本發(fā)明涉及一種用高比例低熱態(tài)煤煉制大型高爐焦炭的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)≥2500m³的高爐冶煉需要的焦炭熱態(tài)強(qiáng)度（csr）普遍控制在60%以上，低于此數(shù)值，該類型的高爐穩(wěn)定順行就無(wú)法保證。焦炭的csr與煉焦煤的性質(zhì)息息相關(guān)，不同區(qū)域煤的csr差別很大，中國(guó)中部、東部、蒙古地區(qū)，外蒙地區(qū)及澳洲地區(qū)的csr普遍都較高，但中國(guó)西部地區(qū)csr都非常低，有些煤甚至為零，主要原因是其成煤年代、成煤過(guò)程、成煤植物種類與內(nèi)陸有顯著差異所致。

新疆八鋼公司地處中國(guó)西部烏魯木齊市西邊，艾維爾溝煤礦是八鋼的自有煤礦，可生產(chǎn)1890煤、1930煤、2130煤（依據(jù)海拔高度而定，下同），雖然單獨(dú)或配煤后煉制的焦炭冷態(tài)強(qiáng)度尚可，但熱態(tài)強(qiáng)度很差，即反應(yīng)性高、反應(yīng)后強(qiáng)度低，在常規(guī)理論指導(dǎo)下該煤與通常煉焦煤性質(zhì)極不符合，指標(biāo)遠(yuǎn)劣于國(guó)內(nèi)同類煤，1890煤偏于氣煤，2130煤偏于肥煤，這些反?，F(xiàn)象與其原始成煤植物、成煤條件及地質(zhì)年代等有直接關(guān)系，因此所生成的焦炭的性質(zhì)也較為特殊。2015年年底前，為達(dá)到2500m³高爐的用焦要求，八鋼公司多方大量購(gòu)買高熱態(tài)（csr）的山西煤、寧夏煤、蒙古煤，運(yùn)費(fèi)高達(dá)300—400元/噸，進(jìn)廠山西、外蒙焦煤價(jià)格接近2000元/噸，生產(chǎn)的焦炭成本、鐵水成本在行業(yè)內(nèi)屬于高位，并且2014年、2015年八鋼公司連續(xù)兩年處于數(shù)十億金額的虧損狀態(tài)，瀕臨資金鏈斷裂的邊緣。但是成本最低的自產(chǎn)1890煤使用量有限，煤礦長(zhǎng)期處于限產(chǎn)狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用高比例低熱態(tài)煤煉制大型高爐焦炭的生產(chǎn)工藝，能夠大大降低對(duì)焦炭熱態(tài)性能的要求，降低焦炭成本及鐵水成本，確保2500m³高爐在低csr情況下進(jìn)行正常冶煉。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用高比例低熱態(tài)煤煉制大型高爐焦炭的生產(chǎn)工藝，包括如下操作步驟：

a、保持高爐富氧率為5%，保持高爐入爐鼓風(fēng)量為4600nm³/min，維持高爐產(chǎn)量5150t不變，調(diào)整爐腹煤氣量，使其數(shù)值比2500m³高爐的正常爐況時(shí)的爐腹煤氣量低300nm³/min；

b、縮小風(fēng)口面積，使其比正常高爐操作風(fēng)口面積小0.015m²--0.02m²，保證風(fēng)速在265m/s左右，鼓風(fēng)動(dòng)能在11000kg·m/s左右；

c、維持適宜的風(fēng)口理論燃燒溫度2180—2230℃，保持風(fēng)溫至1130--1170℃，提高濕分20—30g/t；

d、提高煤比至150kg/t，焦比維持不變，提高燃料比至565kg/t，保證合適的煤氣量，爐頂溫度不低于120℃；

e、調(diào)整布料制度和礦批重，布料模式，礦批62t-64t，根據(jù)頂溫，同比例調(diào)整礦焦批重，保證高爐中心和高爐邊緣兩道煤氣流；

操冶制度的制定：

a、爐腹煤氣量不得小于5900m³/h；

b、爐溫調(diào)劑順序：增熱：加煤—加濕--風(fēng)溫—焦炭；減熱：加濕—風(fēng)溫--減煤—焦炭；鐵水溫度pt至少為1500℃；

c、頂溫控制：若兩個(gè)5批料時(shí)間超過(guò)2500m³高爐正常爐況時(shí)的規(guī)定料速，頂溫下行，則減氧1000m³/h-2000m³/h，在頂溫的控制上動(dòng)作要有提前量，即頂溫控制在120-150℃，連續(xù)兩個(gè)小時(shí)頂溫平均值下降超過(guò)20℃，略微控制料速，減氧1000m³/h-2000m³/h；

