量熱儀廠家--焦炭的提升方法2

2018-03-27  來自: 華維儀表 瀏覽次數:422
所謂配添加物就是在裝爐煤中配入適量的粘結劑和抗裂劑等非煤添加物,以改善其結焦性的一種煉焦煤準備技術措施。配粘結劑工藝適用于低流動度的弱粘結性煤料,有改善焦炭機械強度和焦炭反應性的功效;配抗裂劑工藝適用于高流動度的高揮發性煤料,可增大焦炭塊度、提高焦炭機械強度、改善焦炭氣孔結構。日本研究含有金屬鐵的焦炭,借助于金屬鐵的催化作用,可以大大提高焦炭的反應性,從而使高爐熱保存帶溫度降低100℃,高爐還原劑比降至300kg/t。 2.2焦爐加工工藝 (1)焦爐大型化 焦爐的大型化,是實現冶金焦生產可持續發展的一條重要途徑。增加炭化室容積,在生產同等規模的焦炭量的情況下,可以大大減少出爐次數,減少陣發性的污染,改善煉焦生產環境;焦爐大型化的本身就能提高焦炭質量,并有利于提高焦爐的自動化水平,降低能耗,適應高爐大型化對焦炭質量及其穩定性的要求;焦爐大型化可以顯著提高勞動生產率,降低生產成本,提高焦化產品的競爭能力。 一般情況下,6m焦爐的焦炭比4.3m焦爐焦炭M40提高1~2個百分點,M10降低0.2個百分點左右。 目前,為滿足各種規模焦化廠的需要,我國已開發出6.98米頂裝焦爐,現正在鞍鋼鲅魚圈、邯鋼、本鋼和攀鋼施工建設。引進的7.63米超大容積焦爐已在兗礦焦化、太鋼和馬鋼投產,并正在武鋼、首鋼京唐和沙鋼設計或施工。我國開發的5.5米搗固焦爐,已在曲靖投產,并在金馬、旭陽、日照、神華二期和寶豐設計施工。中冶焦耐公司開發的世界最高的6.25米搗固焦爐已在唐山佳華設計施工,預計2008年8月投產。 (2)增加焦爐炭化室寬度 增加焦爐炭化室寬度,具有提高裝爐煤散密度,改善焦餅水平收縮,使焦炭的機械強度提高,平均塊度增大,煤源適用范圍廣等優點。我國已將4.3米頂裝焦爐寬度從450mm加大至500mm,在全國已廣泛應用。中冶焦耐公司新開發的6.98米頂裝焦爐,既有爐寬450mm,又有爐寬加大至500mm的。 (3)降低結焦速度或燜爐 降低結焦速度或燜爐都是適當地延長結焦時間。生產實踐表明,對于粘結性較好的煤,適當降低結焦速度,延長結焦時間,可以提高焦炭的機械強度。焦餅成熟后,再經一段燜爐時間,可以使焦炭均勻成熟,粒度均勻化,焦炭質量提高。我國6m焦爐的結焦時間就是基于上述經驗確定的,所生產的焦炭質量得到提高。結焦時間延長1h,M40提高1個百分點。寶鋼焦炭質量如此之好,其中燜爐也起著一定的作用。 2.3焦炭的后處理 (1)干法熄焦(英文縮寫CDQ) 干法熄焦(簡稱干熄焦)是采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的熄焦方法,是一項成熟和先進的工藝,具有節能、提高焦炭質量和環保三大優點。 干熄焦與濕熄焦相比,焦炭的M40提高3~8個百分點,Ml0改善0.3~0.8個百分點,粒度均勻,反應性降低。因此,高爐使用干熄焦炭,可降低高爐焦比,有利于高爐爐況順行和提高高爐的生產能力,對采用富氧噴吹技術的大型高爐效果更加顯著。國際上公認,大型高爐采用干熄焦炭可降低焦比2%,提高高爐生產能力1%;保持同樣焦炭質量,采用于熄焦技術,可降低強粘結性的焦、肥煤配比,有利于保護資源、降低煉焦成本。 由于干熄焦提高焦炭質量給高爐生產帶來可觀收益,和節能帶來可觀收益,所以干熄焦有著很好的投資收益。1×140t/h干熄焦裝置(全部國產化)的經濟效益分析如下所述: 估算總投資15000萬元,1×140t/h干熄焦裝置(每年處理焦炭110萬t)可創效益6940余萬元,噸焦收益達63.09萬元,扣除噸焦綜合成本38.70元,干熄焦凈收益達24.39元/t焦,投產回收期約為7.19年。 正是由于干熄焦具有上述可觀的效益,因此我國大力推廣干熄焦技術。