捣固焦生产工艺改进探析

杨书奎

摘要： 为改进焦炭热性能及焦炭的反应强度，通过对捣固焦的工艺及参数改进，对配煤比进行调整等，来满足高炉对焦炭的质量需求，同时提高生产效益。

Abstract： In order to improve the thermal performance of the reaction strength of coke， the process and parameters of tamping coke were improved， the coal blending ratio was adjusted to meet the demands of blast furnace for the quality of coke， as well as improve production efficiency.

关键词： 捣固焦；热性能；配煤结构

Key words： tamping coke；thermal performance；coal blending structure

中图分类号：TQ520.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）20-0036-02

0 引言

焦炭在高炉炼铁中起供热源、还原剂和支撑骨架的作用。大型高炉炼铁工艺中，焦炭的支撑骨架作用尤其重要，通过生产实践和高炉炼铁研究的不断深入，发现以前评价焦炭的质量指标M40、M10仅在高炉块状带具有一定的模拟性，经历碳溶反应和高温作用，M40、M10的检测过程已经不具有模拟性。据此，提出用焦炭反应性（CRI）及焦炭反应后强度（CSR），来做为评价焦炭的质量指标[1]。如何提高焦炭热性能成为目前焦化企业主要的研究课题。

1 问题分析

对捣固焦炉来说，入炉煤捣固成煤饼，煤的密度增大，煤粒间隙减小。在炼焦过程中胶质体易于填满空间，气体不易析出，胶质体的膨胀性和流动性都增加，使煤粒间的接触更加紧密，且密度增加后，炼焦过程中半焦收缩小，减少了成焦过程中的裂纹，所以可以生产冷强度更高的焦炭，而热性能主要与配合煤本身的性质有关，捣固工艺对其影响不大。同时，由于捣固焦炉设计锥度小（10mm），生产高质量冶金焦时，推焦电流升高，出现难推焦的问题，被迫延长结焦时间，不但影响了焦炉的正常生产秩序，还影响后续生产。

2 研究过程

2.1 方法运用

①利用岩相分析和小焦炉炼焦试验，对焦炭热性能进行测定；结合配煤实验和配合煤X值的研究，对推焦电流进行预测；二者进行结合，确定最终的配煤结构。

②根据生产的实际需要，对捣固装煤车进行改造，使捣固煤饼宽度变小。

③通过生产实践建立配合煤X值与推焦电流的关系模型。

2.2 方案设计

2.2.1 结合工业分析和岩相分析，利用小焦炉实验结果最终判定进煤质量，科学的制定配煤结构。

①单种煤特性的研究分析。对丰达公司目前使用的进场精煤全部进行取样、常规化验分析、岩相分析和小焦炉实验，分析所得数据。②岩相分析判断精煤变质程度和混洗程度。烟煤中镜质组反射率随煤化程度的增加而有规律的增加（近似正比），并且不受其它岩石成份的影响，因此可用镜质组最大平均反射率Remax判断煤化程度，其随机分布图标准偏差S表示其单一性，反射率正态分布曲线峰值和分布形状来判断混煤及混煤比例，进而稳定进厂煤质量，指导焦化生产。③制定确保焦炭热性能指标的配煤结构。通过对单种煤热性能的分析，结合配煤原则，公司制定了多种配煤方案，并进行了捣固小焦炉实验。详见表1。

因此矿业分公司制定了肥煤：14-16%，瘦煤8-10%，1/3焦煤8-10%，1#焦煤20-24%，2#焦煤40-48%的配比结构，可以满足公司对捣固焦的质量要求。

