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西山焦化焦炉配煤技术研究

文档作者：张竹英文档来源：西山煤电(集团)有限责任公司		点击数：	更新时间： 2021年08月08日
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西山焦化焦炉配煤技术研究
张 竹 英
(西山煤电(集团)有限责任公司质量管理处，山西太原030053)
摘 要：针对西山焦化焦炉配煤中存在的问题， 用200 kg实验焦炉系统研究了7．63 m 焦炉开炉方
案的设计和生产配煤方案，并对炼焦煤资源的开发及石油焦的应用等方面进行了探讨，指出在配煤
中使用一定量的石油焦有利于提升焦炭的质量。
关键词： 焦炭； 焦炉；灰分；硫分；配煤技术
中图分类号：TQ52 文献标志码：A 文章编号：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
唐山首钢京唐西山焦化有限责任公司(以下简
称西山焦化)的7．63 m焦炉，仅次于德国于2003
年投产的炭化室高度为8．3 1TI、宽0．6 m及单炭化
室容量为93 113-．。的特大型焦炭炉，可为当前国内的
5 500 m。高炉提供所需焦炭。但由于该焦炉属于
国内新引进的新型焦炉，其炭化室的高度与宽度均
远远大于国内现有的焦炉，而国内对其炼焦配煤特
点方面缺乏系统研究，虽其它国家已使用过该炉
型，但因不同国家的炼焦煤炭资源情况差别较大，
故目前基本上无现成的经验可供参考。武钢、马钢、
太钢等均可利用其它炉型进行研究，而西山焦化不
具备该条件，为此通过200 kg焦炉实验系统研究并
提出了7．63 1TI焦炉具体开炉和生产方案，并在生产
中得到成功应用。为调节焦炭块度、灰分和硫分，
降低入炉煤成本，新开发的新西兰煤、石油焦成为
长期使用的主要资源，使用量均达到20万t／a，并
首次使用了弱黏结煤资源，既为生产优质焦炭提供
了有力保障，又为必威体育官方网站
提供了成功的范例。
1 开炉方案的研究
1．1 开炉方案的制定
为了保证入炉成本最低、煤料结焦过程中有较
34
好的收缩比，结合公司目前煤质情况，首次使用的
配比中未采用优质的焦煤(如屯兰煤、峰景煤等)，
而采用七台河焦煤(实际具有1／3焦煤的特点)；采
用的肥煤资源中有1o 的古冶(林西)煤，避免大
量使用结焦性能优越的马(兰)镇(城底)煤；采
用了17 的鹤岗1／3焦煤；将原计划使用的大同煤
临时改为兖州气煤。由于开炉方案的使用周期一般
要达到2个月或3个月，因此必须考虑焦炭的强度
和质量，否则只追求高收缩率，配入高挥发分煤过
多会导致焦炭块度变小，将会产生大量的不能为高
炉使用的不合格碎焦，需要在焦炭的质量和推焦顺
利等方面寻找最佳的平衡。为此，配煤中采用了
15 的优质肥煤(马镇煤)，采用了较好的北江焦煤
资源28 ，制定了开炉的配煤方案(详见表1)。
经过对提前备取的配煤(详见表2)结果分
析，发现配煤的收缩度x达到30 mm左右，可以
保证炉体安全，同时配煤细度和黏结性能等指标均
能满足开炉方案的要求。
1．2 开炉生产情况
焦炉自首次装煤以来，随着推焦时间的逐步缩
短，焦炭质量指标逐步改善，未出现推焦电流过大
现象，开炉过程非常顺利。
第4期 煤质技术 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给出的是西山焦化公司开炉期间的配煤方
案变化情况。期间为了保证焦炭的质量，不断调整
配煤，主要是调整焦煤、肥煤、1／3焦煤的比例和
结构，在逐步减少兖州气煤的情况下，逐步增加大
同弱黏煤的比例，确保焦炭灰分和硫分保持逐步降
低的情况下，其强度得到逐步改善。表4为开炉期
间配煤质量的变化情况。
从表4中数据可看出，随着配煤结构的调整，
配煤的挥发分逐渐降低，但其黏结性能、收缩度、
细度及其它指标保持稳定，说明在保持焦炭强度的
情况下可维持较好的焦炭收缩，从而确保推焦的顺
利进行。
表3 开炉期间配煤方案变化情况 ％
执行
时间
肥煤 焦煤 3焦煤 气煤 弱黏煤 瘦煤
马镇 古冶 新西兰 临汾 盛大 北江 七台河 加拿大 唐华 鹤岗 赵城 兖州 大同 古东 俄罗斯
合计
12．17 15 5 15 2O 7 2O 7 5 6 100
从生产实践可以得出：
(1)随着配煤结构的不断调整及焦炭质量的灰
分和硫分不断下降，焦炭的冷态耐磨强度、热态强
