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西山焦化焦爐配煤技術研究

文檔作者：張竹英文檔來源：西山煤電(集團)有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月08日
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西山焦化焦爐配煤技術研究
張 竹 英
(西山煤電(集團)有限責任公司質量管理處，山西太原030053)
摘 要：針對西山焦化焦爐配煤中存在的問題， 用200 kg實驗焦爐系統(tǒng)研究了7．63 m 焦爐開爐方
案的設計和生產配煤方案，并對煉焦煤資源的開發(fā)及石油焦的應用等方面進行了探討，指出在配煤
中使用一定量的石油焦有利于提升焦炭的質量。
關鍵詞： 焦炭； 焦爐；灰分；硫分；配煤技術
中圖分類號：TQ52 文獻標志碼：A 文章編號：1007—7677(2014)04—0034—04
Research on the coal blending technology of Xishan coke oven
ZHA NG Zhu—ying
(Quality Management Department，Xishan Coal~Power(Group)Co．，Ltd，Taiyuan 030053，China)
Abstract： Regarding to the problem s existing in the coal blending technology of Xishan coke oven， this paper researched the
design of opening scheme of 7．63 m coke oven and coal blending and production plan using 200 kg experim ental coke oven system ，
moreover，the development of coking coal resources and application of petrol coke were discussed，and it was indicated that using
a certain amount of petrol coke was good for im proving the quality of coke．
Key words： coke；coke oven；ash； sulfur； coal blending technology
唐山首鋼京唐西山焦化有限責任公司(以下簡
稱西山焦化)的7．63 m焦爐，僅次于德國于2003
年投產的炭化室高度為8．3 1TI、寬0．6 m及單炭化
室容量為93 113-．。的特大型焦炭爐，可為當前國內的
5 500 m。高爐提供所需焦炭。但由于該焦爐屬于
國內新引進的新型焦爐，其炭化室的高度與寬度均
遠遠大于國內現(xiàn)有的焦爐，而國內對其煉焦配煤特
點方面缺乏系統(tǒng)研究，雖其它國家已使用過該爐
型，但因不同國家的煉焦煤炭資源情況差別較大，
故目前基本上無現(xiàn)成的經驗可供參考。武鋼、馬鋼、
太鋼等均可利用其它爐型進行研究，而西山焦化不
具備該條件，為此通過200 kg焦爐實驗系統(tǒng)研究并
提出了7．63 1TI焦爐具體開爐和生產方案，并在生產
中得到成功應用。為調節(jié)焦炭塊度、灰分和硫分，
降低入爐煤成本，新開發(fā)的新西蘭煤、石油焦成為
長期使用的主要資源，使用量均達到20萬t／a，并
首次使用了弱黏結煤資源，既為生產優(yōu)質焦炭提供
了有力保障，又為行業(yè)提供了成功的范例。
1 開爐方案的研究
1．1 開爐方案的制定
為了保證入爐成本最低、煤料結焦過程中有較
34