2.2.2 改造装煤车，降低入炉煤的实际密度。

①原因：在提高焦炭热性能的同时，焦炉推焦电流不断升高，当热性能达到CRI 23%，CSR 63%左右时，出现大量难推焦，极大的影响了焦炉生产，结焦时间被迫延长，出现了生产及质量的问题。②依据国内7m顶装焦炉生产现状，在同等配比条件下能够正常出焦，且焦炭质量良好，7m顶装焦炉的入炉煤密度一般约0.83t/m3，丰达公司决定把煤箱平均宽度调整到400mm，使实际密度降低并与之匹配，从而降低推焦电流。减小捣固煤饼宽度，煤饼的密度保持不变（1.03t/m3），但相对于整个炭化室来说，实际密度有所降低，缓解煤在结焦过程中的膨胀量以及提高粘结性的作用，从而解决难推焦问题[2]。③更换捣固机煤槽后挡板，将后挡板宽度调整到400mm。

2.2.3 寻求配合煤最终收缩度（X值）与推焦电流的关系解决难推焦。

①建立推焦电流与配合煤X值的关系。X值是指烟煤角质层指数测定中温度730℃时，体积曲线终点与零点线的距离，取决于煤的自身的性质，对于配合煤而言没有加和性。长周期的生产实践，统计出配合煤X值与平均推焦电流关系如图1所示。

②根据配煤结构比例来预测推焦电流，确定合适的配煤。单种煤的X值代表了煤料收缩的一种趋势，根据经验制定配比方案，进行模拟配制，由配合煤的X值对推焦电流进行预测，最终决定配煤方案。

2.3 工业应用实验效果 根据小焦炉实验及模拟配煤效果，对配比1、3、5进行实验，结果如表2。

实验数据对比，配比1生产的焦炭质量最好，但推焦电流较高，容易产生二次焦甚至难推焦，此方案不能执行，而配比3、5即能保证焦炭质量，又能保证生产顺行，可以把结焦时间降低到24h。因此，最终把配比3、5确定为丰达公司配煤方案。

3 技术特点

3.1 利用配合煤最终收缩度（X值）来预测捣固焦炉的推焦电流，找出了工业生产中推焦电流与配合煤X值的对应关系。

3.2 在实现工业生产前，利用模拟配煤实验预测推焦电流。

3.3 通过降低实际密度缓解焦饼对炉墙的膨胀压力，减小推焦阻力。

3.4 对装煤车后档板进行了改造，进一步缩小了煤饼，降低了入炉煤真实密度。

4 实际效果

经过二年多的摸索，不断优化配比，焦炭的热性能得到了明显提高，并且通过对捣固装煤车的改造及加强对配合煤X值的研究，逐步降低了推焦电流，CRI由29%降到23%左右，CSR由61%提高到67%左右，满足了炼铁大型高炉的生产对焦炭的要求。

参考文献：

[1]张海.焦炭的热性能[J].科技与企业.

[2]冯伟.捣固焦技术[J].资源与环保.

[3]黄彬弟.焦炉小烟道内衬的修复[J].燃料与化工，2002（01）.endprint

摘要： 为改进焦炭热性能及焦炭的反应强度，通过对捣固焦的工艺及参数改进，对配煤比进行调整等，来满足高炉对焦炭的质量需求，同时提高生产效益。

Abstract： In order to improve the thermal performance of the reaction strength of coke， the process and parameters of tamping coke were improved， the coal blending ratio was adjusted to meet the demands of blast furnace for the quality of coke， as well as improve production efficiency.

关键词： 捣固焦；热性能；配煤结构

Key words： tamping coke；thermal performance；coal blending structure

中图分类号：TQ520.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）20-0036-02

0 引言

焦炭在高炉炼铁中起供热源、还原剂和支撑骨架的作用。大型高炉炼铁工艺中，焦炭的支撑骨架作用尤其重要，通过生产实践和高炉炼铁研究的不断深入，发现以前评价焦炭的质量指标M40、M10仅在高炉块状带具有一定的模拟性，经历碳溶反应和高温作用，M40、M10的检测过程已经不具有模拟性。据此，提出用焦炭反应性（CRI）及焦炭反应后强度（CSR），来做为评价焦炭的质量指标[1]。如何提高焦炭热性能成为目前焦化企业主要的研究课题。

