/(m3·d),其主要原因與全部使用搗固焦后,焦炭質(zhì)量改善有關(guān),高爐易接受大風(fēng)量冶煉、高風(fēng)溫、大噴煤有關(guān)。搗固焦的M40和M10較基準(zhǔn)期的頂裝焦炭好,有利于降低焦炭在塊狀帶的磨損所產(chǎn)生的焦炭粉末,從而提高爐內(nèi)塊狀帶的透氣性,改善爐況的順行程度。而搗固焦的反應(yīng)性低、熱態(tài)強(qiáng)度優(yōu)于頂裝焦,有利于降低碳的溶損反應(yīng)程度和減輕高爐爐腹以下部位焦炭的粉化,也有利于高爐強(qiáng)化冶煉。

4.2 經(jīng)濟(jì)效果

搗固煉焦技術(shù)通過(guò)擴(kuò)大使用煉焦煤資源范圍,大幅增加使用成本較低的弱黏結(jié)性、高揮發(fā)份煤種,可在保證焦炭質(zhì)量穩(wěn)定的前提下大幅降低煉焦成本。攀鋼搗固煉焦技術(shù)的使用,擴(kuò)大了弱黏、高揮發(fā)份煤(華坪煤)的使用比例,與一、二、三期頂裝焦?fàn)t相比,攀鋼搗固煉焦配合煤成本有明顯降低,具體見(jiàn)圖4。

圖4 攀鋼搗固煉焦與頂裝煉焦配合煤成本比較圖

表9表明:搗固焦?fàn)t焦炭質(zhì)量好于一期頂裝焦、與二期頂裝焦相當(dāng),但配合煤成本較一期低9.08元/t,較二期低27.07元/t。

在高爐應(yīng)用方面:與基準(zhǔn)相比,產(chǎn)量增加49.5 t/d,焦比下降14.4 kg/t,噴煤比上升12 kg/t,綜合焦比下降4.8 kg/t,燃料消耗成本降低8.33元/t,1#高爐生產(chǎn)成本降低近900萬(wàn)元/a,取得了較好的降本增效效果。

5 目前攀鋼搗固煉焦存在的問(wèn)題

攀鋼是全國(guó)大鋼中第一家使用搗固煉焦技術(shù)的企業(yè),相對(duì)于獨(dú)立焦化廠,鋼鐵聯(lián)合企業(yè)對(duì)煉焦生產(chǎn)的連續(xù)性和保產(chǎn)功能有嚴(yán)格的要求。作為第一家使用搗固煉焦技術(shù)的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),攀鋼在實(shí)踐中遇到諸多迫切需要解決的問(wèn)題。

表9 攀鋼搗固和頂裝煉焦配合煤成本估算表

5.1 焦?fàn)t機(jī)械

受總圖限制,攀鋼搗固煉焦兩座62孔焦?fàn)t配套兩套焦?fàn)t機(jī)械,包括裝煤車、推焦車、攔焦車、熄焦車、導(dǎo)煙車、電機(jī)車、搗固機(jī)、交換機(jī)(即“六車二機(jī)”)。兩套裝煤車、推焦車分為左右型,雖可互為串用,但因兩座焦?fàn)t分別生產(chǎn),只有熄焦車可以互為備用,其余均只能串用。搗固焦?fàn)t投產(chǎn)初期,焦?fàn)t機(jī)械故障嚴(yán)重制約焦?fàn)t正常生產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)達(dá)效進(jìn)程,焦?fàn)t生產(chǎn)穩(wěn)定性差。

5.2 焦?fàn)t本體及工藝控制

搗固煉焦技術(shù)從工藝控制上分析,其基本規(guī)律與頂裝焦?fàn)t有一定的區(qū)別,在確定配合煤指標(biāo)、爐溫控制與成焦速度的關(guān)系、加熱制度優(yōu)化等過(guò)程中,如,影響加熱均勻性差,推焦電流變大等。

6 結(jié)論

搗固煉焦技術(shù)在攀鋼得到初步應(yīng)用,取得初步效果,總結(jié)認(rèn)為:

6.1 攀鋼作為大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),結(jié)合自身戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃,從擴(kuò)大用煤資源和降低煉焦成本的角度考慮決策采用搗固煉焦技術(shù),是可行的。

6.2 搗固煉焦技術(shù)在攀鋼應(yīng)用,能提高20%的高揮發(fā)份、低黏結(jié)性煤的配用,降低配合煤成本,穩(wěn)定焦炭質(zhì)量,促進(jìn)煉鐵降低焦比,提高噴煤比,具有明顯的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效益。

6.3 攀鋼搗固煉焦技術(shù)目前還存在制約保產(chǎn)效能發(fā)揮的不利因素,需從設(shè)計(jì)改進(jìn)、設(shè)備改造、工藝優(yōu)化等方面進(jìn)一步改進(jìn)。

6.4 攀鋼1250 m3釩鈦磁鐵礦應(yīng)用表明:搗固焦主要降低煉焦成本,提高冶煉釩鈦磁鐵礦冶煉強(qiáng)度,降低焦比。

1.鄭文華.搗固煉焦技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].河南冶金,2008,(16)1:6.

STAMPING COKING TECHNOLOGY IN THE APPL ICATION OF PANZHIHUA IRON AND STEEL

Feng Youzhi Wang Youkui Lu kun
(Panzhihua Iron and Steel Group,Panzhihua Steel and Vanadium Co.,Ltd.Coal Chemical Plant,Panzhihua,Sichuan 617023,China)

In this paper,a brief case Stamping coking technology,focusing on the Panzhihua Iron and Steel Stamping coking technology,the need for selection,feasibility,and from the cost efficiency and improve the quality of the results achieved and the problems,and a clear choice stamping Panzhihua Iron and Steel coking technology has been initially achieved the desired goal.

stamping coke

2010-03-05

奉友之,男,工程師,生產(chǎn)技術(shù)(安全環(huán)保)科科長(zhǎng)。