关于捣固焦炉焦炭热态强度差异分析探讨

冯伟

摘 要：本文针对生产现状，从捣固炼焦工艺操作条件、焦炉加热、生产过程控制几个方面分析了3、4#焦炉与5、6#焦炉焦炭热态强度差异的问题。

关键词：热态强度 差异 分析探讨

中图分类号：TQ520.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0068-02

在同一配比下，3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异从3、4#焦炉与5、6#焦炉分开检验至今一直是捣固焦炉生产存在的现象，针对这一现象，对3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异这一技术难题进行了分析研究。

1 生产现状

通过整理2013年的生产数据，对捣固焦炉不同炉组间CSR及CRI进行统计、分析，总结为三点，表1是2013年1～6月份焦炭热态强度统计表。

（1）同一配比下，3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异，波动无规律，一般CSR差异在-3.3%～+3.2%之间波动，CRI差异在-3.8%～+3.8%之间波动。

（2）相同配比下，通过概率统计，3、4#焦炉热态强度明显较5、6#焦炉热态强度差，CSR较5、6#焦炉平均低1%，CRI较5、6#焦炉平均高0.7%，从概率上讲，3、4#焦炉比5、6#焦炉热态强度差的占66%，其中CSR相差大于2%的占31%。

（3）6月份生产的040#和041#配比，3、4#焦炉热态强度CSR较5、6#焦炉差6.4%和9.2%，CRI较5、6#焦炉高3.8%和4.6%，与以往相比，数据差异较大。

2 影响因素

焦炭热强度的影响因素很多，加热制度、正点推焦、熄焦过程等对焦炭热态强度都有一定程度的影响，在配煤条件稳定的情况下，稳定和优化工艺操作条件对稳定焦炭热态强度极为重要。

2.1 捣固炼焦工艺操作条件

2.1.1 配煤操作影响

3～6#焦炉配煤操作一致，除混煤、单种煤质量波动外，3～6#焦炉的备料基本一致，配煤结构和配合煤质量不存在差异。

2.1.2 捣固方式影响

由于碳溶反应先在大气孔的表面发生，接着扩散渗透到整个焦炭内部，随着堆比重的提高，生产的焦炭结构越致密，大气孔减少，所以焦炭的热反应性较低，热反应后强度提高，焦炭的热性能得到改善，但不成线性关系，堆密度与焦炭质量在受捣固设备、操作时间、加热制度、水分制约的同时，应存在最佳值，我们现在采用的分层捣固方法，使煤饼形成“塔型堆密度”分布，即根据每层捣固功和下煤量的不同进行参数调试，使每层煤饼的堆密度和捣固功由下而上逐层递减，每层煤间成叠压交汇。煤饼延炭化室高向堆密度存在差异，导致在成焦过程中液相产物的流动性以及膨胀推动力存在不同，这就可能导致延炭化室的焦炭由下而上产生质量差异。

2.1.3 捣固设备影响

3、4#炉和5、6#使用的不是同一台scp一体机，不同的SCP一体机在进行分层捣固时，应对分层捣固时间进行细优化，消除捣固设备间的差异。

2.1.4 推焦正点率

受塌饼以及设备运行稳定性的影响，推焦正点率一直是困扰捣固焦炉稳定生产的难题。如果被动的非计划性延长结焦时间，会对炉温的控制造成影响，导致炉温波动较大。从而对结焦过程造成影响，导致焦炭质量发生波动。近一时期，3～6#焦炉的K3系数相对正常时期较低，造成结焦时间差异化，进而影响焦炭质量，图1、图2分别是3～6#焦炉5月份与6月份的K3系数日控制趋势图。