1 问题分析

对捣固焦炉来说，入炉煤捣固成煤饼，煤的密度增大，煤粒间隙减小。在炼焦过程中胶质体易于填满空间，气体不易析出，胶质体的膨胀性和流动性都增加，使煤粒间的接触更加紧密，且密度增加后，炼焦过程中半焦收缩小，减少了成焦过程中的裂纹，所以可以生产冷强度更高的焦炭，而热性能主要与配合煤本身的性质有关，捣固工艺对其影响不大。同时，由于捣固焦炉设计锥度小（10mm），生产高质量冶金焦时，推焦电流升高，出现难推焦的问题，被迫延长结焦时间，不但影响了焦炉的正常生产秩序，还影响后续生产。

2 研究过程

2.1 方法运用

①利用岩相分析和小焦炉炼焦试验，对焦炭热性能进行测定；结合配煤实验和配合煤X值的研究，对推焦电流进行预测；二者进行结合，确定最终的配煤结构。

②根据生产的实际需要，对捣固装煤车进行改造，使捣固煤饼宽度变小。

③通过生产实践建立配合煤X值与推焦电流的关系模型。

2.2 方案设计

2.2.1 结合工业分析和岩相分析，利用小焦炉实验结果最终判定进煤质量，科学的制定配煤结构。

①单种煤特性的研究分析。对丰达公司目前使用的进场精煤全部进行取样、常规化验分析、岩相分析和小焦炉实验，分析所得数据。②岩相分析判断精煤变质程度和混洗程度。烟煤中镜质组反射率随煤化程度的增加而有规律的增加（近似正比），并且不受其它岩石成份的影响，因此可用镜质组最大平均反射率Remax判断煤化程度，其随机分布图标准偏差S表示其单一性，反射率正态分布曲线峰值和分布形状来判断混煤及混煤比例，进而稳定进厂煤质量，指导焦化生产。③制定确保焦炭热性能指标的配煤结构。通过对单种煤热性能的分析，结合配煤原则，公司制定了多种配煤方案，并进行了捣固小焦炉实验。详见表1。

因此矿业分公司制定了肥煤：14-16%，瘦煤8-10%，1/3焦煤8-10%，1#焦煤20-24%，2#焦煤40-48%的配比结构，可以满足公司对捣固焦的质量要求。

2.2.2 改造装煤车，降低入炉煤的实际密度。

①原因：在提高焦炭热性能的同时，焦炉推焦电流不断升高，当热性能达到CRI 23%，CSR 63%左右时，出现大量难推焦，极大的影响了焦炉生产，结焦时间被迫延长，出现了生产及质量的问题。②依据国内7m顶装焦炉生产现状，在同等配比条件下能够正常出焦，且焦炭质量良好，7m顶装焦炉的入炉煤密度一般约0.83t/m3，丰达公司决定把煤箱平均宽度调整到400mm，使实际密度降低并与之匹配，从而降低推焦电流。减小捣固煤饼宽度，煤饼的密度保持不变（1.03t/m3），但相对于整个炭化室来说，实际密度有所降低，缓解煤在结焦过程中的膨胀量以及提高粘结性的作用，从而解决难推焦问题[2]。③更换捣固机煤槽后挡板，将后挡板宽度调整到400mm。

2.2.3 寻求配合煤最终收缩度（X值）与推焦电流的关系解决难推焦。

①建立推焦电流与配合煤X值的关系。X值是指烟煤角质层指数测定中温度730℃时，体积曲线终点与零点线的距离，取决于煤的自身的性质，对于配合煤而言没有加和性。长周期的生产实践，统计出配合煤X值与平均推焦电流关系如图1所示。

②根据配煤结构比例来预测推焦电流，确定合适的配煤。单种煤的X值代表了煤料收缩的一种趋势，根据经验制定配比方案，进行模拟配制，由配合煤的X值对推焦电流进行预测，最终决定配煤方案。

