摘要   本文介绍了济钢焦化厂通过系统优化配煤炼焦工艺流程，改善焦炭质量方面所做的一些工作。主要是把焦炭质量的控制看成是一项系统工程，通过对这一系统工程上的每个环节，如进厂煤的化验、煤场堆取、煤质研配、炼焦控制、熄焦控制等采取先进的工艺、技术措施进行系统优化，达到改善焦炭质量的目的。

关键词  系统优化  焦炭质量

1  前言

     济南钢铁集团总公司焦化厂(简称济钢焦化厂)共有7座焦炉，具有年产270万吨冶金焦炭的能力，年耗炼焦煤360万吨。由于受煤炭市场和资源等因素变化的影响，进厂煤优劣混杂，经常有新矿点的煤进厂，矿点和质量变化比以前更为频繁，质量参差不齐，影响了焦炭质量的稳定；同时，随着济钢3座1750M3高炉的相继投产及其利用系数的不断提高，高炉对焦炭质量的要求日益提升。在这种情况下，如何使焦炭质量达到一个良好的水平并保持稳定，是配煤炼焦工作的一个亟需解决的难点问题。

     济钢焦化厂经过多年的实践探索，认为焦炭质量的稳定提高是一个系统工程，需要对配煤炼焦整个系统的每一个环节进行优化，这些环节主要包括：进厂煤的化验、煤场堆取、配煤过程控制、炼焦控制、熄焦控制等，通过对以上系统各环节采取先进的技术手段进行系统优化，从而达到改善和稳定焦炭质量的目的。

2  系统优化措施

2．1  进厂煤的质最化验优化

    济钢焦化厂炼焦用煤主要来源于山东、山西、安徽、河南及河北五个省，而且每个进厂煤来源地区矿点较多，炼焦用煤质量因地区矿点不同而存在较大差异。即使是同一个矿点的来煤，由于矿井和矿层的不同，煤的结焦性和粘结性也不同。目前，进厂煤混配现象严重，通过测定粘结指数(G)、挥发分(V)来判断煤种的传统方法已无法对来煤煤种进行有效判定，一些质量不符的来煤如按优质煤进行配煤炼焦，必然会导致焦炭质量出现大的波动。

    针对上述问题，我厂自2000年开始应用煤的岩相分析这一研究和评价煤炭性质的重要工具，通过几年来的不断应用研究，已逐步使煤岩分析指标成为济钢焦化厂辨别煤质特别是确认混煤情况的重要手段。通过对进厂煤的镜质组反射率分布图进行分析，发现一些进厂肥煤和焦煤实际质量不符合牌号标准，尽管根据国家规定的炼焦煤分类标准，这些来煤的挥发分(V)、粘结指数(G)都达到了肥煤和焦煤的分类指标。图1为**焦煤，挥发分为24．21%，粘结指数78，符合国标中焦煤的分类指标，但反射率分布图却准确显示出该煤的混洗情况，实际是由气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等4种煤混洗而成。这样的焦煤如在配煤生产中作为主焦煤使用，就会造成配合煤中焦煤含量不足，降低了配合煤的结焦性，从而导致焦炭质量的下降和波动。

2．2煤场堆取

2．2．1来煤分类标准

    济钢焦化厂利用先进的煤岩分析设备、工业分析设备对来煤进行分析，根据其工业分析以及岩相分析结果对进厂煤进行重新评价，建立了自己的进厂煤分类标准，由过去的气、肥、焦、瘦等四大煤种新分类为气煤、1／3焦煤、气肥煤、一类肥煤、二类肥煤、一类焦煤、二类焦煤、三类焦煤、瘦煤、贫瘦煤等十个炼焦煤种，煤种分类标准如下：

    1)气煤：Vdaf=28~37%，G≥80，Rmax在0．6～0．8％之间的占90％以上，图2

    2)1／3焦煤：Vdaf=28~37％，G≥80，Rmax在0．8～0．9％之间的占90％以上，图3

    3)气肥煤：Vdaf>37%，G>85，Y＞25mm，图4

4)一类肥煤：Vdaf>28～37 %，G>85，Y＞25mm，Rmax在0．9～1．2％之间的占90％以上，如图5所示

5)二类肥煤：Vdaf>28～37％，G>85，Y＞25mm，Rmax在0．9～1．2％之间的占70％左右，如图6所示

6)一类焦煤：Vdaf>19~26％，G≥80，Y＜25mm，Rmax在1．2～1．7％之间的占90％以上，如图7所示

7)二类焦煤：Vdaf>19～27％，G≥80，Y≤25mm，Rmax在1．2～1．7％之间的占70 %以上，如图8所示

8)三类焦煤：Vdaf>20～28％，G≥70，Y≤25mm，Rmax在1．2～1．7％之间的占40％以上，图9所示

9)瘦煤：Vdaf>10～20％，G≥20，Rmax在1．7～1．9%之间的占80 %左右，图10

10)贫瘦煤：Vd＞10～20％，G>5~20，Rmax在1．9～2．5 %之间的占80%左右，图1l

2.2.2    来煤质量等级划分

  根据以上来煤分类标准以及来煤的历史质量统计分析数据，又对进厂煤进行了等级划分，如表1:

2．2．3储煤定质管理

    在露天煤场，我们根据来煤质量分类表的划分，按质量相近原则，根据煤场容量，实施煤场定置管理，尽量使性质接近的煤堆放在一起，根据煤场定置区域图，做到进厂煤按质定点堆放和定质、定量、定点取用，杜绝了不同牌号之间煤种的混煤现象。同时，也做到了进厂煤的先来先用，防止部分来煤因过期存放而氧化变质，尤其是克服了进厂新矿点增多、质量变化大等不利因素，保证来煤在煤场进行均匀化作业。

