摘要：干熄焦年检期间焦炭质量出现较大波动，本文从炼焦工艺、干熄焦工艺及筛运焦工艺等方面进行分析，并提出改进建议和措施。干熄焦年检期间为实现全干熄，3座干熄炉承担4座干熄炉的熄焦量，熄焦时间缩短了1 h以上，导致焦炭质量波动。干熄焦年检期间，为确保焦炭质量稳定，应保证优质骨干炼焦煤资源保质保量的供应，应视焦炉生产节奏延长结焦时间1～1.5 h，以弥补干熄炉熄焦时间的缩短。同时，炼焦也应减少非计划检修对结焦时间的影响，为稳定焦炭质量创造有利的工艺条件。
关键词：干熄焦年检,焦炭质量,熄焦时间,焖炉,整粒
0引言
太钢位于山西省太原市，建成投产了3×70孔7.63 m焦炉，其中A#B#焦炉为一个炉组，D#焦炉单独编组，3座焦炉配套4×150吨/h干熄炉，其中1#、2#干熄炉配套A#B#焦炉，3#、4#干熄炉配套D#焦炉。2021年1#干熄炉进行为期35 d的年检（简称1#干熄炉年检），2022年2#干熄炉进行为期55 d的年检（简称2#干熄炉年检），两次干熄焦年检期间D#焦炉焦炭质量均出现较大波动，本文将从炼焦工艺、干熄焦工艺和筛运焦工艺等方面，全面分析D#焦炉焦炭质量波动的原因，并给出改进建议和措施，为今后干熄焦年检期间稳定焦炭质量提供依据，同时对同行业焦化企业也具有一定的借鉴价值。
1焦炭质量情况
焦炭质量的检化验由下工序炼铁厂负责，A#B#焦炉焦炭质量由人工检验，D#焦炉焦炭质量为自动检验。1#、2#干熄炉年检前、年检期间及年检后，A#B#焦炉和D#焦炉焦炭质量见表1—表4。
由表1和表2可知，1#干熄炉年检期间D#焦炉焦炭质量较年检前都有不同程度的下降，其中焦炭冷态强度M40和M10均值分别下降了0.4%和0.2%，焦炭热态强度CRI和CSR分别下降了0.3%和0.2%，M40和M10点样超标的数量分别增加了5个和6个。
由表3和表4可知，2#干熄炉年检期间D#焦炉焦炭质量较年检前也有不同程度的下降，其中焦炭冷态强度M10均值下降了0.3%，焦炭热态强度CRI下降了0.3%，M40和M10点样超标的数量分别增加了11个和77个。对比分析两次干熄焦年检前和年检期间D#焦炉焦炭质量可以看出，干熄焦年检期间D#焦炉焦炭的冷、热态强度都所降低，特别是M40和M10点样超标的数量增加尤为突出。
2 D#焦炉焦炭质量波动原因分析
2.1焦炉生产及工艺的影响
1#干熄炉和2#干熄炉年检期间，为实现全干熄，D#焦炉单炉操作时间由12 min调整为22 min，A#B#焦炉单炉操作时间由10 min调整为12 min，A#B#焦炉所产近一半的红炭经焦罐车运往3#、4#干熄炉进行熄焦。两次干熄炉年检前、年检期间及年检后A#B#焦炉和D#焦炉工艺参数见表5和表6。
由表5和表6可知，1#干熄炉年检期间，A#B#和D#焦炉的出炉数较年检前分别减少1.3炉和0.8炉，结焦时间较年检前分别延长了20 min和30 min。2#干熄炉年检期间，A#B#和D#焦炉的出炉数较检修前分别减少3.9炉和0.6炉，结焦时间较检修前分别延长61 min和26 min。对比分析两次干熄焦年检前和年检期间A#B#焦炉和D#焦炉工艺参数可看出，两次干熄焦年检期间，A#B#焦炉和D#焦炉的出炉数减少，结焦时间延长，结焦时间延长对稳定焦炭质量是有利因素。
2.2干熄焦的影响
