一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法发明专利

专利名称：一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211071243.5

专利申请（专利权）人：安阳钢铁股份有限公司,安阳钢铁集团有限责任公司
权利人地址：河南省安阳市殷都区梅元庄

专利发明（设计）人：白晓军,高立东,张雷,王洪顺,郭军伟,周永平,韩矿,龙防,甄常亮,张磊,林银波

专利摘要：本发明公开了一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，具体步骤如下：根据供应商提供的样品，测定其镜质组反射率指标，建立批次品种煤资源信息库；通过回归分析，得到煤的挥发份Vdaf与镜质组最大反射率Rmax的线性关系：Rmax＝2.3‑0.041Vdaf，利用公式来评估、校准镜质组反射率指标测量结果；确定配煤方案中品种煤比例调整原则，1/3焦煤(气煤)配比降低直至取消，贫瘦煤配比提高到25％‑29％；推焦电流加大，推焦速度K1降低0.1‑0.05m/min，干熄焦车作业速度K2加快，应不低于0.86m/min。本发明提供一种方法，通过积累、建立批次品种煤资源信息库，可以评估批次炼焦煤镜质组反射率指标检测准确度，可以利用批次品种煤的镜质组反射率优化配煤方案，确保冶金焦质量满足要求，产量得以提高。

主权利要求：
1.一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：根据供应商提供的样品，测定其镜质组反射率指标，建立批次品种煤资源信息库；
步骤二：通过回归分析，得到煤的挥发份Vdaf与镜质组最大反射率Rmax的线性关系：Rmax=2.3‑0.041Vdaf（1）
利用公式（1）来评估、校准镜质组反射率指标测量结果；
步骤三：从信息库中挑选批次品种煤，根据其镜质组平均随机反射率和反射率直方图，评价其变质程度，根据各批次品种煤的镜质组反射率分布图，进行加权拟合出配合煤的反射率分布图，以此来确定配加比例，要求配合煤的镜质组反射率分布曲线比例适当，平均值
1.1%，单调性不发生突变；
步骤四：确定配煤方案中品种煤比例调整原则，降低1/3焦煤及气煤配比相应增加贫瘦煤配比实现降低配合煤挥发份，1/3焦煤及气煤配比降低直至取消，贫瘦煤配比提高到25%‑
29%；
步骤五：推焦电流加大，推焦速度K1降低0.1‑0.05m/min，干熄焦车作业速度K2加快，不低于0.86m/min，同时，焦炉内热工参数变化，焦饼中心温度1020±50℃，看火孔压力提高
1‑2Pa，均匀系数降低0.01‑0.05，安定系数降低0.01‑0.05，排焦温度提高20℃‑50℃，焦侧温度提高10℃‑20℃，机侧温度提高10℃‑20℃。
2.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于：所述步骤一中的品种煤肥煤，要求指标：灰分10‑15%，挥发份>25%，胶质层厚度>25mm，粘结指数>95；
所述品种煤气煤，要求指标：灰分<8%，挥发份<40%，胶质层厚度>25mm，粘结指数>60；
所述品种煤1/3焦煤，要求指标：灰分10‑15%，挥发份>25%，胶质层厚度>25mm，粘结指数>95；
所述品种煤主焦煤，要求指标：灰分<14%，挥发份19‑25%，胶质层厚度>15mm，粘结指数>
85；
所述品种煤瘦煤，灰分10‑11%，挥发份15‑18%，胶质层厚度10‑11mm，粘结指数35‑65。
3.根据权利要求2所述的一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于：所述步骤一中的信息库，信息库包含使用的各煤种煤质灰分、硫分、挥发份、胶质层厚度、粘结指数、镜质组反射率信息，同时不断更新，新引进煤种及时加入信息库，从信息库中挑选挥发份含量低于25%的批次品种煤，将挥发份含量高于25%的批次品种煤进行替换或减量，通过调整使用比例，用同品种不同批次品种煤平衡挥发份含量。
4.根据权利要求3所述的一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于：所述步骤四的周转时间21h，标准温度1230±10℃，周转时间每减少1h，标准温度升高15℃。
5.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于：所述品种煤按照产地+挥发份的方式命名批次品种煤，确保批次品种煤具有代表性，对每个批次品种煤测定其镜质组反射率指标，累积数据建立炼焦煤资源信息库。
