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        建立焦炭評(píng)價(jià)辦法及應(yīng)用實(shí)踐

        2021-12-26 06:08:46
        中國(guó)金屬通報(bào) 2021年16期
        關(guān)鍵詞:評(píng)價(jià)質(zhì)量

        李 斌

        (陜西龍門(mén)鋼鐵有限責(zé)任公司,陜西 韓城 715400)

        鐵前成本在長(zhǎng)流程鋼鐵生產(chǎn)中占比達(dá)到80%,而低成本是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心,因此鐵前工序在鋼鐵企業(yè)中的重要性不言而喻。而影響煉鐵工序生產(chǎn)中焦炭質(zhì)量占比35%,含鐵原料占比20%,生產(chǎn)組織占比10%,設(shè)備管理占比20%,操作技術(shù)占比15%,其中焦炭質(zhì)量在整體影響過(guò)程中占比最大。煉鐵操作人員一直追求低水分、低灰分、低硫、高固定碳、好的冷態(tài)強(qiáng)度、好的熱態(tài)指標(biāo)、適宜的粒級(jí)組成的“三低、一高、兩好、一適宜”的焦炭質(zhì)量,但在生產(chǎn)實(shí)際中很難保證所有指標(biāo)都達(dá)到理想值。受到優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源逐步枯結(jié)、焦化企業(yè)追求利潤(rùn)最大化的制約,焦炭的眾多指標(biāo)此高彼低,如何從眾多的焦炭指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)焦炭的整體性能,是當(dāng)代煉鐵人及管理人員所期望的。

        1 建立評(píng)價(jià)機(jī)制

        1.1 確定焦炭各指標(biāo)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)及評(píng)價(jià)范圍

        焦炭的理化性能檢測(cè)有6大類(lèi)30個(gè)小項(xiàng),針對(duì)高爐生產(chǎn)公司目前對(duì)焦炭質(zhì)量指標(biāo)的檢測(cè)主要是工業(yè)分析(水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、硫)、物理性能檢測(cè)(M40/M25、M10)、冶金性能檢測(cè)(CRT、CSR)、粒級(jí)組成。為盡可能將現(xiàn)有焦炭納入評(píng)價(jià)體系,所以需參照當(dāng)期所供應(yīng)焦炭質(zhì)量指標(biāo)來(lái)選擇。

        表1中對(duì)全部焦炭指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),對(duì)最好值、最差值進(jìn)行取整操作,作為基準(zhǔn)值、極限值,確定評(píng)價(jià)范圍。但是部分指標(biāo)為成對(duì)出現(xiàn)指標(biāo),如M25與M10,CRI與CSR,為減少重復(fù)測(cè)算影響評(píng)價(jià)結(jié)果,對(duì)于成對(duì)出現(xiàn)的指標(biāo)只取其中一項(xiàng), M25與M10僅取M10作為評(píng)價(jià)指標(biāo),CRI與CS僅取CSR作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。依據(jù)行業(yè)內(nèi)同級(jí)別高爐對(duì)焦炭指標(biāo)的要求、高爐爐容,結(jié)合高爐生產(chǎn)實(shí)際情況,CSR在65%以上對(duì)高爐指標(biāo)提升的貢獻(xiàn)量不大,太高造成資源、成本的浪費(fèi),所以調(diào)整CSR基準(zhǔn)值為65%。干熄焦水分一般小于1%,調(diào)整水分基準(zhǔn)值為1%。

        表1 當(dāng)期10種焦炭指標(biāo)區(qū)間及基準(zhǔn)值(%)

        1.2 確定焦炭各指標(biāo)權(quán)重

        1.2.1 冷態(tài)強(qiáng)度、熱態(tài)強(qiáng)度

        焦炭是高爐料柱的骨架,料柱透氣性的保障性物料。M25、M10是對(duì)焦炭在冷態(tài)下強(qiáng)度的檢驗(yàn),但是最終的衡量指標(biāo)確是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)鼓破壞后的焦炭粒度,即焦炭在經(jīng)過(guò)一定的冷態(tài)環(huán)境下破壞之后也要保證有足夠的粒度;CSR、CRI也是對(duì)焦炭粒度的檢驗(yàn),與前者不同的是在模擬高爐軟熔帶冶煉狀態(tài)下的檢驗(yàn),最終的衡量標(biāo)準(zhǔn)也是對(duì)焦炭粒度,是對(duì)焦炭粒度在高溫冶煉條件下的檢驗(yàn)。

