搗固煉焦技術在攀鋼的應用

奉友之 王友魁 盧 坤

(攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司煤化工廠,四川攀枝花 617023)

搗固煉焦技術在攀鋼的應用

奉友之 王友魁 盧 坤

(攀鋼集團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簡要情況,著重闡述了攀鋼選擇搗固煉焦技術的必要性、可行性及從降本增效、改善質量方面取得的效果及存在的問題,并明確攀鋼選擇搗固煉焦技術已初步取得預期目的。

搗固煉焦

1 引言

攀鋼2009年3月和6月建成投產2座62孔JND55-07型5.5 m復燃式搗固焦爐。搗固煉焦技術是一種可根據焦炭的不同用途,配入較多的高揮發分煤及弱黏結性煤,在裝煤推焦車的煤箱內用搗固機將已配合好的煤搗實后,從焦爐機側推入炭化室內進行高溫干餾的煉焦技術[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性。通過投產后運行情況表明,焦炭M40提高2～7個百分點、M10降低1.5～2個百分點、反應后強度(CSR)提高1～4.7個百分點?；蛟诒ＷC焦炭質量不變的情況下,可多用20%～25%的高揮發份弱黏結性煤。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度,降低焦比。

2 攀鋼選擇搗固煉焦技術的背景

2.1 攀鋼選擇搗固煉焦技術的必要性

2.1.1 一期焦爐停爐后產能替代需要

攀鋼一期四座36孔5.5 m焦爐于1970年～1973年相續投產,設計規模144萬t/a。目前,焦爐爐齡最長已達39年,超設計爐齡15年,焦爐爐體老化嚴重,各系統安全隱患增加,無配套除塵設施,焦爐無法繼續安全、穩定、高效運行,必須建設規模相當的焦爐實施產能替代。考慮采用搗固煉焦技術,決定新建焦爐產能135萬t/a。

2.1.2 改善焦炭質量的需要

攀鋼釩鈦磁鐵礦冶煉技術對焦炭質量有著特殊的要求,特別對焦炭的冷熱性能指標要求苛刻。國內外研究表明,同樣的配煤比,搗固煉焦的焦炭質量與頂裝煤焦炭質量相比,可以得到較好改善。通常M40可提高1%～6%,M10可改善2%～4%,CSR(反應后強度)提高1%～6%。

攀鋼在2.8 m搗固焦爐上完成11個相同配煤比方案的搗固煉焦與頂裝煉焦對比實驗。實驗結果表明,采用搗固煉焦技術,焦炭質量有明顯改善,M10降低3%～4%,CR I降低1%～3%,CSR提高1%～10%。

2.1.3 擴大煉焦用煤資源的需要

隨著攀枝花及周邊地區的煉焦煤資源因本身逐漸瘦化造成質量劣化趨勢加重,對西南地區強黏結性、低灰、低硫煤的依賴程度加大。煉焦行業的快速發展,對現有煉焦煤資源進行激烈爭奪,攀枝花礦務局生產的部分煉焦煤資源被西南地區的昆鋼、水鋼、柳鋼爭購,且還部分出口;西南地區的煉焦煤資源被沿海及其他地區的鋼鐵廠大量采購和控制,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,在鋼鐵行業的競爭中處于明顯劣勢,為確保能在目前鋼鐵行業急烈的競爭環境下生存和發展,必須通過不斷的技術創新和技術進步,研究擴大煉焦用煤資源的途徑。采用搗固煉焦技術可擴大攀鋼煤資源適應范圍,使生產組織和保產用煤的選擇性增大。

2.1.4 攀鋼煉焦技術進步的需要

攀鋼自投產以來,不論率先擁有全國第一座5.5 m大容積焦爐或二、三期建設的6 m焦爐,煉焦生產技術都在不斷進步,配套的焦爐管理、維護、技術改進不斷取得成果。而作為全國大鋼之一的攀鋼率先選擇5.5 m搗固焦爐,將推動攀鋼煉焦技術取得更大進步,也會推動我國煉焦技術的進一步發展。

