山西炼焦煤资源状况分析与太钢炼焦配煤结构的对策

收稿日期:2007-08-09
齐洪涛(1963～　),高工;030003　山西省太原市。

山西炼焦煤资源状况分析与太钢炼焦配煤结构的对策
齐洪涛
(太原钢铁公司技术中心)
摘　要　对山西省炼焦煤资源和目前焦化行业发展形势进行了简要分析,追溯了太钢焦化厂的配煤历史,结合焦炭质量变化情况,对太钢炼焦配煤结构提出了改进建议。

关键词　炼焦煤　资源　配煤　焦炭质量　改进
Ana lyses on st a te of coki n g coa l resources i n Shanx i and counter mea sures
for structure of coa l blend for cok i n g of T I SCO
Q i Hongtao
(Technol ogy Center of Taiyuan Ir on and Steel Company )
Abstract Gives brief analysis on the coking coal res ources in Shanxi p r ovince and the p resent situa 2ti on coke industry,intr oducing the hist ory of coal blending in coking p lant in TI SC O and giving the suggesti ons f or i m p r ove ment on structure of coal blend for coking of TI S CO according t o the coke quali 2ty .
Keywords coking coal res ources coal blending coke quality i m p r ove ment
1　山西省煤资源分布状况与炼焦煤市场形势
山西省是我国重要炼焦煤基地之一,煤种齐全,质地优良,储量丰富,约占全国50%以上,
其部分地区炼焦煤质量指标见表1。

椐资料〔1〕
介绍,山西晋中地区炼焦煤基地主要在灵石一带,且大多数为1/3焦煤,肥煤只占极少数;临汾地区霍州白龙等地也主要是1/3焦煤。

山西省的肥煤产地主要分布在古交镇城底、孝义县兑镇、柱濮以及蒲县南湾等地。

而焦煤产地主要在柳林、孝义、古交和古县等地。

尤其是柳林和孝义地区的焦煤质量优异,储量丰富,是常规炼焦不可多得的煤种。

瘦煤产地主要在太原西山、古交和长治地区。

2003年以来,焦炭和煤化工产品的国际市场连年看好,产品价格大幅度上涨,再加上国家对环保管理力度的加大,土法炼焦的小型焦化厂在山西省绝大部分已关停,而炼焦煤储量较为丰富的地区,都陆续兴建了大型正规焦化厂。

据有
关权威资料统计,2005年的机焦产量分地区情况,吕梁地区达到1700万t/a,晋中地区达到
700万t/a,长治地区达到1000万t/a,临汾地区达到2000多万t/a,太原地区达到1200多万t/a,其它炼焦煤不丰富地区合计产量达到1200万t/a,全省2005年焦炭产量达到8000万t 左右。

与20世纪90年代初的1500万t 产量相比,翻了五番还多。

而且过去土焦占绝大部分(约1000万t ),机焦产量很小(约300万t ),现在土焦已全部取消,生产焦炉基本是413m 以上的现代焦炉,而且新建了一批413m 捣鼓焦炉,这就意味着不仅优质炼焦煤资源紧张,相对气煤、瘦煤等弱粘结性煤资源也会越来越紧张。

山西省多年来炼焦煤的买方市场现已转化为卖方市场。

本省全年炼焦精煤消耗在115亿t 左右,再加上外省的采购数量,山西省年炼焦精煤需求量可达2亿t 以上。

而资料统计2005年山西炼焦原煤产
量为219亿t,按平均60%的回收率计算,精煤
产量117亿t 左右,由此可见,炼焦煤资源是非常紧张的。

表1　山西部分地区炼焦煤质量指标
序号地区灰分/%挥发分/%硫分/%G Y/mm煤种1柳林1#8～922～24015～01639018～22焦煤2柳林2#7～820～22015～01638515～17焦煤3孝　义8～922～24015～01638516～20焦煤4汾　阳7～81521～23015～01638316～20焦煤5古交1#815～91520～22016～01737513～16焦煤6古交2#9～1120～22017～137013～16焦煤7古　县8～922～24015～016538515～17焦煤8孝义1#8～930～33015～0165390330肥煤9孝义2#8～930～33017～110390330肥煤10西山矿9～1128～30017～139025～30肥煤11辛置矿9～1132～34017～1385328肥煤12黑龙关8～928～32015～016390330肥煤13霍州1#9～1134～36016～01738015～181/3焦煤14霍州2#9～1133～35016～01738318～231/3焦煤15灵　石8～933～35016～01737515～181/3焦煤16临　汾7～833～36015～01638516～201/3焦煤17宁武1#7～835～40015～01634535气煤18宁武2#7～835～40015～01636538气煤19古交1#9～1018～20016～01734035瘦煤20古交2#9～1119～21015～016370310瘦煤
2　太钢炼焦配煤的历史回顾及现状分析
追溯到20世纪70年代及80年代初,太钢焦化厂主要用国家统配矿肥煤和瘦煤两种煤配合炼焦。

