搗固焦?fàn)t煤餅抗剪強(qiáng)度因素分析及提高措施

劉 爽

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617022)

搗固焦?fàn)t煤餅抗剪強(qiáng)度因素分析及提高措施

劉 爽

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617022)

本文通過(guò)在小焦?fàn)t不同水分、細(xì)度、堆比重和高度的煤餅搗固試驗(yàn),用自制的抗剪強(qiáng)度測(cè)定裝置測(cè)定煤餅抗剪強(qiáng)度。同時(shí)結(jié)合新3#、4#焦?fàn)t投產(chǎn)前搗固煤餅試驗(yàn)及初期生產(chǎn)情況,從煤質(zhì)、工藝操作、機(jī)械和設(shè)備等方面對(duì)煤餅抗剪強(qiáng)度影響因素進(jìn)行了分析,提出了提高煤餅抗剪強(qiáng)度的措施,有利于用理論指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn),提高搗固焦?fàn)t作業(yè)效率,為焦?fàn)t生產(chǎn)順行奠定了基礎(chǔ)。

搗固焦?fàn)t 煤餅 抗剪強(qiáng)度

1 引言

煤餅易倒塌是搗固焦?fàn)t主要生產(chǎn)難題之一,煤餅穩(wěn)定性主要取決于抗剪強(qiáng)度。煤餅抗剪強(qiáng)度是指搗固煤餅抵抗剪切破壞的極限能力,其數(shù)值等于剪切破壞時(shí)的剪應(yīng)力除以該力所作用的總面積。提高搗固焦?fàn)t煤餅抗剪強(qiáng)度,找出煤餅抗剪強(qiáng)度的影響因素,形成抗剪強(qiáng)度與煤餅穩(wěn)定性的控制理論,用這些理論來(lái)指導(dǎo)搗固焦?fàn)t實(shí)際生產(chǎn),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 煤餅抗剪強(qiáng)度測(cè)定方法

利用自制的煤餅抗剪強(qiáng)度測(cè)定裝置,鋼繩連接固定在煤餅另一側(cè)的金屬壓條,一端增減砝碼來(lái)調(diào)節(jié)拉力大小,當(dāng)拉力達(dá)到一定大小的時(shí)候,煤餅被破壞,此時(shí)拉力的大小除以受力面積就為該煤餅的抗剪強(qiáng)度,測(cè)定用裝置如圖1所示。

圖1 搗固煤餅抗剪強(qiáng)度測(cè)定裝置圖

3 煤餅抗剪強(qiáng)度影響因素分析

通過(guò)在小焦?fàn)t進(jìn)行不同水分、細(xì)度、堆比重和高度的煤餅搗固試驗(yàn),利用自制簡(jiǎn)單裝置測(cè)定煤餅抗剪強(qiáng)度,同時(shí)結(jié)合新3#、4#焦?fàn)t生產(chǎn)實(shí)際情況,從煤質(zhì)、工藝操作、機(jī)械和設(shè)備四方面對(duì)煤餅抗剪強(qiáng)度影響因素進(jìn)行了分析。煤餅不同水分、細(xì)度、堆比重、高度和抗剪強(qiáng)度的關(guān)系如表1。

表1 小焦?fàn)t搗固煤餅抗剪強(qiáng)度測(cè)定數(shù)據(jù)表

3.1 煤質(zhì)因素

3.1.1 配合煤配比

煤的表面性質(zhì)對(duì)搗固煤餅的穩(wěn)定性有直接影響,由煤的物理性質(zhì)可知,不同變質(zhì)程度的煤表面性質(zhì)不同,低煤化程度的煤含氧高是親水憎油的,而高煤化程度的煤是親油憎水的。我廠搗固焦?fàn)t用煤屬高煤化程度的煤,是憎水的,使得煤粒間不易粘結(jié)。配前單種煤中低灰華坪煤煤矸石較多,西北焦煤煤泥較多。由于配前單種煤質(zhì)量和性質(zhì)不同,不同配煤比情況下?lián)v固煤餅的抗剪強(qiáng)度不同。

