節(jié)能降耗源頭抓起 優(yōu)化配煤選添加劑

徐慶鵬 趙志剛 王蜜倉

摘要：通過分析配煤中資源緊張的局面，為切實達(dá)到節(jié)能降耗增效的目的，通過分析理論、結(jié)合實踐，山東兗礦國際焦化有限公司成功選用焦粉做添加劑來優(yōu)化煉焦的配煤，帶來多方面的良好效益。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗 配煤 添加劑

1 概述

一般焦化企業(yè)成本費用的80%～90%都花在了煉焦的原料煤上面。如何盡量壓低焦?fàn)t煉焦煤的原料成本，一直是各個焦化企業(yè)關(guān)心的熱點。

山東兗礦國際焦化有限公司2×60孔的7.63m焦?fàn)t，是中國第一座7.63米炭化室特大型焦?fàn)t，生產(chǎn)的焦炭主要是面對特大型鋼廠所需的特種焦，這種焦炭的指標(biāo)高于國標(biāo)一級冶金焦的標(biāo)準(zhǔn)。作為國內(nèi)首座特大型焦?fàn)t，在煉焦配煤方案上無借鑒的經(jīng)驗。國際焦化在做了大量配煤試驗后，逐漸優(yōu)化配煤方案，最終達(dá)到了特大型鋼廠要求的焦炭質(zhì)量目標(biāo)。

配煤是現(xiàn)代煉焦生產(chǎn)的重要技術(shù)，是指將氣煤、肥煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤等煉焦用煤按照不同的比例混合后配成煉焦用煤。中國煉焦煤并不豐富，而且分布極不平衡，特別是肥煤和瘦煤儲量很少，不能滿足生產(chǎn)的需要。國際焦化地處兗州新兗鎮(zhèn)，附近礦區(qū)主要生產(chǎn)氣煤，瘦煤需要河南、山西等省份供應(yīng)。煉焦煤作為非可再生資源，隨著煤礦開采的進(jìn)行、儲量下降，價格逐漸變高是大勢所趨。

發(fā)展配煤煉焦技術(shù)歷來是我國合理利用煉焦煤資源和提高焦炭質(zhì)量的主要措施。在我國，小型焦?fàn)t在降低配煤原料成本方面有向配合煤中加添加劑的成功實例。他山之石可以攻玉，參考小型焦?fàn)t的成果，為降低7.63m特大型焦?fàn)t配合煤成本、優(yōu)化配煤方案，國際焦化開始了向配合煤中加添加劑的試驗。

2 理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗

國內(nèi)比較成熟和常見的添加劑應(yīng)用實例主要是選擇焦粉作為添加劑代替部分瘦煤，這有理論和實踐兩方面的支撐。

根據(jù)煉焦學(xué)中互換性配煤的原理：在配煤時，當(dāng)配合煤有較強粘結(jié)性時，加入一定量焦粉或無煙煤有利于焦炭質(zhì)量提高。焦粉在配煤中對煤料起瘦化作用，減緩裂紋產(chǎn)生，從而提高焦炭塊度并使焦炭致密，這主要是焦粉可以提高半焦強度的作用、減少相鄰半焦層間的收縮差，從而達(dá)到提高焦炭強度的效果。這在煉焦中簡稱為“焦粉回配”或“回配焦粉”。

回配焦粉，可以使煉焦生產(chǎn)的焦炭塊焦率明顯增加：在同樣煤質(zhì)情況下，不添加粘結(jié)劑，要保證焦炭質(zhì)量，焦粉細(xì)度至關(guān)重要。焦粉配煤煉焦成敗及焦炭質(zhì)量變化主要取決于焦粉的細(xì)度和配比，焦粉粒度在1～1.5mm之間可以成焦，但焦炭強度低，1.5mm以上時焦炭強度極低，負(fù)作用大。大量試驗和研究表明焦粉回配粒度指標(biāo)控制在小于1mm達(dá)96%，0.2mm在20%～30%之間。焦粉配入量不能過大（一般配比量在配煤比例中不大于3%），超過配煤總比例5%時生產(chǎn)的焦炭強度下降，而且焦炭蜂窩較多。當(dāng)焦粉配入量在5%～7%時，煤料灰分提高、揮發(fā)份產(chǎn)率下降、粘結(jié)明顯下降。

從成本上分析，瘦煤的市場價大約1570元/噸，而焦粉的市場價大約1280元/噸，焦粉研磨加工成本按照230元/噸計算，每用一噸焦粉代替一噸瘦煤，就可以降低60元（即1570-1280-230）的原料費用。在配煤這一生產(chǎn)的源頭環(huán)節(jié)降耗，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常客觀也非?？捎^。