干熄焦是红焦在密闭的干熄炉内经循环气体缓慢冷却的过程，从炭化室推出的1 000℃左右的红焦，在干熄过程中缓慢冷却，降低了内部热应力，网状裂纹减少气孔率降低，同时干熄炉的预存段具有保温作用，红焦在预存段经过1.5～2 h的焖炉，进行温度的均匀化和残存挥发份的析出，焦炭的成熟度进一步提高，从而提高了焦炭的冷强度。红焦在装入干熄炉过程中受到一定程度的冲击和碰撞，红焦在干熄炉内下降的过程中相互碰撞和摩擦，使焦炭得到了充分的机械“整粒作用”，经过“整粒”后的焦炭，其抵抗冲击力沿焦炭缺陷碎成小块和抵抗表面薄层分离形成粉末的能力增强。同时由于干熄炉循环气体对焦炭表面的“风蚀作用”，焦炭结构脆弱部分及生焦变为焦末，焦炭在干熄炉内向下滚动的过程中，又减少了附在焦炭上的焦粉，经筛分后焦炭的耐磨强度又进一步提高[1-3]。
1#干熄炉和2#干熄炉年检期间为实现全干熄，A#B#焦炉有近50炉的焦炭运往3#、4#干熄炉进行熄焦。两次干熄炉年检前、年检期间及年检后1#、2#、3#和4#干熄炉工艺参数见表7和表8。
由表7可知，1#干熄炉年检期间，2#、3#和4#干熄炉的装焦炉数明显增加，其中2#干熄炉的装焦炉数较年检前增加了6炉，3#、4#干熄炉的装焦炉数较年检前增加18炉。2#、3#和4#干熄炉的熄焦时间缩短，其中2#干熄炉的熄焦时间较年检前缩短了0.39 h，3#、4#干熄炉的熄焦时间较年检前分别缩短了1.7 h和1.73 h。2#、3#和4#干熄炉的排焦温度和循环风量也有不同程度的增加。
由表8可知，2#干熄炉检修期间，1#、3#和4#干熄炉的装炉焦数有所增加，其中1#干熄炉的装焦炉数较年检前增加了10炉，3#、4#干熄炉的装焦炉数较年检修前分别增加18炉和16炉。1#、3#和4#干熄炉的熄焦时间缩短，其中1#干熄炉的熄焦时间较年检前缩短了0.89 h，3#、4#干熄炉的熄焦时间较年检前分别缩短了1.37 h和1.11 h。1#、3#和4#干熄炉的排焦温度和循环风量也有不同程度的增加。
对比分析两次干熄焦检修前和检修期工艺参数可以看出，1#或2#干熄炉年检时，3#和4#干熄炉的装焦炉数较年检前大幅增加，熄焦时间较年检前明显缩短，其他工艺参数在检修前和年检期间也发生了较大变化，如排焦温度、排焦量和循环风量等。由于红焦在干熄炉内的熄焦时间缩短，红焦在干熄过程中冷却时间减少，为达到既定的排焦温度增大循环风量，使得红焦的内部热应力无法缓慢均匀地释放，同时由于熄焦时间缩短，红焦在预存段的停留时间减少，干熄炉预存段对红焦的焖炉作用减弱，使得红焦温度均匀化和析出残存挥发份的程度降低，无法充分均匀化焦炭温度，也无法使红焦残存的挥发份充分析出，不利于焦炭成熟度的提高。再有由于熄焦时间缩短，红焦在干熄炉内的机械整粒作用降低，其抵抗冲击力的能力减弱，不利于焦炭强度的提高。
2.3筛运焦的影响
A#B#焦炉和D#焦炉与之相配套筛运焦系统工艺有所差别。A#B#焦炉筛运焦系统转运站较多，生产的焦炭需分别经过多条皮带运输和转运站转运，最终进入焦仓，焦炭自南区干熄焦需辗转经过近600 m长的皮带，途经的每个溜槽或转运站的落差在2.0～2.5 m左右，大块焦焦仓落差11.0 m，累计落差高达近30 m。D#焦炉筛运焦系统相对于A#B#焦炉系统转运站较少，生产的焦炭经过少量皮带运输和转运站转运，最终进入焦仓，焦炭自北区干熄焦经过近500 m长的皮带，途经的每个溜槽或转运站落差近2.0～2.5 m，大块焦焦仓落差10.6 m，累计落差在20 m左右。