6.根据权利要求5所述的一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于：所述信息库中挑选挥发份含量低的批次品种煤，将同一品种配合煤中挥发份含量高的批次品种煤按照标准进行替换或减量；批次品种煤进行替换或减量的评价标准，是批次品种煤的镜质组反射率指标，根据批次品种煤的配比和镜质组反射率分布，以加和方式拟合配合煤的镜质组反射率分布直方图，要求该分布直方图避免出现凹口，图形连续性差，重叠度不好，整体偏离中心，镜质组最大反射率Rmax在1.1%‑1.2%范围。
7.根据权利要求6所述的一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于：为满足所述分布直方图评价要求，应通过镜质组反射率调整配煤方案，使得分布直方图平滑趋近于正态分布，方法为：如果要提高镜质组最大反射率，提高镜质组反射率0.9%‑1.2%煤的比例，降低在此范围外的比例；
如果要填补缺陷和偏移，提高镜质组反射率1.2%‑1.7%煤的比例；
如果要提高曲线连续性，提高镜质组反射率1.2%‑1.7%煤的比例。
8.根据权利要求7所述的一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法，其特征在于：由于镜质组反射率检测结果受检测人员影响较大，而挥发份指标较为稳定，通过回归分析，得到挥发份Vdaf与镜质组最大反射率Rmax的线性关系，该结果用来校正镜质组反射率指标的测算误差；
将配煤方案应用于顶装焦炉，通过控制炼焦工艺参数，按照周转时间控制标准温度，配合其他测温点和测压点的监控，控制配合煤结焦程度。 说明书 : 一种顶装焦炉低挥发份配煤炼焦方法技术领域[0001] 本发明属于冶金焦生产技术领域，具体涉及一种用于顶装焦炉的配煤方法和炼焦方法。背景技术[0002] 目前顶装焦和捣固焦在炼铁高炉都有应用，但是两者在高炉内的性能表现差别较大。首先，在1100℃，碱金属富集的高炉运行条件下，捣固焦的高温反应性明显高于顶装焦，同时，起始反应温度降低。这是由于捣固焦存在盲肠状气孔，比顶装焦存在的球状气孔更有利于碱金属扩散。这是由于二者制作工艺流程产生的区别。高炉内存在碱金属富集和炉料粉化，而碱金属和灰分越高，捣固焦的高温反应性越大，同时碱金属对捣固焦的熔损反应催化率高于顶装焦。其次，捣固焦和顶装焦相比，真密度差距小，但显密度较高，堆密度也高，相同重量入炉体积较小，焦窗也小，影响透气性。因此，炉容2000立方米以上的高炉尽量控制捣固焦使用比例不超过40％。炉容4000立方米的高炉目前未见到使用捣固焦的报道。[0003] 炼焦煤按照挥发份指标和粘结性指标分为气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤等品种煤。胶质层重叠原理指导的配煤方案，就是将以上品种煤按照适当比例配合，使得各煤种胶质体的软化区间、温度间隔能够较好地搭接。从而，在炼焦过程中，配煤方案能够在较款的温度范围内处于塑性状态，使黏结过程得到改善，从而生产预定指标参数的冶金焦。[0004] 捣固焦的制造工艺决定了其对炼焦煤的指标要求宽松，对煤种选择余地大，可以使用更高比例的低挥发份配合煤，目前已经有专利开发出挥发份22％的配合煤。相反，顶装焦由于对冶金焦质量要求高，因此对配合煤指标要求严格，煤种选择余地小，目前公开的顶装焦工艺中，配合煤挥发份在23％‑25％，开发降低挥发份配煤方案，是提高顶装焦炉产能的重要研究方向。发明内容[0005] 本发明利用中小批次品种煤，根据互换性配煤原理，开发顶装焦炉使用的低挥发份低成本配煤方案，实现经济高效的生产目标，研究批次品种煤性能指标和炼焦工艺的内在联系，通过优化炼焦工艺参数，保持冶金焦质量稳定，符合标准。[0006] 本发明提供一种JNX70‑2型焦炉用的顶装焦配煤方案及炼焦方法。控制配煤方案挥发份含量低于22％，通过调整炼焦工艺，在保证焦炭强度的基础上将JNX70‑2型焦炉的焦炭产量提高5％以上。[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：[0008] (1)按照产地+挥发份的方式命名批次品种煤，确保批次品种煤具有代表性。对每个批次品种煤测定其镜质组反射率指标，累积数据建立炼焦煤资源信息库。[0009] (2)从信息库中挑选挥发份含量低的批次品种煤，将同一品种配合煤中挥发份含量高的批次品种煤按照标准进行替换或减量，进而降低品种配合煤的挥发份，进一步降低配煤方案的挥发份。