        就目前的技術(shù)狀況來(lái)判斷,作為高爐煉鐵骨架作用的數(shù)量至少要220Kg/t~250Kg/t左右,焦炭的這一作用目前尚不能為其它燃料所代替,基于其重要作用,設(shè)定強(qiáng)度指標(biāo)占總評(píng)價(jià)比重的40%,其中熱態(tài)指標(biāo)20%、冷態(tài)指標(biāo)20%。

        1.2.2 焦炭粒級(jí)

        近年來(lái),隨著高爐大型化、高富氧、大噴吹,焦炭粒級(jí)組成逐步成為煉鐵工作都對(duì)焦炭質(zhì)量評(píng)價(jià)核心內(nèi)容,入爐原始粒級(jí)對(duì)焦炭劣化后粒級(jí)組成有較大影響,若冷態(tài)、熱態(tài)強(qiáng)度穩(wěn)定,原始粒級(jí)越大,則在風(fēng)口區(qū)焦炭粒級(jí)組成越好,亦是影響高爐透氣性、透液性的關(guān)鍵,設(shè)定粒級(jí)指標(biāo)占總評(píng)價(jià)比重的10%。

        1.2.3 灰分、固定碳

        灰分是焦炭的重要指標(biāo),首先灰分增加其固定碳含量降低;其次焦炭結(jié)構(gòu)中因碳素和灰分的脹系數(shù)不同,在高溫作用下產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,使焦炭碎裂,造成焦炭強(qiáng)度降低;第三是灰分大部分是SiO2和Al2O3等酸性氧化特,因此焦炭灰分增加必須增加堿性熔劑用量,從而使渣量增加、燃料比升高;第四是灰分中的SiO2,Al2O3遇到K2O,Na2O等時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的礦物白檔石,鉀霞石等,體積膨脹30%造成焦炭嚴(yán)重劣化。

        焦炭作為高爐生產(chǎn)的發(fā)熱劑與還原劑,固定碳含量高,其發(fā)熱量高,能夠?yàn)楦郀t生產(chǎn)提供更多的熱量,同時(shí)單位重量焦炭所提供的還原劑也多,利于燃料比的降低,但焦炭的這個(gè)作用可以用噴吹代替燃料予以代替,將焦炭固定碳評(píng)價(jià)比重定為15%。而灰分升高而造成堿性熔劑用量增加、渣量增加、燃料比升高是不可避免的,所以灰分的權(quán)重定為10%。

        1.2.4 硫含量

        高爐冶煉過(guò)程中,高爐爐料帶入爐內(nèi)的硫,大約有20%~25%的硫由含鐵爐料帶入;大約75%~80%的硫來(lái)自焦炭,所以焦炭是爐料中硫的主要來(lái)源。其負(fù)面影響有,一是硫負(fù)荷大幅增加使硫負(fù)荷升高,為了滿(mǎn)足生鐵質(zhì)量要求,勢(shì)必需要適當(dāng)提高爐渣堿度,保證爐渣脫硫能力,由于渣堿度提高,增加了堿性熔劑用量,使單位生鐵渣量增加,影響了料柱透氣性,使入爐風(fēng)量降低,冶煉強(qiáng)度降低;二是因增加熔劑后,增加熔劑用量后也使綜合入爐品位有所降低,使產(chǎn)量降低、燃料消耗升高;三是直接影響到高爐生鐵質(zhì)量為脫S增加熱量消耗。依據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn),焦炭硫含量每升高0.1%,焦比升高1.5%,結(jié)合實(shí)際進(jìn)購(gòu)指標(biāo),硫含量的波動(dòng)范圍較大,其權(quán)重定為20%。

        1.2.5 水分

        焦炭水分主要為游離水,在100℃以上時(shí)蒸發(fā),且焦炭在塊礦帶的停留時(shí)間超過(guò)2小時(shí),對(duì)高爐生產(chǎn)的影響表現(xiàn)在水分波動(dòng)調(diào)整焦炭負(fù)荷時(shí)造成爐溫波動(dòng)。但在若水分較高冬季若水分較易造成頂溫低,布袋放灰困難,因此在行選擇焦炭,應(yīng)盡量降低水分及波動(dòng),尤其在冬季更要做好水分控制。所以在確定水分權(quán)重時(shí),夏季可適當(dāng)?shù)托?,?%,冬季根據(jù)頂溫情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