度等指标逐步改善。
(2)从开炉伊始，推焦电流一直控制在200 A
以下，即使8月份首次开炉期间，由于受设备磨合
等因素的影响，最大值也平均在199．7 A，远远小
于设定的400 A的安全限定值。从推焦电流的测试
结果可以看出，开炉配煤方案的设计和实际应用相
当成功。
从生产实践还可以得出：西山焦化公司高
7．63 m的大型焦炉的开炉方案、投产过程非常顺
利。开炉期间，随着配煤结构的不断调整，焦炭灰
分和硫分不断下降，收缩较好，冷态耐磨强度
M10、热态强度等指标逐步改善。平均推焦电流始
终低于200 A。总之，配煤结构的调整不仅可保证
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
5
m m 5
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他 n
&amp;amp; 口； u
第4期 煤质技术 2014年7月
所产焦炭的质量，同时保证炉体的安全及开炉的顺
利操作。即实现了在7．63 m焦炉上长期使用弱黏
煤资源开炉和炼焦配煤的操作。
2 炼焦配煤资源开发的研究
西山焦化公司自投产以来，高炉对焦炭灰分、
硫分指标要求都较低，而国内炼焦煤资源的灰分和
硫分普遍较高，难以达到要求，为此需采用降灰、
降硫的煤种。但一般煤种不可能同时具有低灰、低
硫和结焦性能较好的特点，故需考虑不同资源的配
合以充分发挥其优点。基于前期的系统研究工作，
可认为新西兰煤是低灰的优质1／／3焦煤资源，但由
于其硫分较高，对焦炭的硫分影响较大。为了平衡
新西兰煤对焦炭硫分的不利影响，又引入了灰分中
等但是硫分很低的俄罗斯K9瘦煤(以下简称K9
煤，其指标详见表5)。
表5 新西兰煤和K9煤的指标情况
西山焦化在使用新西兰煤以前，虽然一直使用
大同、兖州等低灰的煤种，其焦炭的硫分低于
0．65 ，但焦炭的干基灰分却难以降到原来要求的
目标值11．5 。为此，西山焦化自2008年12月8
日开始使用新西兰煤，并配合其它如充州低灰煤种
等煤，发现焦炭的灰分开始较怏降低。由表5可知
新西兰煤与K9煤共用的时间段里，焦炭的灰分和
硫分指标相当好，在该段时间里焦炭的强度、灰
分、硫分等各项指标均达到了设计的最佳范围。
但随着K9煤价格持续走高，西山焦化高炉对
焦炭指标要求相对放宽，K9煤停用致使新西兰煤
的配用量也受到相应的影响，造成焦炭硫分随之升
高，从而证明了开始设计的新西兰煤和K9煤配套
引进的方案对焦炭灰分、硫分和强度等指标全面稳
定的重要作用。由于对神木和石油焦的继续开发，
并重视继续与新西兰煤配套应用于降低焦炭灰分和
硫分的生产实践，西山焦化才得以保证了降低焦炭
灰分、稳定硫分的目标。
综上生产实践证明，与同时使用新西兰煤和
K9煤时的焦炭质量情况相比，只有2种煤同时配
合使用才能达到7．63 m焦炉焦炭的灰分和硫分均
优的目标。
3 降低炼焦配煤成本方案的研究
自投产以来，降低配煤、炼焦成本，降低焦炭
的灰分和硫分成为主要目标，为此，结合首钢长期
以来对弱黏结煤应用于炼焦的经验和研究成果，在
西山焦化的7．63 m焦炉上应用了弱黏结大同煤和
神木煤。
36
3．1 弱黏结煤的配用情况
7．63 m 焦炉使用弱黏结煤资源(配比在
2 ～5％)，为公司降低了生产成本，另外，该煤
的使用还有效保证了7．63 m焦炉开炉期间焦炭的
收缩度，降低了损坏炉体的风险。最后由后续开发
的兖州气煤资源替代，原因在于西山焦化公司为滨
海钢铁公司，兖州气煤通过海运到厂，总体采购价
格较低，而大同弱黏煤资源是火车运输，总体采购
价格较高，导致此2种煤在西山焦化公司的进厂价
格顺序较其它大多数厂矿出现倒挂现象，所以开始
使用兖州气煤替代大同弱黏煤资源。
进入2011年3月，出于新的降低配煤成本和
降低焦炭灰分、硫分的现实需要，基于前期的研究
工作，在西山焦化公司又开发使用了7个月神木煤
资源，后来由于新开发的石油焦的稳定应用，加之
神木煤的供应不稳定，所以神木煤资源的应用宣告
停止。
3．2 焦炭质量情况
在使用大同弱黏煤资源的过程中，从焦炭质量
变化情况可以发现，在配套使用大同煤、新西兰煤
和其它煤种的同时，对于降低焦炭的灰分起到了较
为显著的作用，但是由于受其结焦性能的影响，其
用量难以继续增加，进一步降低灰分由新西兰煤来
替代。另外从生产报表中可以看出，使用神木煤前
后，焦炭的指标变化较小，但是由于该煤的价格非