2.1.5 熄焦水质影响

3～6#焦炉采用的熄焦方式是低水分熄焦，熄焦水质混杂，主要有清水、雨水、蒸氨废水、处理后污水，但因受工艺条件限制，3、4#焦炉使用蒸氨废水，5、6#炉不使用蒸氨废水熄焦，因熄焦水质的不同，熄焦水中K、Na离子的含量也不尽相同，其碱性金属吸附在焦炭表面的多少也尽不相同，在焦炭反应中所起的催化快慢作用也不相同，故而使得焦炭存在差异。

2.2 焦炉加热

2.2.1 加热制度

加热制度是指焦炉加热控制的全炉性温度、压力和流量等控制指标，它包括标准温度、煤气流量、煤气主管压力、烟道吸力、蓄顶吸力等。就我公司而言，二期的4座捣固焦炉加热制度是相同的。虽然制度要求是一致的，但3、4#炉和5、6#炉在加热方面的日常操作上分别归各自的热工作业区管理，不同的执行人员在操作细节上是有区别的。所以从加热方面来讲，3～6#需进一步加强执行加热制度的一致性。

2.2.2 加热速度与炼焦终温

加热速度反映炭化室内煤料结焦过程的平均升温速度，根据煤的成焦机理，提高升温速度可使塑性温度间隔变宽，流动性改善，有利于改善焦炭质量。提高炼焦最终温度，使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高。有利于降低焦炭挥发分和含氢量，使气孔壁材质致密性提高，从而提高焦炭显微强度、耐磨强度和反应后强度。

2.2.3 焖炉时间

焦饼成熟以后适当延长焖炉时间，有利于提高结焦过程的热聚合程度，促进焦炭石墨化程度的提高，有助于改善焦炭的品质，但过长的焖炉时间对焦炭品质的提高不成线性关系，一般控制在2～3 h之间。

3 生产过程控制

3.1 焦炉炉温对焦炭热态强度的影响

为了研究炉温对焦炭热态强度的影响，我们采用2#SCP一体机、利用3、4#焦炉所对应煤塔的存煤分别在3、4#焦炉65#、70#炭化室和5、6#焦炉23#、28#炭化室进行了关于炉温对焦炭热态质量影响的相关实验。表2是2#scp一体机在3、4#焦炉与5、6#焦炉装煤操作下的炉温控制及焦炭质量统计分析表。

本次4炉实验煤都使用2#一体机捣固，排除了因为不同的捣固设备导致的堆密度差异对实验结果的影响。从温度情况来看，4炉焦炭结焦时间基本相同，3、4#炉65#、70#炭化室所对应的燃烧室温度明显高于5、6#炉23#、28#炭化室所对应的燃烧室温度。从焦炭CSR来看结果相差不大，最大相差为3.4.结合日常生产中3、4#炉焦炭CSR经常低于5、6#炉焦炭的情况，此次实验已经初步验证了提高炉温有利于改善焦炭CSR的理论。

3.2 熄焦水品质对焦炭热态强度的影响

为摸清3、4#焦炉和5、6#焦炉熄焦水中碱金属的含量，通标标准技术服务（天津）有限公司环境实验室对我公司熄焦水检测报告，表3是蒸氨废水、处理后水、生产用水中钠、钾离子的含量分析表。

从分析结果来看，处理后水含钾、钠离子最少，蒸氨废水含钾、钠离子最多。蒸氨废水、处理后水、生产用水含钠离子的比例为41∶1∶21，含钾离子的比例为4.0∶1.0∶3.3。

从碱金属离子影响的角度来分析，蒸氨废水中的钾、钠离子是造成3、4#炉与5、6#炉焦炭热态性质差异的因素之一。

4 结论

（1）从碱金属离子影响的角度来分析，蒸氨废水中的钾、钠离子是造成3、4#炉与5、6#炉焦炭热态性质差异的因素之一。

（2）从焦炉炉温方面分析，3、4#焦炉适当提高炉温有助于提高其焦炭品质。

（3）优化不同SCP一体机的分层捣固时间、控制正点推焦率对缩小3、4#焦炉和5、6#焦炉热态强度差异都是有利的。endprint

摘 要：本文针对生产现状，从捣固炼焦工艺操作条件、焦炉加热、生产过程控制几个方面分析了3、4#焦炉与5、6#焦炉焦炭热态强度差异的问题。

关键词：热态强度 差异 分析探讨

中图分类号：TQ520.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0068-02

在同一配比下，3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异从3、4#焦炉与5、6#焦炉分开检验至今一直是捣固焦炉生产存在的现象，针对这一现象，对3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异这一技术难题进行了分析研究。

