大武口焦煤G值对焦炭强度的影响

摘 要：酒钢焦化厂焦炭质量自2011年下半年指标持续恶化，本文通过实验验证大武口焦煤G值波动对焦炭质量的的影响指标进行了分析，并提出了相应的改善方案。

关键词：煤质量；G值；两因子三水平正交实验；单种煤；混煤；焦炭强度

0 前言

焦化厂自2011年6月3日，进煤指标持续劣质化，主要体现在G值波动较大，G值为48—63的大武口总计16181吨、G值为64—69的大武口总计17617吨。即大武口G值

大武口的G值下降，对于焦炭质量的影响有哪些指标，在小焦炉进行了试验。

1 试验方案

1.1 试验方法：两因子三水平正交试验

1.2 因素及水平：

因素1：大武口焦煤G值；水平：59、73、81

因素2：结焦时间；水平：18、19、20小时

1.3 试验考察的结果：焦炭M40、M10、CRI、CSR

1.4 试验方案表（见表1，配煤方案执行现行生产配煤方案）

表1 大武口焦煤二因子三水平正交试验方案及单种煤配比

2 试验条件

2.1 取制样过程

所有单种煤在试验前一次性取足，以保证不同方案单种煤具有相同的质量；试样制取需确定专门人员，以减少检验误差。

2.2 试验温度控制

三种不同结焦时间的温度控制前8小时由800℃缓慢均匀升至925℃，中间8小时由925℃缓慢均匀升至1050℃，18小时结焦时间1050℃恒温2小时，19小时结焦时间1050℃恒温3小时，20小时结焦时间1050℃恒温4小时。

3 试验结果分析

3.1 各单种煤常规检验结果

表2 本次试验各单种煤常规检验结果

试验所采用的乌达中硫肥煤、木里煤、伟源煤、平罗翔龙煤、海勃湾煤，检验指标均符合正常范围。马克煤灰分为11.69%偏高（灰分平均值为9.50%）。

3.2 大武口煤G值混煤试验

表3 大武口混煤实际检测和理论计算G值

注：混煤后理论计算公示：X=G值*配比=（X1a+ X2b+ X3c+…），

选取高、低两种不同G值的大武口煤，按照不同比例进行混煤试验。通过实测和理论计算得出表3数据。做出对比曲线：

试验结果表明：两种不同G值大武口焦煤混合后，混合煤G值表现出理论加合性规律；混合煤实测G值比理论加权平均值普遍高出3个点以上，且随着高G值煤比例的下降，差值有增大趋势。

2.3 不同方案焦炭强度的变化规律

表4 大武口焦煤正交试验分析计算表

从整体试验数据看，焦炭M40、CRI、CSR均与相同条件下正常生产数据相差不大，但M10相对偏高。

2.3.1 焦炭M40、 M10、CSR、CRI四个强度指标之间的相关性分析

——M40与M10、CSR与CRI之间存在显著的负相关性。根据一元线性回归显著性检验分析（见图2、图3计算），相关系数r均大于其临界值，表明M40与M10、CSR与CRI之间存在显著的线性相关性；M40每上升1%则M10下降0.6%， CSR每上升1%则CRI下降1.3%；CSR与CRI之间呈现极强的线性负相关。

——M40与CSR、M10与CRI之间存在线性正相关性。M40与CSR相关性较强，而M10与CRI相关性较弱（见图4、图5）。

2.3.2 大武口焦煤G值、结焦时间对焦炭强度的影响

——结焦时间越长、G值越高，焦炭冷热强度越好，且两个因素对热强度指标的影响明显大于对冷强度的影响（见图6、图7）。

结焦时间从18小时延长至20小时，焦炭M40升高1.8%、M10 下降1.4%；焦炭CSR升高3.5%、CRI 下降3.8%

G值从59上升至81，焦炭M40升高2.1%、M10 下降1.2%；焦炭CSR升高5.5%、CRI 下降8.0%。

——结焦时间延长1小时对焦炭强度的影响与大武口焦煤G值升高7-9个点的效果接近。

——结焦时间和G值变化时，焦炭冷热强度指标呈现非线性变化

结焦时间从18小时延长至19小时，M10、CSR、CRI的变化量分别为0.2、0.7、1.0；从19小时延长至20小时的变化量则分别达到1.2、2.8、2.8。后者引起三个指标的的变化量是前者的3倍以上，其中M10达到6倍。由于结焦时间的变化只是1050℃恒温保持时间不同，18、19、20小时对应的恒温时间分别为2、3、4小时，说明恒温3小时以前保温时间长短对焦炭强度影响不大，真正的显著变化大约从3.5小时以后发生。因此，从改善焦炭强度指标的角度考虑，保温时间延长至3.5小时以上才有意义。

G值升高过程中，焦炭冷、热强度变化规律有所不同：以G值70为界线，对于热强度，G值低于70时变化的影响远大于G值高于70时的程度，也就是说，当G值高于70以后，G值对热强度的影响逐渐减弱；而对冷强度则恰恰相反。当G值低于70时影响较弱，高于70时影响加剧。因此，对于大武口焦煤而言，G值大于70是有科学依据的。

3 结论

3.1 两种不同G值大武口焦煤混合后，混合煤G值表现出理论加合性规律；混合煤实测G值比理论加权平均值普遍高出3个点以上，且随着高G值煤比例的下降，差值有增大趋势。

3.2 结焦时间越长、G值越高，焦炭冷热强度越好，且两个因素对热强度指标的影响明显大于对冷强度的影响。

3.3 结焦时间延长1小时对焦炭强度的影响与大武口焦煤G值升高7-9个点的效果接近。

3.4 结焦时间和G值变化时，焦炭冷热强度指标呈现非线性变化。结焦时间超过19.5小时（即恒温时间超过3.5小时）后，焦炭冷热强度的变化明显加剧；而G值以70为界线，对于热强度，当G值高于70后，G值对热强度的影响逐渐减弱。而对冷强度则恰恰相反，当G值低于70时影响较弱，高于70时影响加剧。因此，对于大武口焦煤而言，G值大于70是有科学依据的。