降低炼焦配煤成本新方法

唐山中润降低炼焦配煤成本新方法一、炼焦配煤的背景： 唐山中润煤化工有限公司是由开滦能源化工股份有限公司控股的股份制公司，是开滦 集团依托资源优势，加快企业转型步伐，实现煤基产业链延伸的重要建设项目，公司坐落在 风景秀美、交通便利的唐山市海港开发区，南邻港口、滨海大道可直通曹妃甸，东接唐港高 速、沿海高速，良好的区位优势为发展煤化工产业奠定了得天独厚的基础。公司占地面积 2400多亩，总投资35 亿元，建设经营的工程项目包括：年生产能力为220 万吨的焦化项目、 20 万吨甲醇和10 万吨苯加氢项目，主要产品有焦炭、甲醇、粗苯、硫酸铵、焦油、纯苯、 甲苯、二甲苯等。唐山中润是开滦集团的下属公司，开滦集团年产煤炭产量约7000 万吨，是国内产煤大 户，唐山中润利用开滦自己产煤优势，解决了配煤中必须的肥煤、部分焦煤、部分1/3 焦煤 的用量，占总配煤量的约35%，不但消耗了自己的资源，而且大大降低了运费，为唐山中 润降低配煤成本提供了便利条件；唐山中润坐落在唐山海港开发区，利用码头优势，采购部 分进口煤，唐山中润离码头仅3KM,有很大的区域优势，为进一步降低配煤成本提供了便 利条件；唐山中润南临滨海大道，可直通曹妃甸，东临唐港高速、沿海高速，与全国的高速 联通，交通条件非常便利，唐山中润采购国内部分炼焦煤很便利；唐山中润厂内铁路与海港 开发区滦港铁路联网，完成了约50%的火运来煤，降低了配煤成本；正是由于唐山中润存 在如此多的便利条件，为唐山中润本次调整配煤结构提供了必要的条件，使得唐山中润配煤 优化得到了实现。二、常见的降低配煤成本的方法及我公司采取的新的配煤方法 常见的降低配煤成本的方法较多，主要有以下几个方面：1.充分利用本地区资源，做到运输合理，尽可能缩短运输距离。2.在保证焦炭质量的前提下，尽量少用焦煤等优质煤，多 用气煤和弱粘结性煤。3.配入焦粉及焦油渣等废料。这些环节能够在一定程度上降低配煤成 本，但往往会影响到焦炭的质量，得不偿失，经过多年的探索，我公司也一直在摸索降低配 煤成本的方法，以上很多方法都用过，但最终没有得出科学合理的优质配合煤。鉴于此，我 公司尝试采取了用较少量的特种煤，然后配入一定比例的廉价煤，最终取得了成功，尽管目 前仍处于摸索阶段，但就目前看，已经大大降低了配煤的成本，而且焦炭质量得到了保障， 但存在较小的波动，我们会进一步试验摸索，探索出一条新的配煤之路。三、炼焦配煤的优点1、可以根据自身的区域优势，选择自己所需要的煤种，尽量较大量的利用周边煤种， 可大大降低来煤的运费，节约配煤成本。我公司不但占有交通便利、比邻码头的优势，而且 自己产煤，为我公司建造焦化厂提供了极其便利的条件。2、充分利用各种煤的长处和短处，合理利用资源，不局限于某种煤，可替代煤种增多 一定程度上提高了配合煤的质量和成本。3、减少了优质炼焦煤的使用量，扩大了炼焦用煤的范围。炼焦用煤的指标1、水分（Mt）煤炭中的水占煤炭总量的百分比，水分过大会增加运输成本，在炼焦过 程中，水分应控制在810，水分过大，不仅会导致煤料容易堵仓，而且会增大煤气用量， 增加炼焦时间，造成炼焦成本增加，降低焦炭的产量，水分过小，会导致运煤通道灰尘过大, 影响工人的操作环境。2、灰分（Ad）煤炭中的灰分会全部转化到焦炭中去，所以灰分在炼焦过程中没有任何 用途，故配合煤的灰分越低越好。灰分会影响焦炭的成焦，灰分过高,将直接影响煤的粘结 性，炼出的焦炭的强度会受到较大影响，同时，由于灰分在炼焦过程中各个方向的应力不同, 导致焦炭出现较多横裂纹，进而影响焦炭的块度。所以在配煤过程中控制好配合煤的灰分很 关键。3、挥发分（Vdaf）是煤炭中有机物和部分矿物质热解挥发出来的产物所占煤炭总重的 百分比，挥发分不能成焦，但挥发分的高低直接影响煤气的产量，进而影响化产品的产率。 挥发分越高，焦炭的产量将越低，焦化厂如果主产品是焦炭，则应适当控制挥发分，一般在 28.5左右，如果是以生产煤气或者化产品为主，则应适当增加挥发分，但挥发分过大，将增 加炭化室的膨胀压力。