[0010] (3)批次品种煤进行替换或减量的评价标准，是批次品种煤的镜质组反射率指标。具体来说，就是根据批次品种煤的配比和镜质组反射率分布，以加和方式拟合配合煤的镜质组反射率分布直方图。要求该分布图避免出现凹口，图形连续性差，重叠度不好，整体偏离中心，镜质组最大反射率Rmax在1.1‑1.2范围。[0011] (4)为满足上述分布直方图评价要求，应通过镜质组反射率调整配煤方案，使得分布图平滑趋近于正态分布。[0012] 具体方法就是：如果要提高镜质组最大反射率，通过提高镜质组反射率0.9％‑1.2％的比例，降低在此范围外的比例；如果要填补缺陷和偏移，通过提高镜质组反射率1.2％‑1.7％的比例；如果要提高曲线连续性，通过提高镜质组反射率1.2％‑1.7％的比例。[0013] (5)由于镜质组反射率检测结果受检测人员影响较大，而挥发份指标较为稳定。通过回归分析，得到挥发份Vdaf与镜质组最大反射率Rmax的线性关系，该结果可以用来校正镜质组反射率指标的测算误差。[0014] (6)将配煤方案应用于顶装焦炉，通过控制炼焦工艺参数，按照周转时间控制标准温度。配合其他测温点和测压点的监控，控制配合煤结焦程度。[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：[0016] (1)本发明提供了一种方法，通过积累、建立批次品种煤资源信息库。[0017] (2)本发明提供一种方法，可以评估批次炼焦煤镜质组反射率指标检测准确度。(3)本发明提供一种方法，可以利用批次品种煤的镜质组反射率优化配煤方案，确保冶金焦质量满足要求，产量得以提高。[0018] (4)本发明提供一种用于顶装焦炉的炼焦工艺，可以使用低挥发份的配煤方案，焦炉生产保持顺行，并提高冶金焦产量。[0019] (5)本发明应用于JNX70‑2型焦炉生产线，焦炉产量提高5％以上，焦炭主要指标均有不同程度改善，抗碎强度、耐磨强度和热强度指标维持稳定，取得了良好的经济效益。具体实施方式[0020] 一种顶装焦低挥发份配煤方法及炼焦工艺，实施过程包括以下步骤：[0021] 步骤一：根据供应商提供的样品，测定其镜质组反射率指标，建立批次品种煤资源信息库，见附表表1。[0022][0023] 表1：炼焦煤资源信息[0024] 所述品种煤肥煤，要求指标：灰分10‑15％，挥发份>25％，胶质层厚度>25mm，粘结指数>95，如表1中所列：银源、宏大、九龙、孙庄、霍州。[0025] 所述品种煤气煤，要求指标：灰分<8％，挥发份<40％，胶质层厚度>25mm，粘结指数>60，如表1中所列：邹城。[0026] 所述品种煤1/3焦煤，要求指标：灰分10‑15％，挥发份>25％，胶质层厚度>25mm，粘结指数>95，如表1中所列：金付、淮南、曹大。[0027] 所述品种煤主焦煤，要求指标：灰分<14％，挥发份19‑25％，胶质层厚度>15mm，粘结指数>85，如表1中所列：介休、寨崖底、鑫隆、穆村、天安、长沁、保利、煤气化、华利、长沁、兑镇。[0028] 所述品种煤瘦煤，灰分10‑11％，挥发份15‑18％，胶质层厚度10‑11mm，粘结指数35‑65。如表1中所列：白壁关、山煤瘦、鹤壁瘦。[0029] 步骤二：通过回归分析，得到煤的挥发份Vdaf与镜质组最大反射率Rmax的线性关系：Rmax＝2.3‑0.041Vdaf(1)，利用公式(1)来评估、校准镜质组反射率指标测量结果，见附表表2。[0030][0031] 表2：镜质组最大反射率Rmax[0032] 步骤三：从信息库中挑选批次品种煤，根据其镜质组平均随机反射率和反射率直方图，评价其变质程度，根据各批次品种煤的镜质组反射率分布图，进行加权拟合出配合煤的反射率分布图，以此来确定配加比例，要求配合煤的镜质组反射率分布曲线比例适当，平均值1.1，单调性不发生突变，从而，在保证焦炭强度的基础上，降低配合煤挥发份含量。[0033] 以此为参考，从信息库中挑选挥发份含量低于25％的批次品种煤，将挥发份含量高于25％的批次品种煤进行替换或减量，对于挥发份含量过高的批次品种煤，替换为挥发份含量较低的批次品种煤，对于挥发份含量较高的批次品种煤，通过调整使用比例，用同品种不同批次品种煤平衡挥发份含量。[0034] 步骤四：根据表1数据，确定配煤方案中品种煤比例调整原则，主要是降低1/3焦煤(气煤)配比相应增加贫瘦煤配比实现降低配合煤挥发份，1/3焦煤(气煤)配比降低直至取消，贫瘦煤配比提高到25％‑29％，结果见附表表3。