2.3 工业应用实验效果 根据小焦炉实验及模拟配煤效果，对配比1、3、5进行实验，结果如表2。

实验数据对比，配比1生产的焦炭质量最好，但推焦电流较高，容易产生二次焦甚至难推焦，此方案不能执行，而配比3、5即能保证焦炭质量，又能保证生产顺行，可以把结焦时间降低到24h。因此，最终把配比3、5确定为丰达公司配煤方案。

3 技术特点

3.1 利用配合煤最终收缩度（X值）来预测捣固焦炉的推焦电流，找出了工业生产中推焦电流与配合煤X值的对应关系。

3.2 在实现工业生产前，利用模拟配煤实验预测推焦电流。

3.3 通过降低实际密度缓解焦饼对炉墙的膨胀压力，减小推焦阻力。

3.4 对装煤车后档板进行了改造，进一步缩小了煤饼，降低了入炉煤真实密度。

4 实际效果

经过二年多的摸索，不断优化配比，焦炭的热性能得到了明显提高，并且通过对捣固装煤车的改造及加强对配合煤X值的研究，逐步降低了推焦电流，CRI由29%降到23%左右，CSR由61%提高到67%左右，满足了炼铁大型高炉的生产对焦炭的要求。

参考文献：

[1]张海.焦炭的热性能[J].科技与企业.

[2]冯伟.捣固焦技术[J].资源与环保.

[3]黄彬弟.焦炉小烟道内衬的修复[J].燃料与化工，2002（01）.endprint

摘要： 为改进焦炭热性能及焦炭的反应强度，通过对捣固焦的工艺及参数改进，对配煤比进行调整等，来满足高炉对焦炭的质量需求，同时提高生产效益。

Abstract： In order to improve the thermal performance of the reaction strength of coke， the process and parameters of tamping coke were improved， the coal blending ratio was adjusted to meet the demands of blast furnace for the quality of coke， as well as improve production efficiency.

关键词： 捣固焦；热性能；配煤结构

Key words： tamping coke；thermal performance；coal blending structure

中图分类号：TQ520.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）20-0036-02

0 引言

焦炭在高炉炼铁中起供热源、还原剂和支撑骨架的作用。大型高炉炼铁工艺中，焦炭的支撑骨架作用尤其重要，通过生产实践和高炉炼铁研究的不断深入，发现以前评价焦炭的质量指标M40、M10仅在高炉块状带具有一定的模拟性，经历碳溶反应和高温作用，M40、M10的检测过程已经不具有模拟性。据此，提出用焦炭反应性（CRI）及焦炭反应后强度（CSR），来做为评价焦炭的质量指标[1]。如何提高焦炭热性能成为目前焦化企业主要的研究课题。

1 问题分析

对捣固焦炉来说，入炉煤捣固成煤饼，煤的密度增大，煤粒间隙减小。在炼焦过程中胶质体易于填满空间，气体不易析出，胶质体的膨胀性和流动性都增加，使煤粒间的接触更加紧密，且密度增加后，炼焦过程中半焦收缩小，减少了成焦过程中的裂纹，所以可以生产冷强度更高的焦炭，而热性能主要与配合煤本身的性质有关，捣固工艺对其影响不大。同时，由于捣固焦炉设计锥度小（10mm），生产高质量冶金焦时，推焦电流升高，出现难推焦的问题，被迫延长结焦时间，不但影响了焦炉的正常生产秩序，还影响后续生产。