3 攀鋼搗固煉焦技術介紹

3.1 搗固焦爐及配套工藝簡介

攀鋼新建3#、4#焦爐為2×62孔JND55-07型5.5m復熱式搗固焦爐,單集氣管,雙吸氣管。

3.1.1 搗固煉焦技術對配合煤指標的要求。

配合煤細度和水分對配合煤成餅影響最大,配合煤揮發份對搗固煉焦工藝結焦過程有重要影響。配合煤指標控制具體見表1。

表1 搗固煉焦工藝配合煤指標控制要求

為確保配合煤指標達到上述要求,攀鋼搗固焦爐配套備煤工藝新建預粉碎機室:設2臺PFCK1618可調速型粉碎機,一開一備;新建煤調濕裝置。

3.1.2 搗固焦爐設計尺寸

相對于攀鋼一期5.5 m大容積頂裝焦爐:搗固焦爐炭化室的有效長、有效高都有所增加,同時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。搗固焦爐具體設計尺寸見下表2。

表2 JND55-07型焦爐主要尺寸及技術指標表

搗固焦爐配套有裝煤車、搗固機、電機車、推焦車、熄焦車、攔焦車、搗固機、交換機等“六車二機”,裝煤車、推焦車為左右型,可以通過煤塔,實現左右型互為備用;固定式搗固機整機從國外引進。

表3 焦爐機械配置表

攀鋼搗固煉焦具體工藝流程見圖1。

圖1 攀鋼搗固煉焦工藝流程示意圖

3.2 搗固焦爐環保系統工藝簡介

與頂裝焦爐相比,搗固焦爐除了在推焦時產生大量煙塵外,因機側側入裝煤,大量荒煤氣會通過敞開的機側爐門竄出,機側煙塵處理也是搗固煉焦技術需要解決的問題。攀鋼新建3、4號搗固焦爐配套有新型焦爐除塵系統,徹底解決搗固煉焦煙塵處理工藝難題。

攀鋼搗固焦爐配套除塵包含推焦裝煤二合一除塵地面站、爐區推焦、裝煤集塵裝置、除塵系統工藝管道等部分。爐區推焦裝煤除塵包含攔焦車集塵罩及切換閥等、焦爐機側裝煤集煙管及攔焦車導煙U型管和切換閥等。詳見圖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取得的效果

4.1 技術效果

4.1.1 優化配煤結構,擴大煉焦用煤資源

表4為搗固焦爐投產后配煤比調整情況,根據搗固焦爐對配合煤需求和焦炭質量變化情況,攀鋼生產用配煤比中弱黏性、高揮發份的華坪煤配比平均達到23.7%,目前配比達到31%,根據攀鋼搗固焦爐投產以來生產實踐,其配比穩定在30%左右焦炭質量基本穩定。

表4 攀鋼搗固焦爐生產用配煤比 單位:%

圖3 攀鋼搗固焦爐配套導煙車功能示意圖

相對于攀鋼頂裝煉焦技術,搗固煉焦配煤比結構發生改變,在保證煉焦生產正常和焦炭質量穩定的前提下,制約焦炭質量改善的本地和川渝1/3焦煤比例增高,使用量達到40%以上,擴大了煉焦煤使用資源,降低了對云貴方向來煤的依賴程度。

4.1.2 改善焦炭質量

搗固煉焦與常規頂裝煉焦原理相同,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量,但也遵循相同規律:配合煤質量越好,焦炭質量越高。在配合煤質量好的情況下,與頂裝相比改善幅度小些,配合煤質量差,改善幅度大。統計搗固焦爐配合煤及焦炭質量數據與攀鋼5.5 m頂裝焦爐焦炭相關指標比較,具體見下表(表5)。

表2 攀鋼5.5 m搗固焦爐與頂裝焦爐同期配煤比 單位:%

同期搗固焦爐主焦煤配用量較頂裝少3.8%,考慮到搗固焦爐為投產初期,配用少量的肥煤使用,但兩者配比結構基本相同,對應配合煤質量指標如下表(表6)。

表6 攀鋼5.5 m搗固焦爐與頂裝焦爐同期配合煤質量指標 單位:%

兩者配合煤指標比較來看,頂裝焦爐配合煤G值、b值均高于搗固焦爐配合煤指標,綜合質量指標較搗固焦爐配合煤稍優。

在配比和配合煤質量相對穩定且基本一致條件下,對應焦炭質量指標見表7。相比較頂裝焦焦炭質量:搗固焦冷態強度M40改善5.6%、M10改善2.2%、CR I改善0.9%、CSR改善2.4%。攀鋼搗固焦生產實踐證明:搗固煉焦在配合煤質量一定的條件下,較頂裝煉焦能明顯改善焦炭的質量指標,特別是能明顯改善焦炭的冷態強度指標和熱強度指標。