d、保證cct1/cct2溫度在470℃/350℃，加強(qiáng)中心氣流，其調(diào)劑順序：料線--布料模式，料線調(diào)整0.1—0.2m，若四個(gè)小時(shí)氣流未發(fā)生大的變化，調(diào)整布料模式，在檔位上調(diào)整布料圈數(shù)0.5—1圈；

e、保證tf值≤2250℃。

富氧率提升過(guò)程中通過(guò)調(diào)整濕分、噴煤、風(fēng)溫手段對(duì)無(wú)法保證tf值≤2250℃，達(dá)不到要求用量時(shí)，及時(shí)減富氧量,并根據(jù)tf值來(lái)核算。

2500m³高爐全疆內(nèi)煤、高富氧操作工業(yè)試驗(yàn)。

2500m³高爐試驗(yàn)期間焦炭質(zhì)量略有下降，逐步減少干熄焦比例，由50%至11月1日白班干熄焦比例減至0%?？紤]到鐵水成本的壓力，逐步推進(jìn)配煤結(jié)構(gòu)，自2015年9月10日，實(shí)施調(diào)整配煤結(jié)構(gòu)，降低焦炭熱態(tài)csr：第一步：調(diào)整焦炭熱態(tài)csr指標(biāo)穩(wěn)定在37%--41%左右，高爐調(diào)整操作，穩(wěn)定爐況；第二步：計(jì)劃將csr指標(biāo)穩(wěn)定在32%--38%左右，10月27日--11月10日，以c高爐作為全疆內(nèi)煤操作的主要高爐。在c高爐使用全疆內(nèi)煤，高富氧的生產(chǎn)操作過(guò)程中，取得了階段性的成果，11月10日c高爐進(jìn)入長(zhǎng)周期停爐檢修；第三步：繼續(xù)推進(jìn)全疆內(nèi)煤用焦結(jié)構(gòu)，焦炭熱態(tài)csr控制在26%--30%左右。高爐繼續(xù)優(yōu)化操作，通過(guò)調(diào)整送風(fēng)參數(shù)、冷卻制度、爐料結(jié)構(gòu)等手段，適應(yīng)低熱態(tài)焦炭，確保爐況穩(wěn)定順行。在實(shí)驗(yàn)期間，停用疆外煤、焦炭低熱態(tài)、富氧5%操作，高爐壓差略有升高，但無(wú)崩滑料，高爐爐況順行，試驗(yàn)成功。

高爐試驗(yàn)操作參數(shù)，見(jiàn)表1。

用全疆內(nèi)煤煉焦的焦炭質(zhì)量及成本。

自工業(yè)試驗(yàn)開(kāi)始，疆內(nèi)煤用量達(dá)到80%，其中艾礦煤配到52%，用焦穩(wěn)定，爐況順行。11月9日開(kāi)始四座焦?fàn)t統(tǒng)一配比焦炭原料成本從試驗(yàn)成本914.1元/噸焦降低到862.7元/噸焦，降低了51.4元/噸焦。截止2015年12月23日焦炭成本794.3元/噸焦，比10月份基礎(chǔ)配比焦炭成本958元/噸焦降低163.7元/噸焦，累計(jì)降低成本163.7元/噸焦。截至2016年1月5日繼續(xù)優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)，1890煤逐步配加到20%，焦炭成本降低到751.4元/噸焦。

1、理論依據(jù)的研究作為本發(fā)明的支撐點(diǎn)。

1）焦炭熱態(tài)性能的重新認(rèn)識(shí)，傳統(tǒng)焦炭熱性能的表征方法是焦炭在恒反應(yīng)時(shí)間條件下測(cè)定的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，但是通過(guò)對(duì)焦炭在高爐內(nèi)的作用過(guò)程來(lái)看，此方法存在誤區(qū)，表征過(guò)程有不合理性。通過(guò)理論分析，重新認(rèn)識(shí)2500m³高爐使用的焦炭與co2的反應(yīng)性，焦炭在恒失重狀況下測(cè)定csr，此熱態(tài)數(shù)值處于較高水平，完全可以滿足2500m³高爐的使用。