        依據(jù)各焦炭各指標(biāo)對(duì)高爐生產(chǎn)的影響,最終確定各指標(biāo)權(quán)重(見(jiàn)圖1),冷卻強(qiáng)度權(quán)重20%、熱態(tài)強(qiáng)度權(quán)重20%,粒級(jí)組成權(quán)重10%,硫含量權(quán)重20%,灰分權(quán)重10%,固定碳權(quán)重15%,水分權(quán)重5%。

        圖1 焦炭指標(biāo)權(quán)重分布

        1.3 形成評(píng)價(jià)辦法

        依據(jù)指標(biāo)權(quán)重建立百分制評(píng)價(jià)辦法,將基準(zhǔn)值設(shè)為滿(mǎn)分,極限值設(shè)為0分,采取退分制的原則建立評(píng)價(jià)辦法如下。

        表2 焦炭評(píng)價(jià)辦法

        2 焦炭評(píng)價(jià)體系運(yùn)行效果

        2.1 為焦炭分級(jí)使用提供依據(jù)

        從表3可以看出,在所供應(yīng)的焦炭中,煤化、海燕、陽(yáng)光、中匯評(píng)分相對(duì)較好,高于70分,暫定其為主流焦炭,其余為補(bǔ)充焦炭。

        表3 2019年1~4月份焦炭評(píng)價(jià)結(jié)果

        2019年5 月份以后,通過(guò)利用焦炭評(píng)價(jià)辦法,對(duì)進(jìn)購(gòu)焦炭指標(biāo)進(jìn)行全面評(píng)價(jià),評(píng)分較高的優(yōu)先在3-5#高爐(1800m3)使用,剩余部分供1-2#高爐(1280m3)使用,對(duì)于評(píng)分低的焦炭全部在1-2#高爐使用,為焦炭分級(jí)入爐提供了依據(jù)。

        2.2 形成焦炭質(zhì)量管理倒逼機(jī)制

        通過(guò)評(píng)價(jià)評(píng)比,若某種焦炭評(píng)分較低,及時(shí)約談供應(yīng)商并提出改進(jìn)要求,確保焦炭質(zhì)量滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。通過(guò)焦炭評(píng)價(jià)辦法形成管理倒逼機(jī)制后,焦炭指標(biāo)持續(xù)向好,水分降低了1.04%,灰分降低了0.05%,CSR提高了3.27%,大于40mm粒級(jí)占比提高了6.54。整體評(píng)分達(dá)到90分以上,較評(píng)價(jià)辦法運(yùn)行前提高了13分,為高爐穩(wěn)定順行,經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定提升奠定了基礎(chǔ)。

        2.3 形成焦炭品種淘汰機(jī)制、穩(wěn)定焦炭品種

        通過(guò)與焦炭企業(yè)持續(xù)運(yùn)行“雙溝通”機(jī)制,一方面把焦炭對(duì)高爐生產(chǎn)的作用及影響形成課件,進(jìn)行行巡回宣講,提高焦炭企業(yè)從領(lǐng)導(dǎo)班子到操作人員對(duì)焦炭質(zhì)量重要性的認(rèn)識(shí);另一方面焦炭質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),及時(shí)進(jìn)行溝通協(xié)調(diào),共同查找原因進(jìn)行提質(zhì),有效降低焦炭的質(zhì)量波動(dòng)。通過(guò)持續(xù)改進(jìn),到2020年5月份后,焦炭品種由最多時(shí)的14種/月,穩(wěn)定到6-7種/月,整體評(píng)分結(jié)果穩(wěn)定在90分以上。

        3 結(jié)語(yǔ)

        焦炭作為高爐工序的重要燃料,其每一個(gè)指標(biāo)都對(duì)高爐生產(chǎn)有都或多或少的影響,根據(jù)爐容及區(qū)域資源情況建立相適應(yīng)的評(píng)價(jià)辦法,可以清晰的反應(yīng)出焦炭的整體質(zhì)量水平,有助于操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)焦炭質(zhì)變化進(jìn)行合理調(diào)劑,實(shí)現(xiàn)高爐的長(zhǎng)期順行。從管理上進(jìn)行推動(dòng),長(zhǎng)期運(yùn)行焦炭評(píng)價(jià)機(jī)制,形成質(zhì)量提升倒逼機(jī)制,為焦炭的采購(gòu)、高爐分級(jí)使用、淘汰不合格供方提供依據(jù),督促焦炭質(zhì)量改進(jìn)創(chuàng)造良好的供應(yīng)氛圍。通過(guò)焦炭評(píng)價(jià)辦法的長(zhǎng)期運(yùn)行,可促進(jìn)焦炭質(zhì)量的穩(wěn)步提高,為經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提升創(chuàng)造條件。

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