焦炭质量对大高炉燃料消耗的影响

焦炭质量对大高炉燃料消耗的影响
张文成;毕传光
【期刊名称】《金属世界》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】4页(P45-48)
【作者】张文成;毕传光
【作者单位】上海梅山钢铁股份有限公司技术中心,江苏南京210039;上海梅山钢铁股份有限公司技术中心,江苏南京210039
【正文语种】中文
内容导读
随着高炉的大型化和喷煤比例的提高，焦炭质量的变化会影响到高炉顺行。

文章通过对4070 m3大高炉燃料指标的分析，探讨了焦炭灰分、冷强度及热性质对高炉燃料比及煤比的影响。

分析表明，对于4070 m3大高炉宜控制焦炭灰分＜12.3%和M10＜6.0%、焦炭反应性＜24%、焦炭反应后强度＞68%。

当焦炭质量达到高炉需求后，仍进一步提高是不经济的，满足高炉需求的焦炭质量控制，才是经济的运行模式。

随着高炉大型化、喷煤及高风温等强化操作，对焦炭质量的要求不断提高，尤其是热态强度CSR指标，但多数为经验性规定。

就高炉冶炼过程而言，对CSR的要求既与高炉容积和炉料结构有关，也与焦炭的构效关系有关。

国内许多大型各钢铁公司［1-5］都进行了焦炭质量对高炉操作影响的研究实践，通过改善原燃料条件、优化高炉操作、提高风温、富氧喷煤等措施提高煤比。

高炉炼铁工作者常用“七分
原料三分操作”来说明精料对高炉生产指标的影响，作为不断要求提高焦炭质量的依据，大多将焦炭反应后强度控制在69%～70%。

实际上盲目追求更高焦炭质量
并不可取，焦炭质量过剩也是一种浪费。

本文根据梅钢大高炉生产的实践，总结焦炭质量对高炉喷煤比的影响趋势，提出合适的焦炭质量需求。

梅钢在大高炉投产以来，一直致力于改进焦炭质量，近年来焦炭质量也有显著提高，因此选择选取近5年来焦炭样品进行分析。

梅钢焦炉为6.98 m大型焦炉，型号为JNX3-70-1型复热式焦炉，配套了国内最大的190 t/h干熄焦炉，焦炭质量处于
较高水平。

高炉煤比及燃料比选用梅钢5#高炉生产数据，5#高炉容积4074 m3，自2012年投入生产。

焦炭的基本性质测定参照GB/T 2001—2013“焦炭工业分析测定方法”进行；焦炭反应性和反应后强度参照GB/T4000—2008“焦炭反应性及反应后强度试验方法”进行测定。

焦炭DI转鼓强度参照日本转鼓标准进行测定。

焦炭质量变化趋势
从2011年到2015年焦炭质量发生了一定变化，数据详见表1。

本文分别对焦炭灰分Ad、硫分Std、焦炭冷态强度（DI转鼓强度、焦炭抗碎强度M40和焦炭耐
磨强度M10）和热性质（焦炭反应性CRI和焦炭反应后强度CSR）进行分析。

根据实验数据，焦炭灰分总体上呈现下降趋势，从2011年的12.67%降低到
2015年的12.19%，下降0.48%。

灰分是冶金焦炭的重要性质之一，是冶金焦炭
中的有害杂质，冶金焦炭要求灰分越低越好。

冶金焦的灰分全部来自炼焦煤，焦炭灰分的降低与配煤中低灰分进口煤的用量增加有关。

通过日本转鼓强度和抗碎强度M40和耐磨强度M10来分析焦炭冷强度的变化趋势。

由表1可知，焦炭转鼓强度总体上呈现上升趋势，从86.64%升高到到
88.06%，升高了1.64%。

焦炭M40从2011年到2015年基本保持在88.4%到
88.6%之间，没有较大的变化。

焦炭M10总体上呈现下降趋势，从2011年的
6.66%降低到目前的6.0%，下降0.66%。

焦炭检测转鼓的挡板较米库姆转鼓的挡板高而且密，能在转鼓过程中充分将焦炭抛起，是综合反映焦炭抗碎和耐磨强度的指标。

而焦炭热性质则以国家标准方法检测的焦炭反应性和焦炭反应后强度进行表征。

由表1可知，焦炭反应性CRI总体上呈现下降趋势。

从2011年到2013年下降较为平缓，维持在28%～26%，2014年迅速下降到23%左右，2015年基本保持在23%左右的水平。

焦炭CSR总体上呈现上升趋势，从2011年到2014年从64%上升到68%左右，2015年达到了69%。

通过考察2011年到2015年焦炭质量的变化趋势，可知焦炭灰分从12.7%～12.0%有显著下降趋势，焦炭耐磨强度M10从6.8%～6.0%有明显下降趋势，焦炭反应性CRI在27%～22%的范围内有明显下降趋势，焦炭反应后强度CSR在65%～70%的范围内有明显上升趋势。

