节能降耗源头抓起 优化配煤选添加剂

徐庆鹏 赵志刚 王蜜仓

摘要：通过分析配煤中资源紧张的局面，为切实达到节能降耗增效的目的，通过分析理论、结合实践，山东兖矿国际焦化有限公司成功选用焦粉做添加剂来优化炼焦的配煤，带来多方面的良好效益。

关键词：节能降耗 配煤 添加剂

1 概述

一般焦化企业成本费用的80%～90%都花在了炼焦的原料煤上面。如何尽量压低焦炉炼焦煤的原料成本，一直是各个焦化企业关心的热点。

山东兖矿国际焦化有限公司2×60孔的7.63m焦炉，是中国第一座7.63米炭化室特大型焦炉，生产的焦炭主要是面对特大型钢厂所需的特种焦，这种焦炭的指标高于国标一级冶金焦的标准。作为国内首座特大型焦炉，在炼焦配煤方案上无借鉴的经验。国际焦化在做了大量配煤试验后，逐渐优化配煤方案，最终达到了特大型钢厂要求的焦炭质量目标。

配煤是现代炼焦生产的重要技术，是指将气煤、肥煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤等炼焦用煤按照不同的比例混合后配成炼焦用煤。中国炼焦煤并不丰富，而且分布极不平衡，特别是肥煤和瘦煤储量很少，不能满足生产的需要。国际焦化地处兖州新兖镇，附近矿区主要生产气煤，瘦煤需要河南、山西等省份供应。炼焦煤作为非可再生资源，随着煤矿开采的进行、储量下降，价格逐渐变高是大势所趋。

发展配煤炼焦技术历来是我国合理利用炼焦煤资源和提高焦炭质量的主要措施。在我国，小型焦炉在降低配煤原料成本方面有向配合煤中加添加剂的成功实例。他山之石可以攻玉，参考小型焦炉的成果，为降低7.63m特大型焦炉配合煤成本、优化配煤方案，国际焦化开始了向配合煤中加添加剂的试验。

2 理论依据和实践经验

国内比较成熟和常见的添加剂应用实例主要是选择焦粉作为添加剂代替部分瘦煤，这有理论和实践两方面的支撑。

根据炼焦学中互换性配煤的原理：在配煤时，当配合煤有较强粘结性时，加入一定量焦粉或无烟煤有利于焦炭质量提高。焦粉在配煤中对煤料起瘦化作用，减缓裂纹产生，从而提高焦炭块度并使焦炭致密，这主要是焦粉可以提高半焦强度的作用、减少相邻半焦层间的收缩差，从而达到提高焦炭强度的效果。这在炼焦中简称为“焦粉回配”或“回配焦粉”。

回配焦粉，可以使炼焦生产的焦炭块焦率明显增加：在同样煤质情况下，不添加粘结剂，要保证焦炭质量，焦粉细度至关重要。焦粉配煤炼焦成败及焦炭质量变化主要取决于焦粉的细度和配比，焦粉粒度在1～1.5mm之间可以成焦，但焦炭强度低，1.5mm以上时焦炭强度极低，负作用大。大量试验和研究表明焦粉回配粒度指标控制在小于1mm达96%，0.2mm在20%～30%之间。焦粉配入量不能过大（一般配比量在配煤比例中不大于3%），超过配煤总比例5%时生产的焦炭强度下降，而且焦炭蜂窝较多。当焦粉配入量在5%～7%时，煤料灰分提高、挥发份产率下降、粘结明显下降。

从成本上分析，瘦煤的市场价大约1570元/吨，而焦粉的市场价大约1280元/吨，焦粉研磨加工成本按照230元/吨计算，每用一吨焦粉代替一吨瘦煤，就可以降低60元（即1570-1280-230）的原料费用。在配煤这一生产的源头环节降耗，产生的经济效益非常客观也非常可观。

综上，面对炼焦煤供应緊张、价格偏高的局面，考虑到焦炭生产过程中产生大量小于10mm的焦粉，根据焦粉的特性及相关理论依据，借鉴国内焦粉配煤炼焦的实践经验，为更合理地利用资源，国际焦化开展焦粉回配炼焦技术的研究应用项目，利用本公司炼焦产生的焦粉，经研磨加工代替部分瘦煤进行回配。

3 小焦炉试验和大焦炉实践

焦粉回配是按照这样的程序进行：首先利用实验室的40kg小焦炉模拟7.63m特大型焦炉试验，根据小焦炉试验的成果确定焦粉回配的配入量和配入要求，然后向7.63m特大型焦炉推广应

用。

通过试验研究出适合7.63米焦炉的配比和生产工艺，在炼焦配煤中掺配焦粉可先少后多，掺配比例根据焦炭质量进行调整，原则上要小于3%。通过试验数据分析，掺配焦沫2%～3%时，焦炭质量比较稳定；配入要求主要是焦粉粒度：1mm焦粉控制在96%以上。

配入量和配入要求确定之后，需要选择特大型焦炉配煤工艺流程中的焦粉回配最佳配入点。经过对7.63m焦炉配煤整个系统的现场情况考察，考虑到由于堆取料机的尾车长度影响及堆取料操作范围限制，在煤场每个区的最北端都有一个长约50m的操作死区，该区域为硬化地面。瘦煤存放点位于煤场第三区南端，我们就将焦粉研磨场地选择在煤场第三区北端的这个约50m×40m操作死区内，该区域左右两边分别为两台皮带机靠近机尾的部分。将堆取料机的操作死区放置焦粉研磨设备，就地处理后就近掺配到瘦煤之中，研磨场地非常合适，掺配时避免了焦粉长距离的倒运和运输。

在该区域安装球磨机和干料棚后，仍然留有较大场地作为焦粉的晾晒场地，通过多次操作验证，本厂产生的10mm以下焦粉一般晴好天气情况下摊开晾晒，2至3天时间即可将水分降至3%以下满足研磨水分要求。因此减少了烘干设备的投入及其附属燃气管道的设计施工以及燃气消耗。水源接至球磨机轴承冷却水入口，出水接至加湿装置将研磨后的焦粉加湿至水分含量10%左右，方便掺配操作且防止粉尘污染。研磨后的焦粉就地堆放，在进行堆取料机取瘦煤操作时通过可移动皮带机将焦粉打至皮带机上，实现焦粉与瘦煤的掺混。

历经几个月的试验，添加剂试验项目终于在2008年下半年成功——7.63m焦炉加入不大于3%焦粉后焦炭的质量指标稳定。

4 效益

由于焦粉的市场价格低于瘦煤的市场价格，上文提到每回配一吨焦粉大约节约60元，如果每天回配20吨焦粉，由于焦化生产的连续性，一年365天节约的费用为：60元/吨×20吨/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（即达到每天回配40吨焦粉），那么产生的经济效益也会翻番；经济效益随焦粉回配量的增加而增大。

焦粉回配降低了产品焦炭的库存、循环利用减少了焦粉流通环节节约了炼焦煤资源，具有很好的社会效益。

优化配煤方案选择焦粉作为添加剂，从企业生产源头节能降耗，一举多得。

参考文献：

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