3.1.2 配合煤細(xì)度

根據(jù)表1數(shù)據(jù)作圖,配合煤細(xì)度與抗剪強(qiáng)度關(guān)系趨勢(shì)圖,如圖2所示。

圖2 煤料細(xì)度與抗剪強(qiáng)度關(guān)系圖

由圖2可知,當(dāng)配合煤水分相同,煤料細(xì)度小于90%時(shí),煤餅抗剪強(qiáng)度隨著煤料細(xì)度的增大而增大;當(dāng)細(xì)度大于90%時(shí),煤餅抗剪強(qiáng)度隨著煤料細(xì)度的增加而減小。由小焦?fàn)t試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,煤料細(xì)度在84%～91%范圍內(nèi)時(shí),煤餅的穩(wěn)定性很好,煤餅抗剪強(qiáng)度達(dá)1.8 N/cm2以上。結(jié)合生產(chǎn)初期搗固煤餅試驗(yàn),當(dāng)配合煤細(xì)度大于86%時(shí),煤餅穩(wěn)定性較好。

3.1.3 配合煤水分

根據(jù)表1數(shù)據(jù)作配合煤水分與抗剪強(qiáng)度關(guān)系趨勢(shì)圖,如圖3所示。

圖3 水分與抗剪強(qiáng)度關(guān)系圖

由圖3可知,當(dāng)配合煤細(xì)度相同,煤餅抗剪強(qiáng)度隨著水分的增大而逐漸減小,當(dāng)配合煤水分在9%～11%范圍時(shí),煤餅的穩(wěn)定性很好,抗剪強(qiáng)度達(dá)1.8 N/cm2以上。結(jié)合生產(chǎn)初期搗固煤餅試驗(yàn),當(dāng)配合煤水分在9%～11.5%范圍時(shí),煤餅的穩(wěn)定性較好。

3.2 工藝操作因素

3.2.1 煤餅高寬比

配合煤質(zhì)量不變時(shí),煤餅的尺寸決定煤餅的重量。當(dāng)煤餅長(zhǎng)度和寬度為一定值時(shí),煤餅高度決定煤餅的重量,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,為保證煤餅的穩(wěn)定性,煤餅高度和寬度應(yīng)有一個(gè)合理的比值,煤餅的高度受配合煤質(zhì)量、焦?fàn)t本體加熱水平和加熱制度等因素影響。根據(jù)表1數(shù)據(jù)作圖,煤餅高度與抗剪強(qiáng)度關(guān)系如圖4所示。

圖4 煤餅高度與抗剪強(qiáng)度關(guān)系圖

由圖4可知,在小焦?fàn)t搗固煤餅抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)中,當(dāng)煤餅長(zhǎng)度和寬度不變,搗固不同高度時(shí),抗剪強(qiáng)度隨著高度的增加而減小,即煤餅抗剪強(qiáng)度隨著高寬比的增大而減小。

圖5 煤餅塌餅率與高度關(guān)系圖

通過(guò)統(tǒng)計(jì)新3#焦?fàn)t生產(chǎn)初期搗固煤餅在不同高度時(shí)一段時(shí)間內(nèi)的倒塌率,得出隨著煤餅高度的增大,塌餅率升高,即煤餅的高寬比越小,煤餅的穩(wěn)定性越好。

3.2.2 煤餅堆密度

由于小焦?fàn)t搗固煤餅試驗(yàn)是人工搗固,上中下煤餅受力有不均勻現(xiàn)象,因此對(duì)煤餅進(jìn)行不同部位堆密度測(cè)定后,得出煤餅堆密度與抗剪強(qiáng)度關(guān)系如圖6所示。

圖6 煤餅堆密度與抗剪強(qiáng)度關(guān)系圖

由圖6可知,在小焦?fàn)t搗固煤餅抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)中,煤餅抗剪強(qiáng)度隨著堆密度的增加而增大,煤餅的濕基堆密度達(dá)到1.07 t/m3以上時(shí),煤餅抗剪強(qiáng)度較大。搗固焦?fàn)t生產(chǎn)初期搗固煤餅試驗(yàn),煤餅的濕基堆密度達(dá)到1.10 t/m3以上時(shí),煤餅穩(wěn)定性較好。

3.2.3 搗固功

單位搗固功是影響煤餅性質(zhì)的主要因素,搗固相同高寬比的煤餅,配合煤水分、細(xì)度相同,搗固功越大,煤餅的堆密度和抗剪強(qiáng)度越大,煤餅穩(wěn)定性越好。

搗固功是指搗固機(jī)上的搗固錘作用在煤餅上的機(jī)械功(能)。一般是以搗固單位功表示,即作用在單位重量煤餅上的功。用公式表示為:

按照新3#、4#焦?fàn)t搗固機(jī)設(shè)計(jì)要求,理論計(jì)算單位搗固功如表2所示。

表2 搗固頻率、搗固時(shí)間與搗固功關(guān)系表

結(jié)合理論計(jì)算和生產(chǎn)初期搗固煤餅試驗(yàn)實(shí)際情況分析,當(dāng)煤餅高度為5.37 m時(shí),搗固頻率在65～67次/min,搗固時(shí)間為9～10.5 min,搗固功為362～392 J/kg時(shí),煤餅穩(wěn)定性較好。

3.3 機(jī)械、設(shè)備因素

3.3.1 煤塔下煤速度

搗固煤餅時(shí),煤塔下料速度對(duì)煤餅的抗剪強(qiáng)度影響很大,若搗固過(guò)程中,煤塔堵料或下料速度不均勻,會(huì)使煤餅的抗剪強(qiáng)度不均勻,下料速度慢的部位煤餅抗剪強(qiáng)度大。

3.3.2 給料機(jī)給料量

給料機(jī)每次給料量可以通過(guò)給料行程和給料厚度調(diào)節(jié),若每個(gè)給料機(jī)每次給料量不同,則會(huì)導(dǎo)致煤餅不同部位的抗剪強(qiáng)度不同,給料量少處煤餅抗剪強(qiáng)度大。

3.3.3 搗固機(jī)

搗固錘的數(shù)量、重量、行程、頻率和搗固程序設(shè)定,是搗固功的重要影響因素,參數(shù)發(fā)生變化時(shí),則搗固功就會(huì)發(fā)生變化,進(jìn)而影響煤餅的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論及建議

結(jié)合200 kg小焦?fàn)t試驗(yàn)和搗固焦?fàn)t實(shí)際生產(chǎn)前期搗固煤餅試驗(yàn)情況,配合煤的煤質(zhì)、工藝操作和焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備是煤餅抗剪強(qiáng)度的主要影響因素。為了進(jìn)一步提高煤餅穩(wěn)定性建議采取以下措施:

4.1 優(yōu)化生產(chǎn)配煤比,改善配合煤質(zhì)量,確定不同配比下煤料最佳水分和細(xì)度,水分控制在9%～11.5%,細(xì)度控制在86%～91%左右煤餅的穩(wěn)定性較好。

4.2 提高工藝操作水平,確定最佳煤餅高寬比,適當(dāng)提高煤餅的堆密度,煤餅的堆密度(濕基)控制在1.10 t/m3以上較合適。

4.3 單位搗固功是決定煤餅穩(wěn)定性的重要因素之一,當(dāng)煤餅高度為5.37 m時(shí),搗固頻率控制在65～67次/min,搗固時(shí)間為9～10.5 min,搗固功為362～392 J/kg為宜。

4.4 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù),加強(qiáng)煤塔、給料機(jī)下料速度監(jiān)控,提高操作穩(wěn)定性,選擇合適的搗固參數(shù),提高煤餅抗剪強(qiáng)度,確保搗固焦?fàn)t安全順行。

本文以小焦?fàn)t抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)和搗固焦?fàn)t投產(chǎn)初期搗固煤餅試驗(yàn)數(shù)據(jù)作參考進(jìn)行的分析,如有不妥之處請(qǐng)多批評(píng)指正。

1.張光毅.現(xiàn)代煉焦新技術(shù)與煉焦?fàn)t操作及智能優(yōu)化控制實(shí)用手冊(cè)(第一卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.

2.郭琮濤.煤化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1992.

THE ANALYSIS AND IMPROVINGMEASURES FOR THE REJECTING SHEARING STRENGTH OF THE TAMPING COKE FURNACE

Liu Shuang
(Coal&Chemical Industry Plant of Panzhihua Iron&Steel Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan 617022,China)

Through the tamping briquettes experiments of different moisture,different thickness,stack desity and different height for the s mall coke furnace,detecting the rejecting shearing strength,uniting the tamping briquettes experiment during cold commission and the situation after the new 3#,4#coke furnace produced.So we bring forward the measure of improving the shearing strength of the briquette,it is advantaged for the theory directing the practical production and improving the efficiency of the tamping coke furnace,it is good for producing successfully of coke furnace.

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2010-03-05

劉爽,研發(fā)中心工程師。