好的收縮比，結合公司目前煤質情況，首次使用的
配比中未采用優(yōu)質的焦煤(如屯蘭煤、峰景煤等)，
而采用七臺河焦煤(實際具有1／3焦煤的特點)；采
用的肥煤資源中有1o 的古冶(林西)煤，避免大
量使用結焦性能優(yōu)越的馬(蘭)鎮(zhèn)(城底)煤；采
用了17 的鶴崗1／3焦煤；將原計劃使用的大同煤
臨時改為兗州氣煤。由于開爐方案的使用周期一般
要達到2個月或3個月，因此必須考慮焦炭的強度
和質量，否則只追求高收縮率，配入高揮發(fā)分煤過
多會導致焦炭塊度變小，將會產生大量的不能為高
爐使用的不合格碎焦，需要在焦炭的質量和推焦順
利等方面尋找最佳的平衡。為此，配煤中采用了
15 的優(yōu)質肥煤(馬鎮(zhèn)煤)，采用了較好的北江焦煤
資源28 ，制定了開爐的配煤方案(詳見表1)。
經過對提前備取的配煤(詳見表2)結果分
析，發(fā)現(xiàn)配煤的收縮度x達到30 mm左右，可以
保證爐體安全，同時配煤細度和黏結性能等指標均
能滿足開爐方案的要求。
1．2 開爐生產情況
焦爐自首次裝煤以來，隨著推焦時間的逐步縮
短，焦炭質量指標逐步改善，未出現(xiàn)推焦電流過大
現(xiàn)象，開爐過程非常順利。
第4期 煤質技術 2014年7月
10．90
12．02
12．12
22．43
24．51
23．O6
0．59
0．66
O．7O
29．5
33． O
23．O
12．6
17．O
14．0
85
84
86
86
83
85
表3給出的是西山焦化公司開爐期間的配煤方
案變化情況。期間為了保證焦炭的質量，不斷調整
配煤，主要是調整焦煤、肥煤、1／3焦煤的比例和
結構，在逐步減少兗州氣煤的情況下，逐步增加大
同弱黏煤的比例，確保焦炭灰分和硫分保持逐步降
低的情況下，其強度得到逐步改善。表4為開爐期
間配煤質量的變化情況。
從表4中數(shù)據可看出，隨著配煤結構的調整，
配煤的揮發(fā)分逐漸降低，但其黏結性能、收縮度、
細度及其它指標保持穩(wěn)定，說明在保持焦炭強度的
情況下可維持較好的焦炭收縮，從而確保推焦的順
利進行。
表3 開爐期間配煤方案變化情況 ％
執(zhí)行
時間
肥煤 焦煤 3焦煤 氣煤 弱黏煤 瘦煤
馬鎮(zhèn) 古冶 新西蘭 臨汾 盛大 北江 七臺河 加拿大 唐華 鶴崗 趙城 兗州 大同 古東 俄羅斯
合計
12．17 15 5 15 2O 7 2O 7 5 6 100
從生產實踐可以得出：
(1)隨著配煤結構的不斷調整及焦炭質量的灰
分和硫分不斷下降，焦炭的冷態(tài)耐磨強度、熱態(tài)強
度等指標逐步改善。
(2)從開爐伊始，推焦電流一直控制在200 A
以下，即使8月份首次開爐期間，由于受設備磨合
等因素的影響，最大值也平均在199．7 A，遠遠小
于設定的400 A的安全限定值。從推焦電流的測試
結果可以看出，開爐配煤方案的設計和實際應用相
當成功。
從生產實踐還可以得出：西山焦化公司高
7．63 m的大型焦爐的開爐方案、投產過程非常順
利。開爐期間，隨著配煤結構的不斷調整，焦炭灰
分和硫分不斷下降，收縮較好，冷態(tài)耐磨強度
M10、熱態(tài)強度等指標逐步改善。平均推焦電流始
終低于200 A?？傊?，配煤結構的調整不僅可保證
35
K K
5 7 5
5 5 5
6 7 m 7
6 6
加 5
7 6 0 7
1 1 2 1
m 5 5
8 4 O O
2 2 2 2
8 2 7 6
1 2 1 1
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第4期 煤質技術 2014年7月
所產焦炭的質量，同時保證爐體的安全及開爐的順
利操作。即實現(xiàn)了在7．63 m焦爐上長期使用弱黏
煤資源開爐和煉焦配煤的操作。
2 煉焦配煤資源開發(fā)的研究
西山焦化公司自投產以來，高爐對焦炭灰分、
硫分指標要求都較低，而國內煉焦煤資源的灰分和