2 研究过程

2.1 方法运用

①利用岩相分析和小焦炉炼焦试验，对焦炭热性能进行测定；结合配煤实验和配合煤X值的研究，对推焦电流进行预测；二者进行结合，确定最终的配煤结构。

②根据生产的实际需要，对捣固装煤车进行改造，使捣固煤饼宽度变小。

③通过生产实践建立配合煤X值与推焦电流的关系模型。

2.2 方案设计

2.2.1 结合工业分析和岩相分析，利用小焦炉实验结果最终判定进煤质量，科学的制定配煤结构。

①单种煤特性的研究分析。对丰达公司目前使用的进场精煤全部进行取样、常规化验分析、岩相分析和小焦炉实验，分析所得数据。②岩相分析判断精煤变质程度和混洗程度。烟煤中镜质组反射率随煤化程度的增加而有规律的增加（近似正比），并且不受其它岩石成份的影响，因此可用镜质组最大平均反射率Remax判断煤化程度，其随机分布图标准偏差S表示其单一性，反射率正态分布曲线峰值和分布形状来判断混煤及混煤比例，进而稳定进厂煤质量，指导焦化生产。③制定确保焦炭热性能指标的配煤结构。通过对单种煤热性能的分析，结合配煤原则，公司制定了多种配煤方案，并进行了捣固小焦炉实验。详见表1。

因此矿业分公司制定了肥煤：14-16%，瘦煤8-10%，1/3焦煤8-10%，1#焦煤20-24%，2#焦煤40-48%的配比结构，可以满足公司对捣固焦的质量要求。

2.2.2 改造装煤车，降低入炉煤的实际密度。

①原因：在提高焦炭热性能的同时，焦炉推焦电流不断升高，当热性能达到CRI 23%，CSR 63%左右时，出现大量难推焦，极大的影响了焦炉生产，结焦时间被迫延长，出现了生产及质量的问题。②依据国内7m顶装焦炉生产现状，在同等配比条件下能够正常出焦，且焦炭质量良好，7m顶装焦炉的入炉煤密度一般约0.83t/m3，丰达公司决定把煤箱平均宽度调整到400mm，使实际密度降低并与之匹配，从而降低推焦电流。减小捣固煤饼宽度，煤饼的密度保持不变（1.03t/m3），但相对于整个炭化室来说，实际密度有所降低，缓解煤在结焦过程中的膨胀量以及提高粘结性的作用，从而解决难推焦问题[2]。③更换捣固机煤槽后挡板，将后挡板宽度调整到400mm。

2.2.3 寻求配合煤最终收缩度（X值）与推焦电流的关系解决难推焦。

①建立推焦电流与配合煤X值的关系。X值是指烟煤角质层指数测定中温度730℃时，体积曲线终点与零点线的距离，取决于煤的自身的性质，对于配合煤而言没有加和性。长周期的生产实践，统计出配合煤X值与平均推焦电流关系如图1所示。

②根据配煤结构比例来预测推焦电流，确定合适的配煤。单种煤的X值代表了煤料收缩的一种趋势，根据经验制定配比方案，进行模拟配制，由配合煤的X值对推焦电流进行预测，最终决定配煤方案。

2.3 工业应用实验效果 根据小焦炉实验及模拟配煤效果，对配比1、3、5进行实验，结果如表2。

实验数据对比，配比1生产的焦炭质量最好，但推焦电流较高，容易产生二次焦甚至难推焦，此方案不能执行，而配比3、5即能保证焦炭质量，又能保证生产顺行，可以把结焦时间降低到24h。因此，最终把配比3、5确定为丰达公司配煤方案。

3 技术特点

3.1 利用配合煤最终收缩度（X值）来预测捣固焦炉的推焦电流，找出了工业生产中推焦电流与配合煤X值的对应关系。

3.2 在实现工业生产前，利用模拟配煤实验预测推焦电流。

3.3 通过降低实际密度缓解焦饼对炉墙的膨胀压力，减小推焦阻力。

3.4 对装煤车后档板进行了改造，进一步缩小了煤饼，降低了入炉煤真实密度。

4 实际效果

经过二年多的摸索，不断优化配比，焦炭的热性能得到了明显提高，并且通过对捣固装煤车的改造及加强对配合煤X值的研究，逐步降低了推焦电流，CRI由29%降到23%左右，CSR由61%提高到67%左右，满足了炼铁大型高炉的生产对焦炭的要求。

参考文献：

[1]张海.焦炭的热性能[J].科技与企业.

[2]冯伟.捣固焦技术[J].资源与环保.

[3]黄彬弟.焦炉小烟道内衬的修复[J].燃料与化工，2002（01）.endprint