1 生产现状

通过整理2013年的生产数据，对捣固焦炉不同炉组间CSR及CRI进行统计、分析，总结为三点，表1是2013年1～6月份焦炭热态强度统计表。

（1）同一配比下，3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异，波动无规律，一般CSR差异在-3.3%～+3.2%之间波动，CRI差异在-3.8%～+3.8%之间波动。

（2）相同配比下，通过概率统计，3、4#焦炉热态强度明显较5、6#焦炉热态强度差，CSR较5、6#焦炉平均低1%，CRI较5、6#焦炉平均高0.7%，从概率上讲，3、4#焦炉比5、6#焦炉热态强度差的占66%，其中CSR相差大于2%的占31%。

（3）6月份生产的040#和041#配比，3、4#焦炉热态强度CSR较5、6#焦炉差6.4%和9.2%，CRI较5、6#焦炉高3.8%和4.6%，与以往相比，数据差异较大。

2 影响因素

焦炭热强度的影响因素很多，加热制度、正点推焦、熄焦过程等对焦炭热态强度都有一定程度的影响，在配煤条件稳定的情况下，稳定和优化工艺操作条件对稳定焦炭热态强度极为重要。

2.1 捣固炼焦工艺操作条件

2.1.1 配煤操作影响

3～6#焦炉配煤操作一致，除混煤、单种煤质量波动外，3～6#焦炉的备料基本一致，配煤结构和配合煤质量不存在差异。

2.1.2 捣固方式影响

由于碳溶反应先在大气孔的表面发生，接着扩散渗透到整个焦炭内部，随着堆比重的提高，生产的焦炭结构越致密，大气孔减少，所以焦炭的热反应性较低，热反应后强度提高，焦炭的热性能得到改善，但不成线性关系，堆密度与焦炭质量在受捣固设备、操作时间、加热制度、水分制约的同时，应存在最佳值，我们现在采用的分层捣固方法，使煤饼形成“塔型堆密度”分布，即根据每层捣固功和下煤量的不同进行参数调试，使每层煤饼的堆密度和捣固功由下而上逐层递减，每层煤间成叠压交汇。煤饼延炭化室高向堆密度存在差异，导致在成焦过程中液相产物的流动性以及膨胀推动力存在不同，这就可能导致延炭化室的焦炭由下而上产生质量差异。

2.1.3 捣固设备影响

3、4#炉和5、6#使用的不是同一台scp一体机，不同的SCP一体机在进行分层捣固时，应对分层捣固时间进行细优化，消除捣固设备间的差异。

2.1.4 推焦正点率

受塌饼以及设备运行稳定性的影响，推焦正点率一直是困扰捣固焦炉稳定生产的难题。如果被动的非计划性延长结焦时间，会对炉温的控制造成影响，导致炉温波动较大。从而对结焦过程造成影响，导致焦炭质量发生波动。近一时期，3～6#焦炉的K3系数相对正常时期较低，造成结焦时间差异化，进而影响焦炭质量，图1、图2分别是3～6#焦炉5月份与6月份的K3系数日控制趋势图。

2.1.5 熄焦水质影响

3～6#焦炉采用的熄焦方式是低水分熄焦，熄焦水质混杂，主要有清水、雨水、蒸氨废水、处理后污水，但因受工艺条件限制，3、4#焦炉使用蒸氨废水，5、6#炉不使用蒸氨废水熄焦，因熄焦水质的不同，熄焦水中K、Na离子的含量也不尽相同，其碱性金属吸附在焦炭表面的多少也尽不相同，在焦炭反应中所起的催化快慢作用也不相同，故而使得焦炭存在差异。

