环保限产条件下河钢邯钢焦化厂配煤结构及焦炉工艺优化研究

杨 帆， 张 千， 安占来

(河钢邯钢焦化厂，河北 邯郸 056015)

引 言

近年来,随着京津冀地区环保形势的日益严峻，延长结焦时间已经呈常态化趋势，而如何解决结焦时间延长对焦炭的质量产生的不利影响以及对焦炉炉体的影响问题，已成为研究重点，但是不论是文献还是其他焦化厂都没有进行过延长结焦时间条件下的焦炭质量分析研究报道，也没有进行针对超过24 h的结焦时间制定新的配比和炼焦煤预测模型。焦炉由正常结焦时间变为长结焦时间，再由长结焦时间缩短回正常的结焦时间需要一个循环的调整过程。长结焦时间下的集气管压力等焦炉参数和干熄焦参数都需要进行调整。

1 研究内容

1.1 延长结焦时间对焦炭质量的影响

制定7个试验方案，具体配比方案见表1。主要思路是增加黏性煤种和弱黏性煤的比例，使用肥煤和三分之一焦煤，减少焦煤的用量。与之对应的配合煤质量数据见表1。

针对不同结焦时间，小焦炉试验结果见表2。

表1 配比方案

表2 对应的配合煤质量

从第265页表3中可以看出，7种方案的灰分、硫分、挥发分都变化不大，比较稳定。但是G值有所降低，主要原因应是三分之一焦煤和气煤含量增加导致。图1中可以看出，随着结焦时间的延长，小焦炉和大焦炉的反应性指数CRI都有所下降，而反应后强度CSR上升。所以延长结焦时间对热强度有正面的影响。

表3 长结焦时间下的小焦炉和大焦炉的热强度

图1 不同结焦时间小焦炉和大焦炉焦炭热强度变化

从图2中可以得出，按照7个方案进行配比条件下，40 h结焦时间中，方案5的配比比例的热强度最优。所以确定方案5为最佳方案。

图2 小焦炉和大焦炉40 h结焦时间条件下7种方案的热强度变化

1.2 建立配合煤质量预测模型

由于灰分A、挥发分V、硫份S、镜质组反射率(R)、LgMF(最大基氏流动度的对数)有加和性，而全膨胀(a+b)、G值基本没有加和性，Y值有一定加和性,所以选择V、G、Y值、镜质组反射率(R)作为单种煤预测配合煤质量的几个关键因子分别考虑。

V配合煤=V1+V2+V3+…+VX；R配合煤=R1+R2+R3+…+RX；Y配合煤=Y1+Y2+Y3+…+YX

结合我厂对于焦炭灰分和硫份的要求，目前灰分≤12.5%，硫份≤0.75%。

A配合煤=A1+A2+A3+…+AX；S配合煤=S1+S2+S3+…+SX

结合我厂之前配煤数据统计分析，正常结焦时间下，配合煤G值范围75～80，Y值范围15～18。

1.3 建立配合煤指标与小焦炉质量之间的拟合关系

由宝钢焦炭质量预测模型[1]，煤的挥发分、镜质组反射率、无机质部分与焦炭反应性和反应后强度有着非常密切的关系。挥发分在22%～26%、反射率在1.1～1.2左右的煤,其焦炭的热性能较佳。此外，配合煤黏结指数G、强黏结煤配比与焦炭热性质关系密切。强黏结煤配比亦和焦炭强度有密切关系。用最大镜质组反射率、∑I(煤惰性组分总含量)预测焦炭质量[2]。

综合以上，本研究确定煤的挥发分、配合煤黏结指数、最大镜质组反射率、强黏结煤配比作为由配合煤质量预测小焦炉质量的关键因子。

1) 回归分析：小焦炉CRI与G、Vdaf%、强黏结煤配比、Rmax平均值；回归方程：小焦炉CRI=51.8-0.0171G-0.392Vdaf%-0.179强黏结煤配比+2.61Rmax平均值。

2) 回归分析：小焦炉CSR与Rmax平均值,G、Vdaf%、强黏结煤配比；回归方程：小焦炉CSR=8.1+5.70Rmax平均值+0.084G+1.30Vdaf%-0.077强黏结煤配比。

1.4 建立大焦炉质量预测模型

1) 回归方程：大焦炉CRI=-10.3+1.01小焦炉CRI；2) 回归方程：大焦炉CSR=23.7+0.882小焦炉CSR；按照以上拟合关系，确定40 h配合煤指标最低要求,见表4，其中，热性能标准分别为CSR=23和CRI=67。

表4 40 h配合煤指标最低要求

按照以上结论制定了配煤结构，见第266页表5。

1.5 焦炉参数调整

1) 延长结焦时间的调整

48 h以内延长结焦时间的调整：结焦时间延长大于6 h的，以每循环延长6 h进行调整，直至延长到要求的结焦时间；结焦时间延长小于6 h的，在一个循环内一次调整到位。48 h至72 h内的结焦时间调整：结焦时间延长大于12 h的，以每循环延长12 h进行调整，直至延长到要求的结焦时间；结焦时间延长小于12 h的，在一个循环内一次调整到位。

2) 集气管压力为160 Pa～220 Pa；空气过剩系数，高炉煤气加热时为1.15～1.35，焦炉煤气加热时为1.20～1.40；炉长伸长量以调节弹簧保持吨位不变为准。

1.6 相应变更干熄焦控制参数，并标准化

1) 锅炉入口气体温度(℃)由原来的700～960，调整为600～960；蒸发量(t/h)由50～70，调整为20～70。

表5 40 h结焦时间下的配煤结构调整

2) 因限产期间煤气量降低，调整化产系统规程参数指标，并标准化。

2 结论

综上所述，本研究在结焦时间超过24 h以上尤其是40 h的特殊条件下的配煤结构进行了优化调整，优选了方案5的配比。并更新了配合煤质量预测模型，建立了回归方程：1) 大焦炉CRI=-10.3+1.01小焦炉CRI；(2)大焦炉CSR=23.7+0.882小焦炉CSR。并根据拟合关系，确定了结焦时间40 h时的配合煤指标最低要求Rmax为1.1，G值≥69，Vdaf%≤27，强黏结煤配比为57%。同时，还对焦炉的工艺参数进行了调整，保证了焦炉在特殊条件下正常运行。