肥煤中有部分1/3焦煤,但Y值在20～24mm之间,且质量稳定。

瘦煤的G值在70以上,Y值10～12mm。

肥煤和瘦煤以70%和30%的比例配合。

80年代中期,随着改革开放进程的加快,山西地方小煤窑开始出现,小窑煤以其灰低、硫低、价格便宜的优势,逐步受到用户的青睐。

太钢也开始采购地方小窑肥煤、普通焦煤以及主焦煤。

随着小窑煤用量的增加,小窑瘦焦煤和1/3焦煤也逐步使用。

为了减少推焦电流, 90年代中期,又开始配用小窑气煤。

80年代中期小窑煤开始配用时,比例不足5%。

80年代末期比例也不过10%。

90年代小窑煤用量增加很快,由30%到50%直至70%,到90年代末期,小窑煤的用量达到了90%以上,国家统配矿煤几乎全部停用。

不可否认,小窑煤的使用,为太钢焦炭质量的提高和炼焦成本的降低作出了较大的贡献。

从80年代中期到90年代末,焦炭强度M40提高了4%左右,M10降低了115%左右,灰分降低了2%左右,硫分降低了011%左右(具体情况见表2)。

在炼焦煤的采购成本上,每年可节约1亿元还多(与大矿煤相比)。

经过多年的逐步调整,太钢焦化厂的配煤结构大致形成为:肥煤35%,普通焦煤35%,主焦煤10%, 1/3焦煤10%,气煤5%,瘦煤5%。

由于小窑煤开采不规范,对宝贵的煤资源造成了极大的浪费,而且对操作工人也极不安全,再加上小型洗煤厂对水资源和环境都有一定的污染,这些问题所带来的负面影响越来越明显,因此,国家和地方政府对小窑煤采取了关停措施,且力度逐年加大。

另外如前所述,各地的大型焦化厂纷纷投产,小窑煤的产量已供不应求。

到了2001年下半年,太钢焦化厂也和其它焦化厂一样,用煤结构发生了较大的变化。

在来煤中肥煤和焦煤煤质普遍变差,肥煤中混有1/3焦煤,焦煤中混有瘦煤成分。

面对这样的形势,为了保证焦炭质量,不得不采取牺牲成本的措施来保证焦炭质量,即减少气煤和瘦煤的配量,加大肥煤、焦煤的配量。

3　太钢炼焦配煤结构应采取的对策
现行配煤结构是在多年的炼焦煤市场供大于求的条件下形成的,其主要特征为强黏结性的肥煤和焦煤配量较大,气煤、瘦煤等弱黏结性煤以及1/3焦煤配量较少,且气、瘦煤的质量指标
表2　焦化厂历年焦炭质量情况表%
项目年份
装入煤
灰　分挥发分硫　分
焦 炭
灰　分硫　分M40M10
备注
1985101212617201611317101547612813 1986101642519601631312501567618810 198710182261960161131501547318818 1988111122712501611413701527313812 198911117271740167141601587313815 1990101252813301671314801537618716 199191972719601631219901527615715 199291652816401591216601507615716 199391522818801601217301507519717 199491452915601581217301517512717 199591662911001621311001537611717 19969148281900162121840153388127173M25 199791392818901601219201527519718 19989155281701601218101527619714 199981732717016112122015279619 20008135271901581112201518019618 200181412812101561113701508018618 20028173271701611117201558018618 200391432618601651213001598016618 20049149261830165121310168013619 200591332610701661210201598019618 200691142610401661118501618019617
较差(G值小于45,Y值小于8mm),瘦煤质量接近于贫煤,1/3焦煤质量极不稳定。

在肥、焦煤质量都能保证的情况下,使用这样的气煤和瘦煤可以降低炼焦成本。

但是,目前炼焦煤市场发生了巨大的变化,强粘结性煤的采购难度很大,且质量不稳定。

因此,气、瘦煤的质量已不能满足焦炭质量的要求,质量不稳定的1/3焦煤也是造成焦炭质量不稳定的一个重要因素。

在此情况下,参考同行业的配煤结构,在调整配煤结构方面,应采取如下措施:
(1)配用优质气、瘦煤
在我省的宁武和乡宁地区,都有优质的气煤资源,G值大于65,Y值大于10mm,且灰分小于8%,硫分小于016%。