2.2 焦炉加热

2.2.1 加热制度

加热制度是指焦炉加热控制的全炉性温度、压力和流量等控制指标，它包括标准温度、煤气流量、煤气主管压力、烟道吸力、蓄顶吸力等。就我公司而言，二期的4座捣固焦炉加热制度是相同的。虽然制度要求是一致的，但3、4#炉和5、6#炉在加热方面的日常操作上分别归各自的热工作业区管理，不同的执行人员在操作细节上是有区别的。所以从加热方面来讲，3～6#需进一步加强执行加热制度的一致性。

2.2.2 加热速度与炼焦终温

加热速度反映炭化室内煤料结焦过程的平均升温速度，根据煤的成焦机理，提高升温速度可使塑性温度间隔变宽，流动性改善，有利于改善焦炭质量。提高炼焦最终温度，使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高。有利于降低焦炭挥发分和含氢量，使气孔壁材质致密性提高，从而提高焦炭显微强度、耐磨强度和反应后强度。

2.2.3 焖炉时间

焦饼成熟以后适当延长焖炉时间，有利于提高结焦过程的热聚合程度，促进焦炭石墨化程度的提高，有助于改善焦炭的品质，但过长的焖炉时间对焦炭品质的提高不成线性关系，一般控制在2～3 h之间。

3 生产过程控制

3.1 焦炉炉温对焦炭热态强度的影响

为了研究炉温对焦炭热态强度的影响，我们采用2#SCP一体机、利用3、4#焦炉所对应煤塔的存煤分别在3、4#焦炉65#、70#炭化室和5、6#焦炉23#、28#炭化室进行了关于炉温对焦炭热态质量影响的相关实验。表2是2#scp一体机在3、4#焦炉与5、6#焦炉装煤操作下的炉温控制及焦炭质量统计分析表。

本次4炉实验煤都使用2#一体机捣固，排除了因为不同的捣固设备导致的堆密度差异对实验结果的影响。从温度情况来看，4炉焦炭结焦时间基本相同，3、4#炉65#、70#炭化室所对应的燃烧室温度明显高于5、6#炉23#、28#炭化室所对应的燃烧室温度。从焦炭CSR来看结果相差不大，最大相差为3.4.结合日常生产中3、4#炉焦炭CSR经常低于5、6#炉焦炭的情况，此次实验已经初步验证了提高炉温有利于改善焦炭CSR的理论。

3.2 熄焦水品质对焦炭热态强度的影响

为摸清3、4#焦炉和5、6#焦炉熄焦水中碱金属的含量，通标标准技术服务（天津）有限公司环境实验室对我公司熄焦水检测报告，表3是蒸氨废水、处理后水、生产用水中钠、钾离子的含量分析表。

从分析结果来看，处理后水含钾、钠离子最少，蒸氨废水含钾、钠离子最多。蒸氨废水、处理后水、生产用水含钠离子的比例为41∶1∶21，含钾离子的比例为4.0∶1.0∶3.3。

从碱金属离子影响的角度来分析，蒸氨废水中的钾、钠离子是造成3、4#炉与5、6#炉焦炭热态性质差异的因素之一。

4 结论

（1）从碱金属离子影响的角度来分析，蒸氨废水中的钾、钠离子是造成3、4#炉与5、6#炉焦炭热态性质差异的因素之一。

（2）从焦炉炉温方面分析，3、4#焦炉适当提高炉温有助于提高其焦炭品质。

（3）优化不同SCP一体机的分层捣固时间、控制正点推焦率对缩小3、4#焦炉和5、6#焦炉热态强度差异都是有利的。endprint

摘 要：本文针对生产现状，从捣固炼焦工艺操作条件、焦炉加热、生产过程控制几个方面分析了3、4#焦炉与5、6#焦炉焦炭热态强度差异的问题。

关键词：热态强度 差异 分析探讨

中图分类号：TQ520.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0068-02

在同一配比下，3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异从3、4#焦炉与5、6#焦炉分开检验至今一直是捣固焦炉生产存在的现象，针对这一现象，对3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异这一技术难题进行了分析研究。