現在我國已投產干熄焦裝置44套,干熄焦炭能力約為3000萬噸。至2008年底,我國運行的干熄焦裝置將達到80套,干熄焦炭能力將達到7800萬噸,位居世界第一位。 (2)新型濕法熄焦 新型濕法熄焦工藝深入剖析濕法熄焦原理,對傳統濕法熄焦的噴灑方式、噴灑量及控制方式加以改進,達到熄后焦炭水分均勻、穩定且低的目的。采用新型濕法熄焦可使焦炭水分穩定在2%~4%之間,比濕法熄焦焦炭水分至少降低2個百分點,焦炭水分每降低1個百分點,高爐焦比可降低1.3%~1.5%。因此,新型濕法熄焦對高爐冶煉穩定操作、降低成本有著顯而易見的效果。目前在世界上比較成熟的新型濕法熄焦工藝有美鋼聯開發的低水分熄焦工藝和德國的穩定熄焦工藝,前者已在我國得到推廣應用,后者也已在中冶焦耐與UHDE公司合作設計的7.63m焦爐中運用。 (3)焦炭整粒 如前所述,采用富氧噴吹技術的高爐對焦炭的強度、粒度均勻性等焦炭質量提出了更高的要求。有著原生裂紋的焦炭其破裂成塊是通過外力作用和焦塊之間的摩擦最后完成的,其完成的深度取決于外界條件的作用。為了穩定焦炭的性能,使焦炭這種磨損破裂過程完成于進入高爐前,必須對熄焦后的焦炭采取整粒工藝措施。 焦炭整粒可以采用切焦工藝,但適當地增加篩運焦系統的皮帶轉運次數和落差高度也能達到較好的整粒效果。 在這里需要指出的是(2)中所述的新型濕法熄焦也具有整粒功能。 (4)噴灑焦炭添加劑 將特殊的焦炭添加劑溶液如硼酸復合劑噴灑到熾熱的焦炭上,可以使處理過的焦炭的反應后強度(CSR)和反應性(CRI)得到顯著改善。例如,昆明鋼鐵股份有限公司在6號高爐(2000m3)進行了工業性試驗,試驗結果表明:噴灑過添加劑的焦炭反應性(CRI)較未噴灑的CRI降低了3.13個百分點,CSR提高了4.72個百分點。日本在DI15150保持在86.2%、CSR保持在71.6的情況下。 噴灑焦炭添加劑之所以能夠改善焦炭的熱性質,主要是由于所噴灑的添加劑在焦炭表面形成一層“保護膜”,既可以降低焦炭的反應性,又可以對焦炭內的堿起屏蔽作用,還可以抵抗堿的侵蝕。 (5)甲烷化學氣相滲透沉積 甲烷在焦炭和炭系物的小孔中進行熱解炭的氣相滲透沉積,能有效地修飾焦炭氣孔,在氣孔中形成一層均勻的熱裂解炭,這種熱裂解炭具有各向異性,抗二氧化碳反應能力強,故可以達到降低焦炭反應性,提高焦炭反應后強度。相關試驗表明,甲烷滲透沉積的焦炭抗CO2反應能力大幅提高,CRI和CSR明顯改善,分別降低約10個百分點和提高約14個百分點。 3提高焦炭質量技術措施的原理分析 如上所述,在焦炭生產的各個環節中,提高焦炭質量的技術措施很多,但按各個技術措施提高焦炭質量的基本原理進行分類不外乎如下四個方面:一、增大裝爐煤的散密度,二、改善煤的性質,三、改進煉焦工藝,四、改進焦炭后處理工藝。下面分別對這些基本原理進行闡述。 3.1通過增大裝爐煤散密度提高焦炭質量 在上述的提高焦炭質量的技術措施中,煤料搗固、型煤壓塊、煤調濕和加高加寬炭化室都是通過增大裝爐煤散密度來實現提高焦炭質量的。 顯而易見,煤料搗固、型煤壓塊、可以提高裝爐煤散密度。而煤調濕通過降低裝爐煤水分、提高裝爐煤的流動性來提高裝爐煤散密度。炭化室加高則裝爐煤的“自由下落”時間延長、動能增加,裝爐煤散密度因而增加,而炭化室加寬則可相對減少炭化室墻對裝爐煤的“邊壁效應”,增加裝爐煤散密度。 那么,增加裝爐煤散密度為什么能夠提高焦炭質量呢?這是由于煉焦過程中,煤顆粒之間發生表面粘結和界面反應。裝爐煤散密度大,則單位容積內熱態煤顆粒之間的接觸點多,熱解液相產物和氣相產物多,膨脹壓力大,這有利于表面粘結和界面反應。所以增大裝爐煤散密度可以改善焦炭氣孔結構,提高焦炭質量。 3.2通過改善配合煤的性質提高焦炭質量 在上述的提高焦炭質量的技術措施中,優化配煤、選擇粉碎和配添加物,都是通過改善配合煤的性質來提高焦炭質量的。 