綜上，面對煉焦煤供應(yīng)緊張、價格偏高的局面，考慮到焦炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量小于10mm的焦粉，根據(jù)焦粉的特性及相關(guān)理論依據(jù)，借鑒國內(nèi)焦粉配煤煉焦的實踐經(jīng)驗，為更合理地利用資源，國際焦化開展焦粉回配煉焦技術(shù)的研究應(yīng)用項目，利用本公司煉焦產(chǎn)生的焦粉，經(jīng)研磨加工代替部分瘦煤進(jìn)行回配。

3 小焦?fàn)t試驗和大焦?fàn)t實踐

焦粉回配是按照這樣的程序進(jìn)行：首先利用實驗室的40kg小焦?fàn)t模擬7.63m特大型焦?fàn)t試驗，根據(jù)小焦?fàn)t試驗的成果確定焦粉回配的配入量和配入要求，然后向7.63m特大型焦?fàn)t推廣應(yīng)

用。

通過試驗研究出適合7.63米焦?fàn)t的配比和生產(chǎn)工藝，在煉焦配煤中摻配焦粉可先少后多，摻配比例根據(jù)焦炭質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，原則上要小于3%。通過試驗數(shù)據(jù)分析，摻配焦沫2%～3%時，焦炭質(zhì)量比較穩(wěn)定；配入要求主要是焦粉粒度：1mm焦粉控制在96%以上。

配入量和配入要求確定之后，需要選擇特大型焦?fàn)t配煤工藝流程中的焦粉回配最佳配入點。經(jīng)過對7.63m焦?fàn)t配煤整個系統(tǒng)的現(xiàn)場情況考察，考慮到由于堆取料機(jī)的尾車長度影響及堆取料操作范圍限制，在煤場每個區(qū)的最北端都有一個長約50m的操作死區(qū)，該區(qū)域為硬化地面。瘦煤存放點位于煤場第三區(qū)南端，我們就將焦粉研磨場地選擇在煤場第三區(qū)北端的這個約50m×40m操作死區(qū)內(nèi)，該區(qū)域左右兩邊分別為兩臺皮帶機(jī)靠近機(jī)尾的部分。將堆取料機(jī)的操作死區(qū)放置焦粉研磨設(shè)備，就地處理后就近摻配到瘦煤之中，研磨場地非常合適，摻配時避免了焦粉長距離的倒運和運輸。

在該區(qū)域安裝球磨機(jī)和干料棚后，仍然留有較大場地作為焦粉的晾曬場地，通過多次操作驗證，本廠產(chǎn)生的10mm以下焦粉一般晴好天氣情況下攤開晾曬，2至3天時間即可將水分降至3%以下滿足研磨水分要求。因此減少了烘干設(shè)備的投入及其附屬燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計施工以及燃?xì)庀?。水源接至球磨機(jī)軸承冷卻水入口，出水接至加濕裝置將研磨后的焦粉加濕至水分含量10%左右，方便摻配操作且防止粉塵污染。研磨后的焦粉就地堆放，在進(jìn)行堆取料機(jī)取瘦煤操作時通過可移動皮帶機(jī)將焦粉打至皮帶機(jī)上，實現(xiàn)焦粉與瘦煤的摻混。

歷經(jīng)幾個月的試驗，添加劑試驗項目終于在2008年下半年成功——7.63m焦?fàn)t加入不大于3%焦粉后焦炭的質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定。

4 效益

由于焦粉的市場價格低于瘦煤的市場價格，上文提到每回配一噸焦粉大約節(jié)約60元，如果每天回配20噸焦粉，由于焦化生產(chǎn)的連續(xù)性，一年365天節(jié)約的費用為：60元/噸×20噸/天×365天/年=438000元/年；在焦粉回配量不大于3%的前提下，如果每天回配的焦粉翻番（即達(dá)到每天回配40噸焦粉），那么產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也會翻番；經(jīng)濟(jì)效益隨焦粉回配量的增加而增大。

焦粉回配降低了產(chǎn)品焦炭的庫存、循環(huán)利用減少了焦粉流通環(huán)節(jié)節(jié)約了煉焦煤資源，具有很好的社會效益。

優(yōu)化配煤方案選擇焦粉作為添加劑，從企業(yè)生產(chǎn)源頭節(jié)能降耗，一舉多得。

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