1 生产现状

通过整理2013年的生产数据，对捣固焦炉不同炉组间CSR及CRI进行统计、分析，总结为三点，表1是2013年1～6月份焦炭热态强度统计表。

（1）同一配比下，3、4#焦炉与5、6#焦炉热态强度存有差异，波动无规律，一般CSR差异在-3.3%～+3.2%之间波动，CRI差异在-3.8%～+3.8%之间波动。

（2）相同配比下，通过概率统计，3、4#焦炉热态强度明显较5、6#焦炉热态强度差，CSR较5、6#焦炉平均低1%，CRI较5、6#焦炉平均高0.7%，从概率上讲，3、4#焦炉比5、6#焦炉热态强度差的占66%，其中CSR相差大于2%的占31%。

（3）6月份生产的040#和041#配比，3、4#焦炉热态强度CSR较5、6#焦炉差6.4%和9.2%，CRI较5、6#焦炉高3.8%和4.6%，与以往相比，数据差异较大。

2 影响因素

焦炭热强度的影响因素很多，加热制度、正点推焦、熄焦过程等对焦炭热态强度都有一定程度的影响，在配煤条件稳定的情况下，稳定和优化工艺操作条件对稳定焦炭热态强度极为重要。

2.1 捣固炼焦工艺操作条件

2.1.1 配煤操作影响

3～6#焦炉配煤操作一致，除混煤、单种煤质量波动外，3～6#焦炉的备料基本一致，配煤结构和配合煤质量不存在差异。

2.1.2 捣固方式影响

由于碳溶反应先在大气孔的表面发生，接着扩散渗透到整个焦炭内部，随着堆比重的提高，生产的焦炭结构越致密，大气孔减少，所以焦炭的热反应性较低，热反应后强度提高，焦炭的热性能得到改善，但不成线性关系，堆密度与焦炭质量在受捣固设备、操作时间、加热制度、水分制约的同时，应存在最佳值，我们现在采用的分层捣固方法，使煤饼形成“塔型堆密度”分布，即根据每层捣固功和下煤量的不同进行参数调试，使每层煤饼的堆密度和捣固功由下而上逐层递减，每层煤间成叠压交汇。煤饼延炭化室高向堆密度存在差异，导致在成焦过程中液相产物的流动性以及膨胀推动力存在不同，这就可能导致延炭化室的焦炭由下而上产生质量差异。

2.1.3 捣固设备影响

3、4#炉和5、6#使用的不是同一台scp一体机，不同的SCP一体机在进行分层捣固时，应对分层捣固时间进行细优化，消除捣固设备间的差异。

2.1.4 推焦正点率

受塌饼以及设备运行稳定性的影响，推焦正点率一直是困扰捣固焦炉稳定生产的难题。如果被动的非计划性延长结焦时间，会对炉温的控制造成影响，导致炉温波动较大。从而对结焦过程造成影响，导致焦炭质量发生波动。近一时期，3～6#焦炉的K3系数相对正常时期较低，造成结焦时间差异化，进而影响焦炭质量，图1、图2分别是3～6#焦炉5月份与6月份的K3系数日控制趋势图。

2.1.5 熄焦水质影响

3～6#焦炉采用的熄焦方式是低水分熄焦，熄焦水质混杂，主要有清水、雨水、蒸氨废水、处理后污水，但因受工艺条件限制，3、4#焦炉使用蒸氨废水，5、6#炉不使用蒸氨废水熄焦，因熄焦水质的不同，熄焦水中K、Na离子的含量也不尽相同，其碱性金属吸附在焦炭表面的多少也尽不相同，在焦炭反应中所起的催化快慢作用也不相同，故而使得焦炭存在差异。