2）通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，高比例疆內(nèi)煤煉制的焦炭其抗壓強(qiáng)度非常高，并且有很高的韌性，相比疆外高熱態(tài)焦炭有其突出特點(diǎn)，表明八鋼的焦炭在高爐內(nèi)不易被壓碎，有能力承擔(dān)整個(gè)料柱的荷載，可以保障高爐的透氣性。

3）借鑒oy1#爐富氧噴吹理論生產(chǎn)原理，為突破八鋼高爐的操作冶煉制度，結(jié)合oy1#爐的高富氧噴吹生產(chǎn)技術(shù)，在2500m³高爐實(shí)施高富氧、高反應(yīng)、較薄軟融帶的操作方針進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，以降低壓差、提高煤氣利用率。采用本發(fā)明方法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，證明結(jié)果及思路是完全正確的，并在2016年全年的生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用，3座高爐爐況非常穩(wěn)定。

4）焦炭m40支撐骨架作用的重要性得到升級(jí)，焦炭m40是表征焦炭的骨架作用最有效的數(shù)據(jù)，如果m40較高，焦炭的骨架作用在干燥段體現(xiàn)更為明顯，可明顯降低料柱的粉末量，保證該段煤氣阻力最低。同時(shí)在軟融帶，耐渣鐵沖刷能力提高，保證了較低的煤氣阻力。在風(fēng)口區(qū)焦炭的耐機(jī)械破損能力提高，使得煤氣分布能夠相對(duì)均勻、爐腹煤氣阻力相對(duì)較低。因此，降低焦炭熱態(tài)性能（csr）的同時(shí)必須提高焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度（m40）。

2、發(fā)明的效果。

對(duì)2015年與2016年的配煤結(jié)構(gòu)、焦炭成本及焦炭質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，2016年關(guān)鍵指標(biāo)改善明顯，為鋼鐵企業(yè)的扭虧增盈奠定了基礎(chǔ)。

焦炭質(zhì)量：

2016通過(guò)大比例使用艾礦煤及其他疆內(nèi)煤，焦炭除csr降低之外，其余指標(biāo)皆較為突出。其中m40全年全部大于89.0%，平均粒級(jí)全年全部大于54.45%，焦炭灰份處于中等水平。

1）焦炭熱態(tài)（csr），見(jiàn)圖1。

圖12015年及2016年焦炭csr對(duì)比。

2016年因疆內(nèi)煤使用比例較高，常規(guī)表征方法可以看出，csr明顯低于2015年，這是焦炭指標(biāo)在行業(yè)中屬于罕見(jiàn)，是最大的創(chuàng)新點(diǎn)，其中2016年3月，最低達(dá)23.2%。

2）焦炭m40，見(jiàn)圖2。

圖2。2015年m40平均88.8%，2016年m40平均89.5%。

并且2016年煤資源緊張，多次發(fā)生斷料，月配煤調(diào)整次數(shù)較多，但通過(guò)合理調(diào)整及嚴(yán)格的過(guò)程管控，m40仍然穩(wěn)定。

3）焦炭平均粒度，見(jiàn)圖3。

2016年焦炭平均粒度54.3%，明顯高于2015年53.2%的水平，屬歷年最好水平，有利的支撐了高爐的透氣性。

3、經(jīng)濟(jì)效益

該發(fā)明以2016年單種煤考核單價(jià)為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，拿2015年及2016年的累計(jì)配比進(jìn)行核算，2016年用煤量為225.3萬(wàn)噸，剔除煤價(jià)下調(diào)因素的影響，配煤成本總計(jì)降低21289.4萬(wàn)元。

上述經(jīng)濟(jì)效益核算相對(duì)較為保守，2016年焦煤市場(chǎng)價(jià)格變化劇烈，自6月開(kāi)始，焦煤價(jià)格快速提升，到10月左右，山西、蒙古、烏海地區(qū)的焦煤含稅到廠約1800元/噸，按照公司還原價(jià)格計(jì)算，2016年配煤降本額遠(yuǎn)高于考核降本額。

4、本發(fā)明方法技術(shù)小結(jié)。

1）2015年10月的c高爐工業(yè)試驗(yàn)成功。其中利用系數(shù)、焦比、燃耗等各項(xiàng)指標(biāo)較前期相比穩(wěn)定，并且冶煉方式在2016年全年中長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用于a、b高爐的生產(chǎn)，爐況順行，鐵水成本顯著降低；