焦炭质量包括化学成分和物理机械性能，在现有的配煤炼焦条件下，很大程度上取决于原料煤质量的优劣，在一定的配煤条件下，焦炉内的炼焦过程中，由于热应力的作用而产生裂纹破裂成块，裂纹的多少关系到焦炭成品的粒度和粒度组成。焦炭的破裂成块是在外力的作用和焦块之间的磨擦中从原生裂纹开始的，其破裂的程度部分取决于外界条件的作用。筛运焦系统除了具有焦炭的筛运贮存功能外，还具有对焦炭的整粒功能[4]。筛运焦系统的整粒原理是焦炭在运送过程中，经过转运及落差作用，因摔打、撞击及摩擦，使焦炭沿原始裂纹开裂，块度变小成为强度高的焦炭，同时由于互相撞击与摩擦，将焦炭表面的棱角和易碎部分磨掉，成为碎焦和粉焦，并在二次筛分中筛出，剩下强度高、粒度均匀的焦炭。筛运焦系统的功能单元包括皮带转运站及其落差，焦炭的震筛，焦仓的进料和放料。其每个单元对焦炭的整粒作用是不同的。在皮带转运站，焦炭的整粒主要是靠落下冲击，焦块之间的磨碎比较少。在焦仓的放焦中，主要作用是焦块之间的磨损。焦炭震筛的作用则两者兼有，所有这些作用都是促进焦炭的整粒过程。焦炭整粒的意义在于其在运输过程中，因摔打、撞击、磨滚等整粒作用使同一煤料在同一炼焦条件下所产的焦炭的粒度组成较为均匀，焦炭的抗碎和抗磨强度得到提高。
对比A#B#焦炉筛运焦系统和D#焦炉筛运焦系统可知，A#B#焦炉筛运焦系统皮带总长比D#焦炉筛运焦系统皮带长将近100 m，其焦炭带运累计落差较D#焦炉筛运焦系统焦炭带运累计落差高10m左右，其转运次数比D#焦炉筛运焦系统转运次数多5次。这些差异使得其对焦炭的整粒作用明显高于D#焦炉筛运焦系统，由于对焦炭整粒作用的差异，导致2套系统的焦炭质量存在一定差异。
3结论
1#干熄炉和2#干熄炉年检，由于两次干熄炉年检时间长，为实现100%全干熄，将A#B#焦炉所产近一半的红焦经焦罐车运往3#、4#干熄焦进行熄焦，使得3#、4#干熄炉的生产负荷由80炉/d提高到了116炉/d，熄焦时间缩短1 h以上。同时由于D#焦炉筛运焦系统与A#B#焦炉筛运焦系统的固有差异，D#焦炉筛运焦系统转运次数比A#B#焦炉筛运焦系统少5次，其焦炭带运累计落差较A#B#焦炉筛运焦系统低近10 m，使得其对焦炭的整粒作用明显低于A#B#焦炉筛运焦系统，这些不利因素使得这部分焦炭的质量劣化。
4建议对策与措施
在干熄炉长时间检修期间，为稳定焦炭质量，应力保炼焦煤资源保质保量的供应，特别是优质骨干炼焦资源的供应。同时在条件允许情况，应视焦炉生产节奏延长结焦时间1~1.5 h，以弥补干熄炉熄焦时间的缩短。另外，在干熄焦年检期间，炼焦工序也应精益生产操作，减少非计划检修对结焦时间的影响，为焦稳定炭质量创造有利的工艺条件。
参考文献
[1]吕劲，何亚斌，汤长庚.干熄焦工艺对焦炭质量的影响[J].钢铁，2002，37（1）：7-10.
[2]张建.干熄焦工艺下大容积焦炉配煤及焦炭性能的研究[D].天津：天津大学，2012，15-16.
[3]张文成.干熄焦焦炭质量特性研究[J].冶金能源，2014，33（2）：47.
[4]陈世读，王太炎.焦炭整粒功能的评价与探讨[J].燃料与化工，1998，29（5）：253.
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