表7 攀鋼5.5 m搗固焦爐與頂裝焦爐同期焦炭質量指標 單位:%

4.1.3 高爐冶煉運行狀況

為了考察攀鋼高爐使用搗固焦效果以及研究高爐操作規律變化,2009年3月下旬開始在試驗條件較好的1#高爐配加搗固焦配比試驗,開始配比為10%～40%(試驗1期),2009年6月12日開始1#高爐搗固焦配比由37%左右提高至100%(試驗2期)。試驗表明,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放中心氣流,穩定煤氣分布,結合下部提高富氧率、增大風量、提高噴煤比等措施,使高爐爐況穩定順行,高爐的增鐵節焦效果明顯。

表8 在1#高爐應用頂裝焦及搗固焦主要技術指標對比

從表8可以看出,在1#高爐試驗各階段綜合入爐礦石品位下降的情況下,由于搗固焦炭質量優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。與基準相比,試驗2期日產量增加49.5 t/d,利用系數上升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個百分點,鐵損降低0.08百分點,瓦斯灰吹出量下降6.2 kg/t。

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

4.2 經濟效果

搗固煉焦技術通過擴大使用煉焦煤資源范圍,大幅增加使用成本較低的弱黏結性、高揮發份煤種,可在保證焦炭質量穩定的前提下大幅降低煉焦成本。攀鋼搗固煉焦技術的使用,擴大了弱黏、高揮發份煤(華坪煤)的使用比例,與一、二、三期頂裝焦爐相比,攀鋼搗固煉焦配合煤成本有明顯降低,具體見圖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:搗固焦爐焦炭質量好于一期頂裝焦、與二期頂裝焦相當,但配合煤成本較一期低9.08元/t,較二期低27.07元/t。

在高爐應用方面:與基準相比,產量增加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#高爐生產成本降低近900萬元/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題

攀鋼是全國大鋼中第一家使用搗固煉焦技術的企業,相對于獨立焦化廠,鋼鐵聯合企業對煉焦生產的連續性和保產功能有嚴格的要求。作為第一家使用搗固煉焦技術的大型鋼鐵聯合企業,攀鋼在實踐中遇到諸多迫切需要解決的問題。

表9 攀鋼搗固和頂裝煉焦配合煤成本估算表

5.1 焦爐機械

受總圖限制,攀鋼搗固煉焦兩座62孔焦爐配套兩套焦爐機械,包括裝煤車、推焦車、攔焦車、熄焦車、導煙車、電機車、搗固機、交換機(即“六車二機”)。兩套裝煤車、推焦車分為左右型,雖可互為串用,但因兩座焦爐分別生產,只有熄焦車可以互為備用,其余均只能串用。搗固焦爐投產初期,焦爐機械故障嚴重制約焦爐正常生產和達產達效進程,焦爐生產穩定性差。

5.2 焦爐本體及工藝控制

搗固煉焦技術從工藝控制上分析,其基本規律與頂裝焦爐有一定的區別,在確定配合煤指標、爐溫控制與成焦速度的關系、加熱制度優化等過程中,如,影響加熱均勻性差,推焦電流變大等。

6 結論

搗固煉焦技術在攀鋼得到初步應用,取得初步效果,總結認為:

6.1 攀鋼作為大型鋼鐵聯合企業,結合自身戰略發展規劃,從擴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,是可行的。

6.2 搗固煉焦技術在攀鋼應用,能提高20%的高揮發份、低黏結性煤的配用,降低配合煤成本,穩定焦炭質量,促進煉鐵降低焦比,提高噴煤比,具有明顯的經濟、技術效益。

6.3 攀鋼搗固煉焦技術目前還存在制約保產效能發揮的不利因素,需從設計改進、設備改造、工藝優化等方面進一步改進。

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

1.鄭文華.搗固煉焦技術的發展和應用[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,生產技術(安全環保)科科長。