2）通過(guò)2016年全年低熱態(tài)焦炭的使用，打破了高爐用焦的技術(shù)禁錮，常規(guī)檢測(cè)的低csr焦炭完全可以保證2500m³高爐的穩(wěn)定順行。也印證了常規(guī)焦炭熱態(tài)性能的評(píng)判方法存在誤區(qū)，已不能很好的表征焦炭在高爐內(nèi)的加熱過(guò)程，而在高爐內(nèi)1300℃—1500℃的反應(yīng)溫度條件下來(lái)檢測(cè)八鋼焦炭的cri及csr才具有代表性，更能表征焦炭在高爐內(nèi)的熱態(tài)作用。

3）隨著疆內(nèi)煤配入量的提升，焦炭m40升高，表明艾礦煤及其它疆內(nèi)煤對(duì)冷態(tài)強(qiáng)度的提升比較有利，這是疆內(nèi)煤獨(dú)特的性質(zhì)；

4）隨著csr的降低，2500m³高爐對(duì)m40的要求提高，從2016年高爐生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，m40≥89%是高爐順行最基礎(chǔ)、最低的質(zhì)量要求。

5）2016年艾礦煤完全被使用，突破了長(zhǎng)期艾礦煤不能高比例使用、1890煤限產(chǎn)的困局，全年配煤成本總計(jì)降低21289.4萬(wàn)元，為八鋼企業(yè)的扭虧增盈奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

本發(fā)明方法，有效打破了技術(shù)常規(guī)、突破了技術(shù)禁錮，提高了低熱態(tài)、低成本煉焦用煤的使用量，降低焦炭成本，以提高鋼鐵企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力及經(jīng)濟(jì)效益，并且將在鋼鐵企業(yè)中得到廣泛重視，實(shí)際意義非凡。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述

圖1為本發(fā)明焦炭csr圖；

圖2為本發(fā)明焦炭m40圖；

圖3為本發(fā)明焦炭平均粒度圖。

具體實(shí)施方式

一種用高比例低熱態(tài)煤煉制大型高爐焦炭的生產(chǎn)工藝，包括如下操作步驟：

a、保持高爐富氧率為5%，保持高爐入爐鼓風(fēng)量為4600nm³/min，維持高爐產(chǎn)量5150t不變，調(diào)整爐腹煤氣量，使其數(shù)值比2500m³高爐的正常爐況時(shí)的爐腹煤氣量低300nm³/min；

b、縮小風(fēng)口面積，使其比正常高爐操作風(fēng)口面積小0.015m²--0.02m²，保證風(fēng)速在265m/s左右，鼓風(fēng)動(dòng)能在11000kg·m/s左右；

c、維持適宜的風(fēng)口理論燃燒溫度2180—2230℃，保持風(fēng)溫至1130--1170℃，提高濕分20—30g/t；

d、提高煤比至150kg/t，焦比維持不變，提高燃料比至565kg/t，保證合適的煤氣量，爐頂溫度不低于120℃；

e、調(diào)整布料制度和礦批重，布料模式，礦批62t-64t，根據(jù)頂溫，同比例調(diào)整礦焦批重，保證高爐中心和高爐邊緣兩道煤氣流；

操冶制度的制定：

a、爐腹煤氣量不得小于5900m³/h；

b、爐溫調(diào)劑順序：增熱：加煤—加濕--風(fēng)溫—焦炭；減熱：加濕—風(fēng)溫--減煤—焦炭；鐵水溫度pt至少為1500℃；

c、頂溫控制：若兩個(gè)5批料時(shí)間超過(guò)2500m³高爐正常爐況時(shí)的規(guī)定料速，頂溫下行，則減氧1000m³/h-2000m³/h，在頂溫的控制上動(dòng)作要有提前量，即頂溫控制在120-150℃，連續(xù)兩個(gè)小時(shí)頂溫平均值下降超過(guò)20℃，略微控制料速，減氧1000m³/h-2000m³/h；

d、保證cct1/cct2溫度在470℃/350℃，加強(qiáng)中心氣流，其調(diào)劑順序：料線--布料模式，料線調(diào)整0.1—0.2m，若四個(gè)小時(shí)氣流未發(fā)生大的變化，調(diào)整布料模式，在檔位上調(diào)整布料圈數(shù)0.5—1圈；

e、保證tf值≤2250℃。