常低，所以其降低配煤成本的优势显而易见。
3．3 小 结
在西山焦化7．63 m焦炉的开炉和正式生产中
均成功使用了大同煤和神木煤等弱黏结性煤，虽然
第4期 煤质技术 2014年7月
最后由于神木资源供应的不稳定及大同煤由于京唐
地理位置造成的与充州气煤资源的价格倒挂而终
止，但是在西山焦化7．63 m 焦炉上成功使用此2
种煤本身对于焦化必威体育官方网站
的同行们具有重要的启示作
用。即使在大型的7．63 m焦炉上，依然可以使用
一般不用于炼焦的弱黏结煤资源而炼制出合格的焦
炭，并且节约的配煤成本每年约1 204．95万元。
对于扩大该型焦炉可用的炼焦煤资源的种类、降低
配煤成本以实现炼焦煤资源的可持续发展具有重要
意义。
4 石油焦的应用
西山焦化公司目前的焦炭强度较好，但尽管其
焦炭质量在一段时间内灰分基本上稳定在12．4
左右，硫分稳定在0．8 以下，国内炼焦煤资源灰
分和硫分持续上升的趋势仍导致西山焦化焦炭灰分
和硫分持续上升的压力。因此，为了逐步稳定或进
一步改进焦炭的灰分和硫分，公司提出使用石油焦
以进一步降低焦炭灰分和硫分及增加焦炭强度的整
体设想并付诸实施。
4．1 西山焦化使用石油焦的整体情况
西山焦化公司使用的石油焦质量规格具体如
下：干基灰分、干燥无灰基挥发分及干基一硫含量
分别为0．61 ，13．26％ ，0．61 ，而其x，Y及
G值分别为15．0 mm，0 mm 及2。工艺性质接近
瘦煤，在炼焦配煤中作瘦化剂使用，使用比例长期
稳定在3 ～4 ，个别情况下高达5 ～6 。采
用石油焦后发现焦炭灰分下降0．29 ，硫分基本
持平，冷强度稳定，热性能明显改善(反应性降低
1．58 ，反应后强度上升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，平均块度下降1．5 mm。
4．2 石油焦对焦炭质量的作用
西山焦化公司的生产实践表明，在配煤中使用
一定量的石油焦，对于焦炭的质量有积极作用，主
要表现在以下3个方面：① 可降低焦炭的灰分，
即抵消其它煤种灰分上升带来的焦炭灰分上升的作
用，而硫分基本持平。② 可改善焦炭的热态强度，
抗碎强度不变，反应性降低，反应后强度提高，有
利于高炉生产。③ 使用石油焦每年节约配煤成本5
290．13万元。
5 结 语
适应5 500 m。大型高炉要求的7．63 m焦炉
配煤技术研究项目，从所取得的研究成果及实际应
用效果来看，其具有非常好的应用前景。
用200 kg实验焦炉系统研究7．63 m焦炉开炉
方案的设计和生产配煤方案，制定并提供了操作性
强的指标。其与已有的4．3 m 焦炉开炉方案相比
较，可节省大量的人力和物力，仅依靠实验焦炉制
定的配煤方案开炉，为国内同必威体育官方网站
提供可借鉴的经
验。7．63 m焦炉开炉方案和正常生产配煤的指标
范围值可作为焦化必威体育官方网站
内研究和制定7．63 m 焦炉
配煤方案的参考。弱黏结煤资源和石油焦在
7．63 m焦炉炼焦生产中成功使用的经验同样也可
为国内外7．63 m焦炉的配煤工作提供一定的借
鉴。
作者简介：张竹荚(1974)，女，山西忻州人，工程师，目前
在西山煤电(集团)有限责任公司从事焦化管理研究工作。
(收稿日期：2014—04～O1)
(上接第28页)
环境污染在目前的经济发展过程中越来越得到
社会上的广泛重视，在分析测试中产生的废气、废
液和废渣污染也不可忽视。由于实验室产生的废
气、废液和废渣种类繁多，各种污染的处理方法不
一
， 因此在测试过程中应当重视试剂的合理化用量
以减少环境污染。
参考文献：
[1] 唐 军．煤炭实验仪器设备、采样制样、试验方法
及标准实用手册[M]．黑龙江文化出版社，2005．
E2]
[3]
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E53
李英华．煤质分析应用技术指南[M]．北京：中国
标准出版社，2009．
杨金和，陈文敏，段云龙． 煤炭化验手册[M]． 北
京：煤炭工业出版社，2004．
段云龙． 煤炭试验方法标准及其说明[M3． 北京：
中国标准出版社，2004．
GB／T215—2003．煤中各种形态硫的测定方法Es；．
作者简介：井德刚(1985)，男，安徽宿州人，助理工程师
目前从事煤质检测技术研究工作。
(收稿日期：2013—12—17)
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