毫無疑問,配合煤的性質是決定焦炭質量的內在因素,而改善配合煤的性質也就是提高焦炭質量的最直接最有效的技術措施。要改善配合煤的性質,就必須依據焦炭質量的目標要求,選擇恰當的配煤指標,而配煤指標的選擇依據于相關的理論研究,例如,運用煤巖學指導煉焦的理論研究,焦炭強度預測的理論研究以及焦炭的宏觀和微觀性質、冷態和熱態強度以及新的成焦理論的研究等。 3.3改善煉焦工藝提高焦炭質量 在上述提高焦炭質量的技術措施中降低結焦速度或燜爐以及干熄焦都是通過改善煉焦工藝來提高焦炭質量的。 顯而易見,選擇合適的結焦速度是確定煉焦工藝的很重要的一個方面,之所以把干熄焦也歸類到改善煉焦工藝之中,是由于干熄焦時焦炭要在干熄爐預存段停留一段時間,這就相當于1000℃(±50℃)的焦炭在干熄爐中“燜”了一段時間,起到了煉焦過程中的“燜爐”的作用。 煤料結焦的熱量是通過兩側爐墻提供的,熱量從兩側傳向炭化室中心。因此,結焦過程是從兩側炭化室墻面開始,逐漸移向炭化室中心的層狀結焦過程。該結焦過程決定了當爐內焦炭達到焦餅成熟標志即其中心溫度達到1000℃(±50℃)時,焦餅內部的溫度場是不均勻的,焦餅寬向(即從炭化室墻面到炭化室墻面)和長向(機焦側方向)的成熟程度也是不一致的,如果在這個時候結束煉焦,則推出炭化室的焦餅的“結焦”時間相對短的部分如焦餅中心或機焦側爐頭部分就可能不成熟、出現生焦。因此,針對這種結焦特性,在焦餅中心溫度達到1000℃(土50℃)時,再設置一段“燜爐”時間,使焦餅的溫度場盡可能達到均勻,使焦炭的機械和物理化學性質發生改變,使可能存在的生焦成熟。這就是焦爐延長結焦時間即燜爐和干熄焦的焦炭在預存室中停留1~1.5h可以提高焦炭質量的基本原理。 3.4通過改善焦炭的后處理工藝提高焦炭質量 在上述提高焦炭質量的技術措施中新型濕法熄焦、焦炭整粒、干熄焦和噴哂焦炭添加劑等都是通過改善焦炭的后處理工藝來提高焦炭質量的。 新型濕法熄焦除了能夠降低焦炭水分外,還因為它采用大水流熄焦,使焦炭處于“沸騰”狀態,因而具有焦炭整粒功能,而焦炭整粒就是使焦炭的潛在缺陷提前釋放,以穩定的粒度進入高爐。 在煉焦煤及煉焦工藝相同的條件下,熄焦方式對焦炭的微孔結構具有明顯的影響。在濕熄焦過程中,熄焦水噴灑在赤熱的紅焦上,焦塊驟然冷卻收縮,使焦炭的內應力驟增,產生大量的裂紋,形成較多的微孔;此外,在濕熄焦過程中,部分水蒸汽與紅焦發生氣化反應,也生成一些微小的孔洞。而干熄焦則不然,它是通過惰性氣體與紅熱焦炭換熱來熄滅焦炭的,焦炭的降溫速度非常緩慢(一般長達約2小時,遠遠大于濕法熄焦的1.5分鐘),因此,焦炭內部因干熄而產生的熱應力非常小,焦炭因此而產生的裂紋和破壞也就非常少。這就是干熄焦提高焦炭質量的原理。對焦炭微孔結構的分析結果表明,干熄焦炭的微孔數量少于濕熄焦炭,而且微孔的平均孔徑也遠遠大于濕熄焦炭。干熄焦炭的總表面積顯著小于濕熄焦炭,是干熄焦改善焦炭熱態性質一降低反應性(CRI)、提高反應后強度(CSR)的主要原因。 此外,干熄焦時,焦炭通過多次倒運以及焦炭在干熄槽中從上而下的運動過程中,焦炭之間相互碰撞和摩擦,相當于受到了充分的機械整粒作用;焦炭在干熄過程中的緩慢冷卻,避免了濕熄過程中焦炭內應力的增加,也就避免了大量微裂紋的產生。這是干熄焦能改善焦炭冷態強度的主要原因。 如前所述,噴灑焦炭添加劑、甲烷化學氣相滲透沉積是直接改善焦炭熱性質的手段。當然,這兩項措施尚處于研究階段,還有待于進一步試驗和生產實踐。 4結束語 在煉焦生產中,自覺運用提高焦炭質量的基本原理,積極開發并廣泛采用提高焦炭質量的技術措施,為高爐生產提供更多的質量優良的焦炭,將會給煉鐵生產帶來巨大的經濟效益,對于提高冶金生產在國際上的競爭力具有重大的戰略意義

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