我公司是以生产焦炭为主，故一般要求挥发分不大于29。4、硫分（St）包括有机硫和无机硫，由于配合煤中约65%的硫分会转化到焦炭中，硫 分过高，对高炉影响较大，增加铁中的硫分，所以控制好硫分，将影响到焦炭的价格，我公 司焦炭硫分一般控制在0.75以内。5、粘结指数（G）就是煤炭粘结能力的表现，肥煤粘结指数较高，粘结指数越高的炼 焦煤，结焦性能越好，在配煤过程中，一般靠肥煤拉动配合煤的粘结指数，我公司一般控制 在85左右。6、胶质层最大厚度（Y）是指煤料加热后，形成的胶质体的上下层差的最大值，一般 Y越大，焦炭质量越好，所以该指标对焦炭质量影响较大，Y与G是衡量焦炭成焦和成半 焦的能力，对炼焦影响较大，故在配煤过程中必须优先考虑G值和Y值。炼焦煤的分类一般分为气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、1/3 焦煤一、气煤：气煤不粘结或具有很小的粘结性，不结焦，一般灰分和硫分较低，用于调节配合煤的 灰分和硫分，挥发分较高，如果配合煤挥发分较低，一般配入较多气煤，以调节挥发 分至合适指标。 气煤一般价格便宜，由于挥发分较高，对于独立焦化厂来说，会直接影 响焦炭的产率，故我公司不能大量使用，只能用来调节配合煤的挥发分，降低成本，尽量多 的配入气煤，能够较大幅度的降低配煤成本。二、肥煤黏结性极强的烟煤。是炼焦用煤的必须的煤种。肥煤一般胶质层较厚，粘结性强，挥发分偏高，加热时产生大量胶质体，炼焦熔融性好，耐磨性大。用肥煤炼出的焦炭气孔率高，横裂纹多，易碎，故不能单独成焦。肥煤的粘结力很强，能与粘结 力较弱的煤搭配后配出优质配合煤，是炼焦配合煤中的重要组分，配入肥煤可使配合 煤粘结性良好，从而提高焦炭的耐磨强度，并为配加黏结性较差的煤提供了较大空间。 开滦生产优质肥煤，故我公司较大量的使用肥煤，对提高焦炭质量有很大的帮助，同时稍 微多用肥煤，能够在很大程度上配入比较廉价煤种，从而控制焦炭成本。三、焦煤焦煤的结焦性好，能够单独炼焦，优质焦煤单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎 强度高的焦炭，其耐磨性也好，在炼焦配合煤中焦煤可以起到焦炭骨架和缓和收缩应 力的作用，从而提高焦炭机械强度，是炼焦用煤中最重要的组分，从某种意义上讲， 配煤的最终目的就是配合出优质焦煤进行炼焦。四、1/3焦煤1/3 焦煤是新煤种，它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤，是介于焦煤、肥煤、 气煤三者之间的过渡煤，不能单独炼焦，配入适当的该煤种，能在一定程度上减少其 他煤种的用量，对降低成本和扩大炼焦煤资源有较高的进步意义。五、瘦煤瘦煤最大得特点是低挥发分，粘结性中等。常用于配煤炼焦作为瘦化剂，在炼焦配合煤中，瘦煤可以起到骨架和缓和收缩应力，从而增大焦炭块度的作用，它能够提高 焦炭的块度，减少焦炭的裂纹。以上是五种常用炼焦煤的种类，充分了解他们的特点和作用，充分利用炼焦配煤， 对降低炼焦配煤成本有积极的指导作用。配煤基础1、不能使用对焦炭质量有负面影响的煤种，一旦使用了影响焦炭反应性和反应 后强度的煤种，将很难调节，可以使用对反应性和反应后强度没加强的煤种，决 不能使用降低焦炭反应性和反应后强度的煤种。2、配合煤的灰分全部转入焦炭中，硫分约 65%转入焦炭中，故配合煤的灰分和 硫分直接决定焦炭的灰分和硫分，该 2种指标不能通过目前的炼焦手段解决。3、焦炭的反应性和反应后强度对高炉炼铁有较大的影响，进一步提高焦炭的反 应性和反应后强度，将对焦炭的销路有较大的影响，所以应该积极提高焦炭的反 应性和反应后强度。4、配合煤的细度一般在 70 左右堆密度较大，即细度 70，能较大限度的增大单炉 装煤量，进而提高焦炭的产量，但细度过低会影响焦炭的强度。