試驗(yàn)焦炭熱強(qiáng)度數(shù)據(jù)對焦?fàn)t生產(chǎn)的指導(dǎo)分析

高亞芳 韓正國(.山西焦化股份有限公司配煤實(shí)驗(yàn)中心，山西 焦化 04699；.山西焦化股份有限公司生產(chǎn)調(diào)度中心，山西 焦化 04699

0 引言

本次試驗(yàn)的大型煤搗固焦?fàn)t型號為ZHJL5552D，該焦?fàn)t的碳化室高度為5.5m，寬度為0.52m。該大型煤搗固焦?fàn)t不僅具備相應(yīng)的煤儲焦、冷鼓、脫硫等功能，還能夠?qū)⒃谏a(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污水、廢氣進(jìn)行處理，所以該設(shè)備在生產(chǎn)的過程中也響應(yīng)了國家所倡導(dǎo)的生態(tài)環(huán)保的號召，減少了對周圍生態(tài)環(huán)境的污染。本次試驗(yàn)的小焦?fàn)t采用40kg 搗固試驗(yàn)焦?fàn)t，希望能夠摸索出更好的煤炭適應(yīng)性質(zhì)。雖然搗固焦?fàn)t的熱反應(yīng)性和熱強(qiáng)度會隨著配煤方案而不斷地發(fā)生變化，但是兩者之間沒有確定的良好對應(yīng)關(guān)系，因此，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的過程中選用CSR 來替代搗鼓煤焦?fàn)t熱性質(zhì)，使得熱強(qiáng)度的數(shù)據(jù)分析可以順利的開展。并且在對小焦?fàn)t和大焦?fàn)t焦炭對應(yīng)關(guān)系分析的過程中需要將研究的重點(diǎn)任務(wù)放在熱強(qiáng)度上面，因此，在數(shù)據(jù)分析的過程中引入一個(gè)指標(biāo)CSR 比值，CSR 即為大焦?fàn)t焦炭CSR/試驗(yàn)焦?fàn)t焦炭CSR。

在實(shí)驗(yàn)研究開展的初級階段，為了能夠更好地模擬大焦?fàn)t生產(chǎn)的步驟，在實(shí)驗(yàn)開始之前需要研究人員能夠準(zhǔn)確的找出CSR 比值變化范圍或固定值。在實(shí)驗(yàn)開展的過程中，結(jié)焦時(shí)間和溫度的調(diào)節(jié)會使得CSR 的比值發(fā)生大范圍的浮動。特別是當(dāng)實(shí)驗(yàn)室研究人員將煤的配比進(jìn)行更換時(shí)，會使得CSR 的比值發(fā)生的變化波動更加大。實(shí)驗(yàn)在開展的過程中存在各種各樣的誤差，為了能夠有效地縮小實(shí)驗(yàn)在開展過程中存在的誤差，研究人員對導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的各種原因進(jìn)行研究與分析，但是沒有找到導(dǎo)致誤差存在的根本原因，所以的試驗(yàn)開展非常困難。

1 分析

1.1 試驗(yàn)焦?fàn)t和大焦?fàn)t的加工工藝對比

通過圖表1 我們可以看出，實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t和大焦?fàn)t的加工工藝之間存在的差異非常小，所以用實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t去模擬大焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝是一項(xiàng)可行的實(shí)驗(yàn)措施。

1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

研究人員選取了最近十次的實(shí)驗(yàn)開展了數(shù)據(jù)分析，下面表2 是十次實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t裝爐日期、裝煤指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)焦炭強(qiáng)度指標(biāo)。這十次的對比記錄數(shù)據(jù)中，不僅包括了六次二級焦、同時(shí)也包含三次普通準(zhǔn)一級焦和一次港口焦生產(chǎn)時(shí)間與小焦?fàn)t的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比信息。這十次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在對比的過程中采用的是Vdaf-G 數(shù)據(jù)分析，詳細(xì)的數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計(jì)分析如下表2 所示。

表1 試驗(yàn)焦?fàn)t和大焦?fàn)t的工藝對比

表2 10次試驗(yàn)焦?fàn)t裝爐日期、裝煤指標(biāo)、試驗(yàn)焦?fàn)t強(qiáng)度指標(biāo)

依據(jù)上表進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，我們可以看出雖然焦炭的強(qiáng)度指標(biāo)，在不斷地發(fā)生變化，但是CSR 比值也在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行波動，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究人員描繪了CSR 比值和G 的關(guān)系散點(diǎn)圖,并標(biāo)明了趨勢線信息。

