干熄焦工艺改善焦炭质量的措施研究

在高炉冶炼过程中,焦炭的骨架作用非常重要,其核心指标是抗碎强度、耐磨强度、反应性和反应后强度,其中最重要的是反应性和反应后强度。只有降低焦炭的反应性,提高焦炭的反应后强度,才能够保证高炉顺行和各项指标的优化,从而使焦比降低、产量增加、铁成本降低,这对炼铁生产具有重要意义。本研究针对酒钢焦化厂干熄焦工艺存在的问题,结合混合放焦的操作方法,对酒钢焦化厂干熄焦烧损率、气料比和放焦方法进行了研究和改进,从而改善了焦炭质量。     

无烟煤配煤对焦炭质量的影响

用5 kg试验焦炉对无烟煤进行配煤炼焦试验，基于无烟煤性质的分析，研究无烟煤粒度和配入量对焦炭质量的影响。结果表明，4种无烟煤性质相近，属易磨中、低热稳定性煤，在烟煤中的容惰能力相差不大；添加3％～5％粒度不大于1 m m的无烟煤炼焦，焦炭冷态强度和热态强度分别提高了2．30％和6．03％。     

大力推广干熄焦（CDQ）技术是炼焦业节能治污的新路

干熄焦(CDQ,coke dry quenching)是一种将出炉焦炭的显热回收的技术设备。它与湿熄焦(CWQ,coke wet quenching)技术比较具有节约资源、排污量小和提高焦炭质量等优点。在国际上,干熄焦(CDQ)技术已大量替代湿熄焦(CWQ)技术,我国炼焦业也应大力推广干熄焦技术。传统GDP制度存在很大缺陷,在我国应尽快建立“绿色GDP”制度。     

基于梯度提升决策树的焦炭质量预测模型研究

焦炭是高炉炼铁的重要原料,其质量是影响铁水质量和高炉顺行的重要因素,针对焦炭质量存在检验难、滞后性、预测误差大等问题,提出一种基于梯度提升决策树算法的焦炭预测模型;结合专家经验与相关性分析方法,深入研究配合煤质量对焦炭质量的影响;最后利用配合煤质量指标对焦炭质量指标灰分、硫分、耐磨强度、抗碎强度进行建模预测;根据某焦化厂历史生产数据对模型进行评估,实验结果表明:基于梯度提升决策树的焦炭质量预测模型相较于线性回归模型、随机森林模型,决策树模型误差小、准确率高,可以为焦化厂配煤炼焦提供一定的理论依据。     

干熄焦烧损率的综合分析

在干熄焦焦炭烧损的理论分析前提条件下,通过实际数据统计,研究分析了最大氮气量条件下、最大空气量条件下、最大干熄焦锅炉入口温度三种条件下的综合效益,结果表明最佳干熄焦操作方法是,保证干熄焦烧损最低的前提下,增加干熄焦锅炉入口温度。     

影响复热式捣固焦炉焦炭质量的因素分析

通过对在生产过程中焦炭冷、热强度的分析和研究,改进了系统的操作和控制方法,有效提高了焦炭质量.从捣固时间、高焦炉煤气掺混比、配煤比及入炉煤细度4个方面进行焦炭质量的影响的试验,得到不同因素各自对焦炉生产的参考值,实施优化,有效提高焦炭质量.     

碱金属对焦炭质量的影响及焦炭抗碱性的研究

本试验研完了碱金属对焦炭高温反应性能的影响。金属钾及其氧化物对焦炭与CO_2反应具有强烈的催化作用,它使焦炭反应性增加,反应后强度降低,焦炭质量劣化、同时还研究了硼族元素化合物硼酸对焦炭与CO_2碳素溶解反应的抑制作用,它提高了焦炭的抗碱性能,因而使焦炭的反应性降低,反应后强度增加,焦炭的高温性能得到改善。     

贫瘦煤替代瘦煤制备优质焦炭性能研究

根据瘦煤和贫瘦煤结焦机理、成焦显微结构和粒度变化特征,对贫瘦煤替代瘦煤的结焦显微结构、焦炭性能进行了研究.结果表明,瘦煤与贫瘦煤可以互相替代,并且在合理配比的情况下可改善焦炭质量;通过合理的粒度调整和配煤,在提高贫瘦煤或瘦煤比率的同时亦可得到优质焦炭.     