炼焦配煤工艺流程图卸煤f储煤f取煤f配煤f粉碎f煤塔f装炉f炼焦f推焦f干熄焦f运焦f 焦场f出厂I出厂 卸煤，一般包括汽车来煤和火车来煤的落卸，落卸后通过皮带系统运至储煤场待 用，根据配煤比取用合适煤种进入配煤槽待配煤，通过自动配煤系统开始配煤，经过 粉碎机粉碎后进入煤塔，粉碎后细度一般在 7075 ，用装煤车自煤塔取料装入焦炉炭 化室，干馏，焦炭成熟后由推焦车将炉内焦炭推出，进入干熄炉或熄焦塔进行熄焦， 通过皮带系统运至焦场存放或者装车直接外运，完成整个炼焦过程。焦炭指标分析我公司是独立焦化厂，为了效益最大化，在以焦化为主的模式下，投资建成了甲醇、 苯加氢、焦油精制等项目，对化产品进行深加工，实现了循环经济的顺利运转。开滦是百年 老矿，以出产煤炭为主，故我单位以开滦煤炭为基础煤，实现配煤。配煤成本控制主要表现 在以下几个方面：一是充分利用本地煤种，这样可以降低运费，以实现配煤的成本控制，运 费在煤价中占有较重的比例，如果是远程运来的汽运煤炭，较本地运费，吨煤差距要超过 10 倍以上，所以各大焦化厂因地制宜，充分利用本地资源。二是多利用便宜煤，合理利用 配比，在不影响焦炭质量的前提下，尽量降低配煤成本。目前我公司生产焦炭指标基本控制 在 Ad13.5, St0.75, CSR三65。本论文主要从适当增加便宜的煤种，然后加入3%的特质煤，生成优质的配合煤，生产 出满足市场需求的优质焦炭。特质煤价格约3000元,在原来的配比的基础上,加入15%的 便宜煤种,这样此2 种煤所占的比例约18%,也就是说可以少配入18%优质煤种,便宜煤 价格我公司购入价格约1300,如此计算,吨煤成本约90+195=285元,而我公司以前配煤均 成本为1650元/吨*18%=297元,故吨煤配煤成本降低约12元,故吨焦成本降低约15.6元, 按照我公司生产规模220万吨焦炭计算,单纯配煤成本降低约3420万元,本文下面详细阐 述我公司如何实现这种新的配煤方法并取得了实效性的成功的。首先是两组数据的对比：配煤指标：（成本1650元/吨）（20 1 1年8月份某天数据）槽号煤种MtAdVdafSt比例1外购主焦煤8.0011.6026.600.800.412局内主焦12.5011.4025.500.940.183局内肥煤11.7010.8633.771.090.104进口主焦12.008.0224.890.500.085气煤10.006.6731.970.530.086局内1/3焦7.3010.2935.590.570.107进口气煤9.505.5943.471.260.05平均9.6710.3829.150.811.00对应焦炭指标MtAdVdafStFCadM40M10CRICSR40-25250.1013.541.460.7385.0787.206.7023.4366.1026.704.80调整配煤结构后配煤指标：（1638元/吨）（2012年 2月份某天数据）槽号煤种MtAdVdafSt比例1外购主焦煤8.0011.3627.040.820.222局内主焦12.5011.4025.500.940.113局内肥煤11.7013.9532.871.110.084进口主焦12.008.7621.520.480.135气煤10.008.3038.090.410.096局内1/3焦7.3010.2935.590.570.147廉价煤12.5014.3722.721.760.158进口气煤9.505.5943.470.260.059特质煤0.03平均9.9010.6328. 170.831.00调整配煤结构后对应焦炭指标：MtAdVdafStFCadM40M10CRICSR40-25mmV25mm0.212.901.220.7185.9187.66.723.167.920.53.10.212.981.200.7085.8687.46.823.267.621.23.9焦炭指标的好坏一、外观 好的焦炭，块度大、气孔小、密实、均匀，手掂沉重，如果水分不高，外表面是 呈银灰白色，焦碳块是近似方型或长方形，敲打发出清脆金属声，棱角分明且瓷实，仔细观 察，焦质体主要是由炭组成，而不是灰成分等。