通過研究人員描繪了CSR 比值和G 的關(guān)系散點(diǎn)圖我們可以看出，其比值呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。即隨著實(shí)驗(yàn)過程中煤活性物質(zhì)的逐漸增加，小焦?fàn)t和大焦?fàn)t焦炭的熱強(qiáng)度在隨著熱強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系不斷地發(fā)生變化。尤其是在使用港口黏煤時(shí),入爐煤黏結(jié)在75 左右,此時(shí)小焦?fàn)t焦炭的冷熱強(qiáng)度與大焦?fàn)t所生產(chǎn)的焦炭冷熱強(qiáng)度之間的數(shù)據(jù)最為接近，特別是小焦?fàn)t的冷強(qiáng)度的模擬性與大焦?fàn)t真正的冷強(qiáng)度之間的誤差非常小,此指標(biāo)對應(yīng)的正是入爐煤活性物質(zhì)對比的情況。而且依據(jù)研究人員的散點(diǎn)圖我們也可以得出CSR 與G 的關(guān)系方程式，依據(jù)關(guān)系方程式可以幫助工作人員直接得出CSR 對應(yīng)的G 值。

表3 10次對應(yīng)日期大焦?fàn)t焦炭強(qiáng)度指標(biāo)和CSR比值

圖1 CSR比值和G的關(guān)系散點(diǎn)圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所采用的焦?fàn)t和大焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝條件之間存在很大的差異，特別是加熱溫度和時(shí)間的差別，會導(dǎo)致即使采用同樣配合比例的煤，所生產(chǎn)的焦炭之間的熱強(qiáng)度也存在很大的差異。因此，導(dǎo)致焦炭強(qiáng)度的差異大小不僅和煤的配比有關(guān)，還與其中所產(chǎn)生的活性物質(zhì)之間存在著密切的聯(lián)系。隨著加熱時(shí)間的延長同為膠質(zhì)體的塑性時(shí)間也會延長，進(jìn)而導(dǎo)致高黏結(jié)煤的配入量降低。高黏結(jié)煤的配入量降低會使得在焦炭生產(chǎn)過程中對活性物質(zhì)的需求降低。當(dāng)配煤比例的活性會處于一個(gè)最佳的活惰比時(shí)，試驗(yàn)焦?fàn)t和大焦?fàn)t生產(chǎn)焦炭的CSR 會隨著煤活性物質(zhì)的比例而不斷的產(chǎn)生變化，并且存在一個(gè)拐點(diǎn)。當(dāng)比例低于拐點(diǎn)時(shí),結(jié)焦質(zhì)量會在短時(shí)間內(nèi)大幅度的降低；當(dāng)比例高于拐點(diǎn)時(shí)，結(jié)焦質(zhì)量也會在短時(shí)間內(nèi)大幅度提高。依據(jù)圖2 所示的配合煤活惰比曲線，我們可以看出大焦?fàn)t和實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t在不同的工藝條件下的焦炭熱強(qiáng)度的變化規(guī)律。

圖2 配合煤活惰比曲線

綜上所述我們可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1)當(dāng)配合煤的活性比例能夠滿足大焦?fàn)t最佳活惰比，而不能夠滿足實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t的最佳活惰比時(shí)，試驗(yàn)焦?fàn)t和大焦?fàn)t兩者之間的熱強(qiáng)度差距會因?yàn)榻Y(jié)焦強(qiáng)度而發(fā)生變化，并且此時(shí)的影響作用最大。(2)當(dāng)配合煤的活性比例滿足大焦?fàn)t最佳活惰比需要且滿足試驗(yàn)焦?fàn)t最佳活惰比需要時(shí),大焦?fàn)t和試驗(yàn)焦?fàn)t兩者之間的熱強(qiáng)度差距會變小。大焦?fàn)t在日常生產(chǎn)活動開展過程中，所采用的配煤比例都屬于第二種情況，雖然這種情況存在著偶爾的差距變大，但是很難受其它外界因素的影響。一旦煤的活性比例比實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t配煤需求比例的拐點(diǎn)低，就會導(dǎo)致結(jié)焦速度變慢，進(jìn)而使得所生產(chǎn)的焦炭的熱強(qiáng)度降低，這樣就會影響工作人員借助自己以往的工作經(jīng)驗(yàn)來對焦炭的熱強(qiáng)度進(jìn)行正確的判斷。

總而言之，雖然實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t與大焦?fàn)t在生產(chǎn)過程中采用了不同的工藝條件，但是利用實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t對大焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝進(jìn)行模擬是推動實(shí)驗(yàn)順利開展的基礎(chǔ)。通過采用實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t對焦?fàn)t生產(chǎn)數(shù)據(jù)與配合煤之間存在著某種對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析研究，可以快速得出配合煤在不同的加熱溫度下對活性物質(zhì)的比例需求發(fā)生變化的規(guī)律。同時(shí)，研究人員也能夠借助實(shí)驗(yàn)所得到的焦炭熱強(qiáng)度的數(shù)據(jù)對焦?fàn)t生產(chǎn)進(jìn)行改造與創(chuàng)新，從而保證焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也可以大幅度提高。