太原西山矿务局的西曲瘦煤,虽灰分略高一点,在10%～11%之间,但硫分低,一般小于016%,G值大于70,Y值在10～12mm之间。

使用这样的气、瘦煤,配比可分别提高到8%以上。

这样,既可降低肥、焦煤的配量,缓解其采购难度,又可降低配合煤成本。

(2)稳定1/3焦煤质量
在太钢的炼焦配煤的历史上,1/3焦煤一直没有作为单独一个煤种来使用,而是和肥煤混在一起配用。

使用大矿煤时,由于1/3焦煤煤质稳定,对焦炭质量影响不大。

小窑煤用量增大后,由于各矿点1/3焦煤质量差异较大,再加上进煤量不均衡,1/3焦煤一直是焦炭质量不稳定的一个重要因素。

2002年下半年,太钢储煤罐投入使用,结束了煤场储煤的历史,这为单独配用1/3焦煤创造了条件。

因此,应把1/3焦煤的资源固定下来,最好选用质量较好的1/3焦煤(G 值大于85,Y值20～23mm),配量可达到15%以上,这样既对焦炭质量的稳定和提高有利,又可提高炼焦化工产品的质量和收率。

(3)肥、焦煤选用大矿煤
拥有优质肥、焦煤的地区,都兴建了大型的焦化厂,小窑煤资源竞争相当激烈,采购难度很大,且煤质不稳定,混煤现象严重。

而大矿煤煤质稳定,较少有混煤现象。

这样增加大矿肥、焦煤的比例,可以同时增大1/3焦煤和气煤的配比,不仅对稳定和提高焦炭质量有利,同时,还可提高化工产品的质量和收率,显然对焦化厂的
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时,可事先改动配煤比,一般可采取强粘煤增加6%～10%,或强粘煤增加3%～5%,弱粘煤中1/3焦煤增加6%～10%,气煤减少6%～10%,并适当减少非炼焦煤的比例。

3　结论
(1)由于高炉大型化和高煤比低焦比操作,使得高炉对焦炭的期望质量越来越高,但目前依靠改善配煤来提高焦炭质量的空间越来越小,因此通过工艺变革来提高质量是迫切任务。

(2)从炼焦煤预处理方面来改善质量,可以通过粒度改善(分组粉碎)、堆积密度提高(成型煤)和入炉煤水分降低(煤调湿)来实现。

但这些措施叠加的效果未必如预期,因此可以根据原料煤及焦炉的实际情况选择(或组合)进行实施。

(3)焦炉热工管理方面,火落管理是切实可行的改善焦炭质量的措施,并能保证质量稳定。

与炉温管理的热工制度相比,优点是确保焦炭质量合格,这对于钢铁联合企业的炼焦生产特别有利。

(4)干法熄焦可显著提高焦炭质量。

对焦炭的冷热强度和块度都有改善,但是采取湿熄焦备用的工艺不可避免会带来质量波动。

(5)近年来改善焦炭质量的炼焦工艺新技术,如DAPS、SCOPE21、焦炭“钝化”等,应用面较小,其实际效果及技术经济指标仍有待进一步的验证。

参考文献
1　刘文权1高炉大型化与竞争力分析1鞍钢技术,2006
(6):6～9
2　陈东等1焦炉直行温度和火落时间双反馈控制策略1燃料与化工,2003(4),182～185
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(上接第13页)
表3　柳林煤质量变化情况
灰分/%硫分/%挥发分/%G Y/mm焦M40/%焦M10/%原柳林817301622413290218312613
现柳林910301592116587158113615
利润增加十分有利。

(4)保证柳林煤的质量
柳林煤曾是一种非常好的炼焦煤,素有国宝之称,一直是焦化厂调节焦炭质量的一个重要煤种。

最近几年,柳林煤配比一直不超过10%。

煤资源紧张以来,由于煤质普遍下降,柳林煤配比一再提高,有时已突破25%,这与柳林煤本身质量变差也有很大的关系。

由表3可见,现柳林煤比原柳林煤的黏结性和结焦性均有所下降,经煤的镜质组反射率分析,还时有混煤现象,这在炼焦配煤中势必会影响焦炭质量。

因此,保证柳林煤的质量至关重要。

建议原料供应部门协调好与煤炭系统的关系,保持柳林煤煤质的纯正性以及较好的黏结性、结焦性。

参考文献
1　中国煤炭运销协会等1山西省炼焦煤资源与市场调查报告,2005
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这种新的风口处理技术具有发展前景。

参考文献
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张长保　编辑。