硫分普遍較高，難以達到要求，為此需采用降灰、
降硫的煤種。但一般煤種不可能同時具有低灰、低
硫和結焦性能較好的特點，故需考慮不同資源的配
合以充分發(fā)揮其優(yōu)點?；谇捌诘南到y(tǒng)研究工作，
可認為新西蘭煤是低灰的優(yōu)質1／／3焦煤資源，但由
于其硫分較高，對焦炭的硫分影響較大。為了平衡
新西蘭煤對焦炭硫分的不利影響，又引入了灰分中
等但是硫分很低的俄羅斯K9瘦煤(以下簡稱K9
煤，其指標詳見表5)。
表5 新西蘭煤和K9煤的指標情況
西山焦化在使用新西蘭煤以前，雖然一直使用
大同、兗州等低灰的煤種，其焦炭的硫分低于
0．65 ，但焦炭的干基灰分卻難以降到原來要求的
目標值11．5 。為此，西山焦化自2008年12月8
日開始使用新西蘭煤，并配合其它如充州低灰煤種
等煤，發(fā)現(xiàn)焦炭的灰分開始較怏降低。由表5可知
新西蘭煤與K9煤共用的時間段里，焦炭的灰分和
硫分指標相當好，在該段時間里焦炭的強度、灰
分、硫分等各項指標均達到了設計的最佳范圍。
但隨著K9煤價格持續(xù)走高，西山焦化高爐對
焦炭指標要求相對放寬，K9煤停用致使新西蘭煤
的配用量也受到相應的影響，造成焦炭硫分隨之升
高，從而證明了開始設計的新西蘭煤和K9煤配套
引進的方案對焦炭灰分、硫分和強度等指標全面穩(wěn)
定的重要作用。由于對神木和石油焦的繼續(xù)開發(fā)，
并重視繼續(xù)與新西蘭煤配套應用于降低焦炭灰分和
硫分的生產實踐，西山焦化才得以保證了降低焦炭
灰分、穩(wěn)定硫分的目標。
綜上生產實踐證明，與同時使用新西蘭煤和
K9煤時的焦炭質量情況相比，只有2種煤同時配
合使用才能達到7．63 m焦爐焦炭的灰分和硫分均
優(yōu)的目標。
3 降低煉焦配煤成本方案的研究
自投產以來，降低配煤、煉焦成本，降低焦炭
的灰分和硫分成為主要目標，為此，結合首鋼長期
以來對弱黏結煤應用于煉焦的經驗和研究成果，在
西山焦化的7．63 m焦爐上應用了弱黏結大同煤和
神木煤。
36
3．1 弱黏結煤的配用情況
7．63 m 焦爐使用弱黏結煤資源(配比在
2 ～5％)，為公司降低了生產成本，另外，該煤
的使用還有效保證了7．63 m焦爐開爐期間焦炭的
收縮度，降低了損壞爐體的風險。最后由后續(xù)開發(fā)
的兗州氣煤資源替代，原因在于西山焦化公司為濱
海鋼鐵公司，兗州氣煤通過海運到廠，總體采購價
格較低，而大同弱黏煤資源是火車運輸，總體采購
價格較高，導致此2種煤在西山焦化公司的進廠價
格順序較其它大多數(shù)廠礦出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象，所以開始
使用兗州氣煤替代大同弱黏煤資源。
進入2011年3月，出于新的降低配煤成本和
降低焦炭灰分、硫分的現(xiàn)實需要，基于前期的研究
工作，在西山焦化公司又開發(fā)使用了7個月神木煤
資源，后來由于新開發(fā)的石油焦的穩(wěn)定應用，加之
神木煤的供應不穩(wěn)定，所以神木煤資源的應用宣告
停止。
3．2 焦炭質量情況
在使用大同弱黏煤資源的過程中，從焦炭質量
變化情況可以發(fā)現(xiàn)，在配套使用大同煤、新西蘭煤
和其它煤種的同時，對于降低焦炭的灰分起到了較
為顯著的作用，但是由于受其結焦性能的影響，其
用量難以繼續(xù)增加，進一步降低灰分由新西蘭煤來
替代。另外從生產報表中可以看出，使用神木煤前
后，焦炭的指標變化較小，但是由于該煤的價格非
常低，所以其降低配煤成本的優(yōu)勢顯而易見。
3．3 小 結
在西山焦化7．63 m焦爐的開爐和正式生產中
均成功使用了大同煤和神木煤等弱黏結性煤，雖然
第4期 煤質技術 2014年7月
最后由于神木資源供應的不穩(wěn)定及大同煤由于京唐
地理位置造成的與充州氣煤資源的價格倒掛而終
止，但是在西山焦化7．63 m 焦爐上成功使用此2