焦炭灰分对燃料比影响
高炉燃料比与焦炭灰分散点分布，如图1所示。

由图1可知，总体上呈现随着灰分升高燃料比升高的趋势，但关系并不明显，低
燃料比的出现在12.2%左右。

从理论上讲灰分降低，焦炭固定碳含量高，则焦炭
的消耗量会降低，但由于焦炭灰分12.0%～12.5%的变化区间有限，因此呈现趋
势不很明显。

焦炭冷强度变化影响
高炉燃料比与焦炭M10的散点分布，如图2所示。

由图2可知，总体上呈现随着M10升高燃料比升高的趋势，但关系并不明显。

但需要注意的是在M10低于6.0%的范围内，高炉的燃料比均处于495 kg/t以下的水平。

由此可见低M10对降低燃料比有利，这是由于M10表征焦炭的耐磨粉化
特性，粉化率低则有利于高炉顺行，降低燃料比。

焦炭热性质变化影响
高炉燃料比与焦炭反应性CRI散点分布，如图3所示，与焦炭反应后强度CSR的散点分布，如图4所示。

由图3可知，焦炭反应性CRI在22%～27%的范围内，对高炉燃料比的影响趋势不明显，在CRI较高区域26%～27%与CRI较低区域22%～23%都有490 kg/t
的燃料比出现。

由图4可知，焦炭反应后强度CSR在65%～70%的范围内，对高炉燃料比的影响趋势不明显。

焦炭反应后强度CSR在70%的高水平内，仍有高燃料比出现。

对于大高炉燃料比而言，焦炭灰分在12.0%～12.5%的范围内有一定的影响，焦
炭M10低于6.0%，有利于降低燃料比。

焦炭热性质在一定范围内，对高炉燃料
比的影响不是限制因素。

在当前条件下，焦炭反应性小于27%，焦炭反应后强度
大于65%已经能够满足高炉燃料比控制的需求。

焦炭灰分变化影响
高炉煤比与焦炭灰分的散点分布如图5所示。

由图5可知，高炉煤比与焦炭灰分之间总体上呈现随着灰分降低煤比升高的趋势。

焦炭灰分总体上不宜大于12.3%。

焦炭灰分降低，一方面焦炭产生的渣量减少，
有利于高炉透气性，从而为增加高炉喷煤比创造条件；另一方面焦炭在高炉受热过程中灰分使焦炭产生裂纹，使焦炭反应性加剧，从而加强了焦炭的粉化，粉尘量提高，这是灰分影响的更主要原因。

焦炭冷强度变化影响
高炉煤比随着焦炭M10分布，如图6所示。

由图6可知，总体上呈现随着M10降低煤比升高的趋势，焦炭M10在于6.0%的范围内，高炉煤比一般大于130 kg/t。

焦炭M10降低，则减少焦炭粉化率，有利
于高炉透气性，有利于增加高炉喷煤比。

焦炭热性质影响
高炉煤比与焦炭反应性CRI的散点分布，如图7所示。

与焦炭反应后强度CSR的散点分布，如图8所示。

由图7可知，焦炭反应性CRI在22%～27%的范围内，随着CRI的降低高炉煤比呈现增加趋势，在CRI小于24%则煤比在130kg以上，变化趋势不明显。

由图8可知，焦炭反应后强度CSR在65%～70%的范围内，随着CSR的升高高炉煤比
呈现增加趋势，在CSR大于68%则煤比在130 kg以上，变化趋势不明显。

焦炭质量对燃料比的影响小结
从煤比的角度分析可知，焦炭灰分降低及焦炭M10降低都有利于提高煤比，在焦炭CRI降低和焦炭CSR提高有利于提高煤比，但在CRI小于24%及CSR大于68%则对高炉煤比的影响不是限制因素。

因此在当前条件下，焦炭灰分宜控制在小于12.3%和M10小于6.0%，焦炭反应性小于24%，焦炭反应后强度大于68%，则能够满足4070 m3大高炉用焦需求。

通过对梅钢焦炭质量和大高炉燃料比及煤比的关系的探讨，发现在当前原燃料条件下，焦炭灰分小于12.3%和M10小于6.0%，焦炭反应性小于24%，焦炭反应后强度大于68%，能够满足4070 m3大高炉用焦需求。

各钢铁公司的大高炉大多在追求更高质量的焦炭以保证高炉的稳定顺行，但实际上焦炭质量达到高炉需求后再进一步提高是不经济的，满足高炉需求的焦炭质量控制，才是经济的运行模式。

【相关文献】
［1］张明星，雷鸣，杜屏，等. 沙钢5800 m3高炉提高煤比操作实践. 上海金属， 2014（5）: 33
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［4］陈开泉，袁铭杰，柏德春. 韶钢8号高炉低燃料比冶炼实践. 宝钢技术， 2012（6）: 11 ［5］郭泽琴. 太钢5号高炉低燃料比冶炼实践. 山西冶金， 2011（6）: 30。