[0035][0036] 表3：品种煤合理配加范围wt％[0037] 根据表3对步骤三中确立的配煤方案进行优化，调整批次品种煤比例要符合品种煤比例要求，最终降低配合煤挥发份含量。[0038] 步骤五：由于配合煤挥发份降低，需要优化炼焦工艺，控制关键温度、压力和周转时间，其中，推焦电流加大，推焦速度K1降低0.1‑0.05m/min，产量提高，干熄焦车作业速度K2加快，应不低于0.86m/min。[0039] 同时，焦炉内热工参数变化，焦饼中心温度1020±50℃，看火孔压力提高1‑2Pa，均匀系数降低0.01‑0.05，安定系数降低0.01‑0.05，排焦温度提高20℃‑50℃，焦侧温度提高10℃‑20℃，机侧温度提高10℃‑20℃。[0040] 由于产量提高，挥发份降低，周转时间降低0.5‑2小时，周转时间21h，标准温度1230±10℃，以此为基准，周转时间每减少1h，标准温度升高15℃，下面结合具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。[0041] 实施例1：[0042] 一种顶装焦炉使用低挥发份配煤方案的炼焦方法，包括以下步骤：配煤方案优化：各个品种的配合煤，其具体的批次品种煤优化情况如下：[0043] 实施例1配煤方案的主焦煤中批次品种煤变更情况，见附表表4。[0044][0045] 表4：实例1主焦煤中批次品种煤比例％实施例1配煤方案的肥煤中批次品种煤变更情况，见附表表5。[0046][0047] 表5：实例1肥煤中批次品种煤比例％实施例1配煤方案中1/3焦煤中批次品种煤变更情况，见附表表6。[0048][0049] 表6：实例1的1/3焦煤中批次品种煤比例％实施例1配煤方案中瘦煤中批次品种煤变更情况，见附表表7。[0050][0051] 表7：实例1瘦煤中批次品种煤比例％品种煤比例优化见表8，具体来说：[0052][0053] 表8：实例1品种煤比例％[0054] 在实施例1中，提高焦煤、瘦煤比例，降低肥煤比例，取消气煤，配合煤指标见表9。[0055][0056] 表9：实例1配煤方案指标优化炼焦工艺：实施例1应用于JNX70‑2型焦炉，具体控制参数见表10。[0057][0058] 表10：实例1炼焦工艺控制参数[0059] 实施效果：[0060] 实施例1应用效果见表11。[0061][0062][0063] 表11：实例1焦炭质量优化情况％[0064] 通过实施本发明，焦炭M10降低0.9％，M40升高3％，焦炭质量满足冶金焦质量标准(GB/T1996‑94)中二类冶金焦的要求，焦炉单炉日产量，包括全部焦炭产品，从26.62吨提高到27.98吨，增产5.07％，达到了预期效果。[0065] 实施例2：[0066] 一种顶装焦炉低挥发份配煤方案的炼焦方法，包括以下步骤：[0067] 配煤方案优化：各个品种的配合煤，其具体批次品种煤优化情况如下：实施例2配煤方案中主焦煤中批次炼焦煤变更见表12。[0068][0069] 表12：实施例2主焦煤中批次品种煤比例％实施例2配煤方案中肥煤中批次炼焦煤变更见表13。[0070][0071] 表13：实施例2肥煤中批次品种煤比例％实施例2配煤方案中1/3焦煤中批次炼焦煤变更见表14。[0072][0073] 表14：实施例2的1/3焦煤中批次品种煤比例％实施例2配煤方案中瘦煤中批次炼焦煤变更见表15。[0074][0075][0076] 表15：实施例2瘦煤中批次品种煤比例％品种煤比例优化见表16。[0077][0078] 表16：实施例2品种煤比例％[0079] 在实施例2中，提高焦煤、瘦煤比例，降低肥煤、气煤比例，取消1/3焦煤，配合煤指标见表17。[0080][0081] 表17：实施例2配煤方案指标[0082] 优化炼焦工艺：[0083] 实施例2应用于JNX70‑2型焦炉，具体控制参数见表18。[0084][0085] 表18：实施例2炼焦工艺控制参数实施效果：实施例2应用效果见表19。[0086][0087] 表19：实施例2焦炭质量优化％[0088] 通过实施本发明，焦炭M10降低1.4％，M40升高7.2％，焦炭质量满足冶金焦质量标准(GB/T1996‑94)中二类冶金焦的要求，焦炉单炉日产量包括全部焦炭产品，从26.62吨提高到28.5吨，增产7.06％，达到了预期效果。[0089] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：河南

专利申请日期：2022-09-02

专利公开日期：2024-09-10

专利公告号：CN115368927B