    除了煤场之外，从2005年开始，我们还使用了储配一体的大型室内煤库，优化贮存矿点及矿点配置。自主开发贮煤罐贮量动态监控程序，实现了贮煤罐贮量的动态监控，为整个生产系统的稳定运行提供了良好保证。

2．2．4来煤定时定量取用

    根据煤场库存情况，为确保配煤准确，在保证总公司大配煤结构不变的前提下，特对各配煤盘所取用煤种矿点以及配量进行详细规定，并结合煤场定置管理图执行，尽量保证来煤先来先用，在配煤炼焦生产中保证了优质煤和劣质煤的合理搭配，防止了以往优质煤或劣质煤集中配用造成的配合煤质量大起大落的情况，保证了配合煤结焦性的均一、稳定，从而确保焦炭的高水平稳定。

2．3配煤质量优化控制

2．3．1  配比确定

    利用煤焦试验室的奥亚膨胀度、20kg小焦炉、煤岩、工业分析等设备，先对进厂煤进行工分、煤岩和其它相关分析，寻求各煤种之间的适配性，保证各煤种搭配合理，确定优化配比，然后再进行20kg小焦炉和热态炉的试验，根据焦炭的冷态强度、热态反应性和反应后强度来判断配比是否符合生产需要，确定达到了质量目标要求后，才应用于工业生产。

    这一方法，在济钢焦化厂6m焦炉上得到了充分应用，我厂两座焦炉是在2005年初新投产的，投产初期，焦炭抗碎耐磨强度波动无规律，相邻班差几个百分点，质量控制有失控状态。因为煤源的差异，操作水平的不同，其他厂家的情况也不能照搬。2005年6～9月，我们通过20kg小焦炉试验、岩相检测及焦炭反应性和反应后强度检测等为主要试验手段，进行了70余炉配煤炼焦试验，优化了6m焦炉配煤结构，焦炭质量逐步趋向稳定改善，满足了大容积高炉的需要。

2．3．2  配煤自动化，

    配煤系统全部实现自动配煤和自动校称，大大提高了配煤准确率，从而为配煤质量的稳定提供了强大支持。

2．3．3气流干燥与选择破碎工艺

    煤的粘结性不仅取决于煤化度和煤岩组成，也因煤颗粒的大小以及整体煤料的粒度分布而异，济钢焦化厂自主研发利用烟道废气调湿与选择粉碎工艺技术，既调节配合煤水分，也可调节各煤种的粒度和粒度分布，使之达到较佳状态，从而达到改善焦炭质量的目的。目前，该项技术正在实施之中。

2．4焦炉操作优化

2．4．1  实施焦炉推焦大循环管理

    通过实施推焦大循环，提高了焦炉操作系数，使结焦时间最大限度地保持了稳定，从而为保证焦炭质量稳定和提高创造了有利的条件。而且，由于焦炉生产操的稳定，每天可多产2～5炉焦炭。

2．4．2焦炉加热优化串级控制

    通过在焦炉实施应用“二前馈二反馈一监控”相结合的优化串级调控技术，安定系数达到特等炉水平，节能降耗，系统操作方便，减少了劳动强度，改善了操作条件，达到了稳定炉况、稳定焦炭质量的目的。

2．4．3  焦炉集气管压力模糊控制

    由于焦炉集气管压力受多种因素影响，具有时变、非线性、强耦合等特点，造成集气管压力难以稳定，导致焦炉跑烟冒火或负压运行等恶劣工况，造成多方危害。焦炉集气管压力控制是一个复杂的控制工程，应用模糊控制理论，结合煤气流体特性，有效解决了多座焦炉间煤气压力强烈的耦合震荡问题；采用集中测控方式，将焦炉煤气发生系统、鼓冷系统、鼓风机后诸环节的变化作为一个整体进行智能分析和控制。本技术成功解决了焦化厂焦炉集气管压力波动频繁，影响环境及焦炉寿命等技术难题，为稳定炉况、稳定焦炭质量提供了支持。  

2．4．4  自动推焦记录

    通过在焦炉系统安装自动推焦记录系统，有效控制了焦炉操作的稳定性，严格标准化操作，按土5分钟出焦，避免了以前经常出现的提前推焦现象，从而保证焦炭成熟均匀。

2．5熄焦方式优化

    济钢焦化厂自1999年成功实现干熄焦技术国产化应用后，2006年又建成投产了150t／h的干熄焦装置，目前正在建设处理能力为l00t／h的干熄焦装置，待其投产后，焦炭将全部实现干熄。由于焦炭在于熄炉中缓慢冷却，避免了湿熄的剧冷作用，也不发生湿熄过程中的水煤气反应，且因料层的相对运动而起到整粒作用，焦炭在预存室中保温相当于在焦炉中的焖炉，进一步提高焦炭成熟度，使其结构致密化，使焦炭冷热态强度均有明显的提高。以下是济钢6m焦炉应用干熄焦技术前后焦炭质量数据变化对比：

    干法熄焦与湿法熄焦相比，焦炭质量明显提高。据济钢焦化厂的生产实践，在同样的生产条件下，干焦与湿焦相比，M40改善4％左右，M10改善0．5～1％，反应性CRI和反应后强度CSR改善4～5％左右。

3     结语

    通过济钢焦化厂近几年的实践证明，以上措施对提高焦炭质量具有明显效果，在焦化行业具有较强的应用价值，具有较大的推广前景。