二、高炉对焦炭的要求：焦炭是目前国内炼铁的重要原材料，一般高炉冶炼包括块状带、软熔带、滴落带、风 口回旋区，在装炉过程中，焦炭下落受到机械碰撞和磨损，导致焦炭物理性质受到一定程度 的破坏，在炉温800C1000C,开始发生熔融反应，碳化反应，一般在此阶段反应过程不 会过于强烈，对焦炭的质量没有本质的影响。1000C1300C是软熔带，此过程碱金属富 集，在碱金属催化作用下，加上高温热应力，碳溶反应猛烈，焦炭结构遭到较严重的破坏， M10显著下降,块度明显减小，产生大量的碎焦。在滴落带（1350C以上），碳溶反应已经减弱, 对焦炭的主要破坏作用是滴落的液渣和液铁的冲刷。在风口回旋区，焦炭剧烈地回旋,迅速粉 化与燃烧。3.1 要求焦炭有足够的机械强度为保障高炉的稳定顺行，要求入炉焦炭必须有2足够的冷态机械强度 。国内常用的冷态强度指标为M40 和 M10。 M40 为冷态抗裂强度，它对焦块从高炉料钟落下到料柱上面和落下后再 承受下批原料落下时的冲击，以及焦块在块状带阶段承受的压力具有一定3的模拟性 。焦炭中的细小裂纹是应力集中区，焦炭受到各种因素破坏时，首先会使这些裂纹扩展、断裂，焦炭碎裂表面积增大，进一步加速劣化进程。焦炭的冷 态强度可以在一定程度上反映焦炭中这些细小裂纹 的多少。如果焦块没有裂纹和结构上的缺陷，经转鼓试验,焦块不会开裂。这样的焦块,经过高炉块状带后 也不会开裂,否则就会开裂成小块焦。此外,块状带下 部,虽然温度已上升,但仍在炼焦终点温度下,热作用 对焦块结构没有明显影响。因此,标志冷态抗裂强度4的 M40 在块状带有一定的模拟性 。 M10 为焦炭的耐磨 强度。测试中磨损源于焦块之间、焦块和鼓壁之间的 磨损。它对焦块处于高炉块状带阶段,焦块与焦块、焦 块与矿石、焦块与炉壁之间,在自上而下移动中的磨 损有良好的模拟性。大量的生产实践数据统计表明3M40每提高1%,高炉利用系数可提高0.04t(/md),综合焦比可降低5.6kg/t;M10每改善 0.1%,高炉利用系3 5数将提高0.025t(/m d),综合焦比将降低3.5kg/t。3.2 要求焦炭有低的 CRI 和高的 CSR焦炭的反应性CRI(CokeReactionlndex)和反应后强度 CSR(CokeStrengthafterReaction)日益成为反映焦炭在高炉内抵抗化学侵蚀、保持炉料骨架作用6-7能力的最重要的指标 。生产实践表明,提高喷吹煤 后维持高炉料柱透气性的主要方法是改善焦炭的热 性质,即降低焦炭反应性、相应提高反应后强度。高炉中焦炭强度随碳溶损失的增加而下降。实验表明,当焦炭的碳溶损失在 20%以下时,焦炭强度下降还不太明显,但碳溶损失超过 20%后,则焦炭强8度急剧恶化 。大量喷吹煤粉后焦炭在炉身下部的碳溶损失约 20% 40%,造成焦炭的劣化现象更严重。提高高炉喷煤后,焦炭在高炉中停留时间延长,碱吸附量增加,这使得焦炭与CO2的反应提前,焦炭受CO2 和碱的双重作用使气孔增大,气壁变薄,强度进一步下降。生产实践证明,焦炭的反应性(CRI)和反应后强度(CSR)对高炉的操作有重大影响,CSR每提高1%,焦比降低0.41.5kg/t，产量增加0.6%左右。Mt%全水；Ad%灰分、Vdaf%挥发份、Fed% 固定碳、St%全硫(空气干燥基)、 通过以上表格可以看出，调整配煤结构后，仍然可以炼焦制得符合我公司周边厂矿需要的焦 炭的指标，而且降低了配煤的成本，从而为企业带来相当可观的收益，我们正在逐步完善调 节配煤结构后的配煤技术，经过几个月的实践，取得了不小的成绩，但是也存在一定的问题， 例如焦炭质量有时候不是很稳定，我们就及时调节配比，以完成公司所需要的最接近的指标， 以完成公司下达的生产任务。