種煤本身對于焦化行業(yè)的同行們具有重要的啟示作
用。即使在大型的7．63 m焦爐上，依然可以使用
一般不用于煉焦的弱黏結煤資源而煉制出合格的焦
炭，并且節(jié)約的配煤成本每年約1 204．95萬元。
對于擴大該型焦爐可用的煉焦煤資源的種類、降低
配煤成本以實現(xiàn)煉焦煤資源的可持續(xù)發(fā)展具有重要
意義。
4 石油焦的應用
西山焦化公司目前的焦炭強度較好，但盡管其
焦炭質量在一段時間內灰分基本上穩(wěn)定在12．4
左右，硫分穩(wěn)定在0．8 以下，國內煉焦煤資源灰
分和硫分持續(xù)上升的趨勢仍導致西山焦化焦炭灰分
和硫分持續(xù)上升的壓力。因此，為了逐步穩(wěn)定或進
一步改進焦炭的灰分和硫分，公司提出使用石油焦
以進一步降低焦炭灰分和硫分及增加焦炭強度的整
體設想并付諸實施。
4．1 西山焦化使用石油焦的整體情況
西山焦化公司使用的石油焦質量規(guī)格具體如
下：干基灰分、干燥無灰基揮發(fā)分及干基一硫含量
分別為0．61 ，13．26％ ，0．61 ，而其x，Y及
G值分別為15．0 mm，0 mm 及2。工藝性質接近
瘦煤，在煉焦配煤中作瘦化劑使用，使用比例長期
穩(wěn)定在3 ～4 ，個別情況下高達5 ～6 。采
用石油焦后發(fā)現(xiàn)焦炭灰分下降0．29 ，硫分基本
持平，冷強度穩(wěn)定，熱性能明顯改善(反應性降低
1．58 ，反應后強度上升2．3 )；粒度大于
60 mm焦炭占比有所下降，小于60 mm 焦炭占比
有所上升，平均塊度下降1．5 mm。
4．2 石油焦對焦炭質量的作用
西山焦化公司的生產實踐表明，在配煤中使用
一定量的石油焦，對于焦炭的質量有積極作用，主
要表現(xiàn)在以下3個方面：① 可降低焦炭的灰分，
即抵消其它煤種灰分上升帶來的焦炭灰分上升的作
用，而硫分基本持平。② 可改善焦炭的熱態(tài)強度，
抗碎強度不變，反應性降低，反應后強度提高，有
利于高爐生產。③ 使用石油焦每年節(jié)約配煤成本5
290．13萬元。
5 結 語
適應5 500 m。大型高爐要求的7．63 m焦爐
配煤技術研究項目，從所取得的研究成果及實際應
用效果來看，其具有非常好的應用前景。
用200 kg實驗焦爐系統(tǒng)研究7．63 m焦爐開爐
方案的設計和生產配煤方案，制定并提供了操作性
強的指標。其與已有的4．3 m 焦爐開爐方案相比
較，可節(jié)省大量的人力和物力，僅依靠實驗焦爐制
定的配煤方案開爐，為國內同行業(yè)提供可借鑒的經
驗。7．63 m焦爐開爐方案和正常生產配煤的指標
范圍值可作為焦化行業(yè)內研究和制定7．63 m 焦爐
配煤方案的參考。弱黏結煤資源和石油焦在
7．63 m焦爐煉焦生產中成功使用的經驗同樣也可
為國內外7．63 m焦爐的配煤工作提供一定的借
鑒。
作者簡介：張竹莢(1974)，女，山西忻州人，工程師，目前
在西山煤電(集團)有限責任公司從事焦化管理研究工作。
(收稿日期：2014—04～O1)
(上接第28頁)
環(huán)境污染在目前的經濟發(fā)展過程中越來越得到
社會上的廣泛重視，在分析測試中產生的廢氣、廢
液和廢渣污染也不可忽視。由于實驗室產生的廢
氣、廢液和廢渣種類繁多，各種污染的處理方法不
一
， 因此在測試過程中應當重視試劑的合理化用量
以減少環(huán)境污染。
參考文獻：
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GB／T215—2003．煤中各種形態(tài)硫的測定方法Es；．
作者簡介：井德剛(1985)，男，安徽宿州人，助理工程師
目前從事煤質檢測技術研究工作。
(收稿日期：2013—12—17)
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