干熄炉斜道区焦炭层压力损失及工程解决方案

通过对干熄焦斜道区进行两相多孔床系统描述,阐述了影响此区域内焦炭层压力损失的因素,即在斜道区域内,压力损失不仅与气流的流体性质和焦炭的物性有关,还与流体流速、焦炭层长度和厚度有关,同时与斜道口的各个结构参数相关.针对由于压力损失造成局部焦炭浮起,提出了基于以上结论的环形气道压力补偿、多段式斜道、楔形开放式斜道等工程方案.     

高挥发份煤配添加物炼制二级铸造焦的研究

本研究采用高挥发份、低灰份、高流动度的陶庄煤作为基础煤料,在7公斤模拟焦炉内,考察了炼焦速度、焦粉配量、焦粉粒度上限和煤焦油沥青配量对焦炭质量的影响。当炼焦速度A=25mmhr~(-1),焦粉粒度上限B=0.5mm,焦粉配量C=6—8％,沥青配量D=0—2％时,焦炭质量达到了二级铸造焦标准,例如,M40=78-81,M10=7—8,A<11％,S<0.8％,焦炭气孔率P=39—40％。     

干熄炉焦炭床层局部和平均换热系数

根据干熄炉内焦炭床层换热的特点,建立了固定床干熄炉传热模拟实验装置,针对焦炭粒度、冷却气体流量等关键参数进行了实验研究. 为有效处理实验数据,重新定义、推导了平均换热系数的计算公式,得到了干熄炉冷却段平均换热系数及其相关准则数关系,并利用导热反问题原理得到了焦炭床层的局部换热系数. 研究结果表明,局部换热系数和平均换热系数的变化规律相似,冷却气体流量增加有利于提高换热系数;换热系数对焦炭粒度较敏感,焦炭粒度变小时,换热系数增加.     

熄焦方式对焦炭孔隙结构的影响

针对原有熄焦方式存在投资巨大、环境污染严重的问题,提出利用一定压力的水蒸气熄焦的压力熄焦方式,并与湿法熄焦、干法熄焦进行对比实验,分析不同熄焦方式对焦炭孔隙结构的影响。结果表明：湿法熄焦焦炭的微孔和微裂纹数较多,焦炭质量较差;干法熄焦焦炭的微孔和微裂纹数较少,焦炭质量较好;压力熄焦焦炭的微孔数较多,微裂纹数较少,焦炭质量介于干法熄焦和湿法熄焦之间。该研究为压力熄焦的应用推广提供了依据。     

干熄焦炉内三维流动及传热的数值模拟

以Fluent软件为平台,通过流体在多孔介质中的流动模型来处理冷却气体在干熄焦炉内的三维流动,借助于UDS和UDF进行二次开发,建立干熄焦炉内冷却气体及焦炭的流动传热模型,并分析了循环风量对气固换热的影响。结果表明,冷却室气体在通过斜道进入环形气道时有偏流现象,即靠近总出口附近的斜道有更多的气体流出,且气流速度最快;气体的压力损失主要发生在冷却室;冷却室内周边的换热效果比中心换热效果要好。模拟计算发现,循环风量为200 000m3/h时,换热后的冷却气体温度为1101K,焦炭温度为439K,这不仅满足了焦炭的冷却要求,而且还能提供用于供暖或发电的高品位热量的循环气体。     