2.2 焦炉加热

2.2.1 加热制度

加热制度是指焦炉加热控制的全炉性温度、压力和流量等控制指标，它包括标准温度、煤气流量、煤气主管压力、烟道吸力、蓄顶吸力等。就我公司而言，二期的4座捣固焦炉加热制度是相同的。虽然制度要求是一致的，但3、4#炉和5、6#炉在加热方面的日常操作上分别归各自的热工作业区管理，不同的执行人员在操作细节上是有区别的。所以从加热方面来讲，3～6#需进一步加强执行加热制度的一致性。

2.2.2 加热速度与炼焦终温

加热速度反映炭化室内煤料结焦过程的平均升温速度，根据煤的成焦机理，提高升温速度可使塑性温度间隔变宽，流动性改善，有利于改善焦炭质量。提高炼焦最终温度，使结焦后期的热分解与热缩聚程度提高。有利于降低焦炭挥发分和含氢量，使气孔壁材质致密性提高，从而提高焦炭显微强度、耐磨强度和反应后强度。

2.2.3 焖炉时间

焦饼成熟以后适当延长焖炉时间，有利于提高结焦过程的热聚合程度，促进焦炭石墨化程度的提高，有助于改善焦炭的品质，但过长的焖炉时间对焦炭品质的提高不成线性关系，一般控制在2～3 h之间。

3 生产过程控制

3.1 焦炉炉温对焦炭热态强度的影响

为了研究炉温对焦炭热态强度的影响，我们采用2#SCP一体机、利用3、4#焦炉所对应煤塔的存煤分别在3、4#焦炉65#、70#炭化室和5、6#焦炉23#、28#炭化室进行了关于炉温对焦炭热态质量影响的相关实验。表2是2#scp一体机在3、4#焦炉与5、6#焦炉装煤操作下的炉温控制及焦炭质量统计分析表。

本次4炉实验煤都使用2#一体机捣固，排除了因为不同的捣固设备导致的堆密度差异对实验结果的影响。从温度情况来看，4炉焦炭结焦时间基本相同，3、4#炉65#、70#炭化室所对应的燃烧室温度明显高于5、6#炉23#、28#炭化室所对应的燃烧室温度。从焦炭CSR来看结果相差不大，最大相差为3.4.结合日常生产中3、4#炉焦炭CSR经常低于5、6#炉焦炭的情况，此次实验已经初步验证了提高炉温有利于改善焦炭CSR的理论。

3.2 熄焦水品质对焦炭热态强度的影响

为摸清3、4#焦炉和5、6#焦炉熄焦水中碱金属的含量，通标标准技术服务（天津）有限公司环境实验室对我公司熄焦水检测报告，表3是蒸氨废水、处理后水、生产用水中钠、钾离子的含量分析表。

从分析结果来看，处理后水含钾、钠离子最少，蒸氨废水含钾、钠离子最多。蒸氨废水、处理后水、生产用水含钠离子的比例为41∶1∶21，含钾离子的比例为4.0∶1.0∶3.3。

从碱金属离子影响的角度来分析，蒸氨废水中的钾、钠离子是造成3、4#炉与5、6#炉焦炭热态性质差异的因素之一。

4 结论

（1）从碱金属离子影响的角度来分析，蒸氨废水中的钾、钠离子是造成3、4#炉与5、6#炉焦炭热态性质差异的因素之一。

（2）从焦炉炉温方面分析，3、4#焦炉适当提高炉温有助于提高其焦炭品质。

（3）优化不同SCP一体机的分层捣固时间、控制正点推焦率对缩小3、4#焦炉和5、6#焦炉热态强度差异都是有利的。endprint