石油焦灰分与原料性质的关系分析

对辽河超稠油和辽河稠油减压渣油两种焦化原料的性质进行了评价,分析了不同原料对石油焦收率、灰分含量及灰分组成的影响,同时探讨了原油开采及加工过程中使用的助剂、腐蚀等因素对石油焦灰分的影响。结果表明,金属元素并不是影响石油焦灰分的惟一因素;利用劣质焦化原料进行延迟焦化加工时,必须采取有效的预处理措施降低构成石油焦灰分的相关组分浓度,才能提高石油焦的品质。     

湿法熄焦与干法熄焦的对比分析

介绍了湿法熄焦和干法熄焦的工艺流程,从投资与技术、节约热能、污染排放及焦炭质量等方面对这两种方法进行了分析比较,得出了干法熄焦方法适应炼焦行业未来发展的结论.     

高炉碱金属富集区域钾、钠加剧焦炭劣化新认识及其量化控制模型

碱金属对高炉内焦炭的破坏大多通过研究碱金属碳酸盐对焦炭气化反应的影响,从而得出钾、钠破坏性相近,在控制碱金属入炉时也基本不对二者进行区分;但高炉调研表明在碱金属富集明显加剧的区域碱金属碳酸盐已分解且焦炭中钾含量均大于钠.本文通过热力学计算得知在碱富集区域碱金属主要以单质蒸气而非碳酸盐或氧化物形式存在,据此设计了模拟此区域有无CO2时钾、钠单质蒸气在焦炭上的自主吸附和破坏实验,结合原子吸收光谱法、X射线衍射法和扫描电镜-能谱分析发现钾蒸气和焦炭中灰分大量结合形成钾霞石后体积膨胀、裂纹扩展导致碱金属富集区域钾在焦炭上的吸附和破坏能力均远大于钠,因此建议尽量采用低灰分焦炭并严格控制入炉钾负荷.进一步研究体系中不同钾蒸气含量对气化反应的影响规律,得出当钾蒸气与焦炭的气固质量比率超过3%后焦炭反应性陡升.依据碱金属富集区域钾、钠在焦炭上的不同吸附和破坏性,建立了钾、钠各自入炉上限及总量上限的量化控制模型.     

堆积密度对捣固炼焦焦炭性能的影响

采用5个配煤方案进行捣固炼焦试验,研究不同的堆积密度对焦炭性能的影响.结果表明,入炉煤堆积密度对焦炭的灰分和硫分基本没有影响,而对焦炭的气孔率、冷态机械强度及热性质影响显著.捣固炼焦的最佳堆积密度为0.9～1.1 t/m3.最佳堆积密度及在最佳密度下的焦炭性能还受配合煤性质的影响.     

石油焦灰分中金属含量的测定

首次采用等离子体发射光谱仪对石油焦中的多种金属元素进行测定，说明了石油焦灰分的主要来源，方法准确可靠，具有实际应用价值。     

回配焦粉捣固炼焦试验研究

以某公司现行配煤方案为基础,研究回配焦粉替代瘦煤捣固炼焦时焦粉粒径和配比对焦炭质量的影响。结果表明,焦粉粒径大于0.2mm时不适合炼焦,焦粉粒径小于0.2mm时在配合煤黏结能力有富余的条件下适合炼焦,此时配入一定比例适宜粒径的焦粉对焦炭质量不会起到明显的劣化作用。     

入炉煤性质对捣固焦炭性能的影响

采用30种配煤方案,在堆积密度为1.1t/m3的条件下进行捣固炼焦试验,利用线性回归分析方法研究入炉煤性质对焦炭性能的影响。结果表明,焦炭性能指标与入炉煤性质指标之间具有良好的相关性;适当降低入炉煤的挥发分有利于提高焦炭的冷态机械强度,而增加入炉煤的黏结指数有利于提高焦炭的耐磨强度,但不利于提高焦炭的抗碎强度;适当降低入炉煤的挥发分和催化指数、提高其黏结指数有利于改善焦炭的高温反应性。